Реферат: Структурная схема автоматизированного технологического процесса






СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА




Технологическое оборудование оснащено информационными устройствами, с помощью которых система управления собирает информацию о состоянии технологического оборудования.

Технологическое оборудование оснащено исполнительными устройствами, с помощью которых система управления управляет работой оборудования и ходом технологического процесса.

Система управления:

получает информацию о состоянии технологического процесса;

обрабатывает полученные данные по определенному алгоритму;

определяет параметры и состояние технологического процесса;

формирует и выдает команды управления ходом технологического процесса и изменяет режимы работы технологического оборудования.


В настоящее время почти 90% систем управления представляют собой электрические (цифровые) системы управления, где вся информация представляется в виде электрических (цифровых) сигналов. Подавляюще большинство таких систем оснащаются вычислительной техникой (как правило, микроконтроллерами).

Когда невозможно применение электрических систем управления (взрывоопасная и пожароопасная обстановка), применяют пневматические, механические или гидравлические системы.


^ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ОДНОМАШИННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ




Микро-ЭВМ – управляющая Микро-ЭВМ (обычно строится на базе микропроцессорных систем) включает в себя: процессор, память, шинные формирователи и т.д.

^ МВВ ЦС – модуль ввода вывода цифровых сигналов (цифровой сигнал – дискретный сигнал с четко различимыми уровнями).

МВВ АС – модуль ввода вывода аналоговых сигналов (аналоговый сигнал – непрерывный сигнал, представленный функциональной зависимостью).

^ АЦП – аналогово-цифровой преобразователь.

ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь.

ДША ВУ – дешифратор адреса внешних устройств.

ВУ – внешние устройства

В состав системы управления, при необходимости, могут быть включены:

таймер, который используется для создания различных временных “картин”, необходимых для работы технологического комплекса.

последовательный интерфейс, который позволяет передавать данные в последовательном формате.

контроллер приоритетных прерываний – позволяет организовать работу микропроцессора в режиме прерываний (от 8 до 64 запросов)

контроллер прямого доступа к памяти – позволяет осуществить высокоскоростной обмен между памятью микропроцессора и памятью внешних устройств.



^ МОДУЛЬ ВВОДА-ВЫВОДА ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ.

Позволяет загрузить в микропроцессор дискретные сигналы и выдать на внешние устройства дискретные команды (типа «да» - «нет», «включено» - «выключено», «0» - «1»).

Чаще всего такой модуль строится на базе программируемого параллельного интерфейса (ППИ) КР 580 ВВ55. Он предназначен для организации процедуры ввода – вывода параллельной информации и позволяет и позволяет организовать большинство известных протоколов ввода – вывода. Может использоваться для сопряжения с различными периферийными устройствами.


^ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ПРОГРАММИРУЕМОГО ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ИНТЕРФЕЙСА КР 580 ВВ55




Блоки:

^ ВМД – внутренняя магистраль данных.

DB – 8-ми разрядный двунаправленный буфер данных.

RWCU – блок управления чтение-запись – обеспечивает управление внешними и внутренними передачами данных, управляющих слов и информации о состоянии ППИ.

^ CUA – схема управления группой А (PORT A и старшие разряды PORT C)

CUB – схема управления группой B (PORT B и младшие разряды PORT C)

PORT A, PORT B, PORT C – 8-ми разрядные порты ввода-вывода.



Имя регистра

Адрес

регистра

А1

А0

PORT A

0

0

PORT B

0

1

PORT C

1

0

Регистр

управляющего

слова

1

1
Входы:

RD – чтение – 0 на этом входе разрешает считать информацию с одного из регистров ППИ на шину данных, адрес регистров определяется состоянием входов А0 и А1.

WR – запись – 0 на этом входе разрешает запись информации с шины данных (D0 –D7) в один из регистров ППИ, адрес регистров определяется состоянием входов А0 и А1.

^ А0 и А1 – входы для адресации внутренних регистров ППИ.

RESET – сброс – 1 на этом входе очищает регистр управляющего слова и устанавливает все порты в режим ввода.

^ CS – выбор микросхемы. 0 на этом входе активизирует ППИ и подключает его к системным магистралям микропроцессора.

PORT A(7-0) – входы-выходы порта A.

PORT B(7-0) – входы-выходы порта B.

^ PORT C(7-0) – входы-выходы порта C.


СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ППИ К СИСТЕМНЫМ МАГИСТРАЛЯМ МИКРОПРОЦЕССОРА




Примечание: при обращении к внешним устройствам командами IN и OUT, однобайтный адрес внешнего устройства дублируется в младшем и в старшем байтах шины адреса.


Дешифратор К 555 ИД7 – применяется в качестве дешифратора адреса внешних устройств (ДША ВУ). Данный дешифратор позволяет сформировать уровень логического 0 на одном из своих 8-ми выходов. Номер активного выхода определяется состоянием входов 1,2,4.

S1, S2, S3 – разряды, разрешающие работу дешифратора. Работа дешифратора будет разрешена при S1= 0, S2 = 0, S3 = 1.

Разряды шины адреса







А7

А6

А5

А4

А3

А2

А1

А0

Имя регистра

Адрес

1

0

0

0

0

0

0

0

Порт А

80H

1

0

0

0

0

0

0

1

Порт В

81H

1

0

0

0

0

0

1

0

Порт С

82H

1

0

0

0

0

0

1

1

Регистр

управляющего слова

83H

Входы дешифратора

Входы ППИ







S3

S2

S1

4

2

1

А1

А0







Разрешают

работу

дешифратора

Задают номер

требуемого выхода

дещифратора

Задают адрес

требуемого

регистра





Программируемый параллельный интерфейс при приведенной схеме подключения занимает в адресном пространстве 4 адреса (80 H, 81 H, 82 H, 83H).

Если вход CS ППИ подключить к другому выходу дешифратора, то, соответственно, изменятся адреса портов и регистра управляющего слова ППИ.


^ ПРОГРАММИРОВАНИЕ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ПРОГРАММИРУЕМОГО ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ИНТЕРФЕЙСА (ППИ)

Программируемый параллельный интерфейс может работать в одном из нескольких режимах:

«0» - режим «0» - основной режим ввода-вывода.

«1» - режим «1» - стробируемый ввод–вывод.

«2» - режим двунаправленной передачи информации.

Режим работы ППИ устанавливается с помощью управляющего слова. Одним управляющим словом можно задать различные режимы работы для каждого канала ППИ.

^ Порт А может работать в любом режиме (0,1,2).

Порт В может работать в 2-х режимах (0,1).

Порт С может работать на передачу данных только в режиме «0» - в остальных режимах служит для передачи управляющих сигналов, которые сопровождают обмен данными по каналам А и В.


^ Формат управляющего слова для ППИ



При D7= 1 ППИ можно настроить на работу в одном из режимов (0,1,2).

При D7= 0 ППИ будет переведен в режим установки нуля или единицы в требуемом разряде канала С. В этом режиме управляющее слово будет выглядеть следующим образом:

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

0

x

x

x

1

1

0

1




№ требуемого разряда порта С что установить(0 или 1)

(задан в двоичной форме номер

шестого разряда канала С)

При подаче такого управляющего слова в шестом разряде канала С установится единица.


^ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ПРОГРАММИРУЕМОГО

ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ИНТЕРФЕЙСА

Режим 0 – в этом режиме каждый порт ППИ работает автономно и может быть настроен на ввод или вывод информации. Порт С дополнительно разделен на два порта по четыре разряда, при этом эти половины также могут быть настроены на ввод или вывод информации

Режим 1 – в этом режиме ППИ обеспечивает стробируемый однонаправленный обмен информацией с внешних устройств (ВУ). Передача данных осуществляется по портам А и В, а линии порта С являются служебными и управляют процессом передачи информации. В этом режиме предусмотрены три варианта настройки:

ввод данных.

Информация принимается по портам РА и РВ, а разряды порта РС управляют процессом передачи данных путем генерации следующих сигналов:

^ STB – строб приема – входной сигнал от ВУ, указывает на готовность ВУ передать информацию;

INTR (запрос прерывания) – выходной сигнал на микропроцессор, позволяющий вызвать подпрограмму (в режиме прерывания) для приема данных от внешнего устройства.

^ IBF – подтверждение приема – выходной сигнал на ВУ, указывающий на окончание приема данных.

вывод данных.

Информация выдается по портам РА и РВ, а разряды порта РС управляют процессом передачи данных путем генерации следующих сигналов:

^ ОBF – выходной сигнал на ВУ, указывающий на готовность вывода информации от микропроцессора.

INTR - выходной сигнал на микропроцессор, вызывающий подпрограмму в режиме прерывания для выдачи данных.

^ ACK - входной сигнал от ВУ, подтверждающий прием данных.

ввод /вывод данных.

Информация выдается по порта РА и принимается по порту РВ, а разряды порта РС управляют процессом передачи данных путем генерации сигналов, аналогичных предыдущим вариантам настройки.





Режим 2 – в этом режиме ППИ обеспечивает двунаправленную передачу информации по порту РА. Управление такой передачей осуществляется разрядами порта РС. Свободные линии остальных портов, могут работать в нулевом или в первом режиме.


^ СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ДИСКРЕТНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ

(ДАТЧИКОВ) К ПРОГРАММИРУЕМОМУ ПАРАЛЛЕЛЬНОМУ ИНТЕРФЕЙСУ.

Дискретные информационные устройства (дискретные датчики) могут подключаться непосредственно к выводам портов ППИ тремя способами.

Первым способом подключен дискретный датчик S1. При этом способе подключения при разомкнутом датчике S1 на входе А0 формируется уровень логического нуля за счет того, что вход А0 соединен с общим проводом через резистор R. При замыкании датчика на входе А0 формируется уровень логической единицы.

Вторым способом подключен дискретный датчик S2. При этом способе подключения при разомкнутом датчике S2 на входе А2 формируется уровень логической единицы за счет подачи напряжения +5 вольт на вход датчика. При замыкании датчика на входе А2 формируется уровень логического нуля. Резистор R в этом случае служит для ограничения тока проходящего через замкнутые контакты датчика. Недостатком этих двух способов является необходимость в источнике питания ( +5вольт) датчиков.

При этих двух способах Порт РА должен быть настроен на ввод информации.

Третьим способом подключен датчик S3. При этом способе источник питания не нужен, а датчики питаются от выхода порта В1. В этом случае порт РВ должен быть настроен на вывод информации, а порт РА на ввод информации.

Общим недостатком первых двух способов подключения дискретных датчиков является то, что для подключения каждого дискретного датчика необходимо занимать отдельный вход ППИ.

При реализации третьего способа для подключения одного дискретного датчика необходимо занимать два вывода ППИ.

При такой схеме подключения количество подключаемых дискретных датчиков ограничено количеством свободных выходов ППИ и с увеличением требуемого количества датчиков, необходимо увеличивать количество ППИ в системе управления. По этой причине в большинстве случаев датчики подключаются через мультиплексоры


^ СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ДИСКРЕТНЫХ

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

К ПРОГРАММИРУЕМОМУ ПАРАЛЛЕЛЬНОМУ ИНТЕРФЕЙСУ.


Исполнительные устройства технологического оборудования должны подключаться к выходам ППИ через усилители, это объясняется тем, что исполнительные устройства (реле, электроклапаны и т.п.) при срабатывании потребляют значительный ток (от 0,5 до 2 А), а выходы ППИ имеют малую нагрузочную способность (около 10 мА). При такой схеме подключения количество подключаемых исполнительных устройств ограничено количеством свободных выходов ППИ и с увеличением требуемого количества исполнительных устройств, необходимо увеличивать количество ППИ в системе управления. По этой причине в большинстве случаев исполнительные устройства подключаются через дешифраторы.


^ СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ МУЛЬТИПЛЕКСОРА И ДЕШИФРАТОРА

К ПРОГРАММИРУЕМОМУ ПАРАЛЛЕЛЬНОМУ ИНТЕРФЕЙСУ.


Для увеличения требуемого количества каналов ввода системы управления, т.е. при большом количестве дискретных датчиков можно использовать мультиплексор (к примеру К155КП1), который позволяет один из множества входов (0….15) соединить с одним выходом (Y).

На входы 1,2,4,8 мультиплексора необходимо в двоичном коде подать номер входа (0 - 15), который будет соединен с выходом (Y). Вход А - разрешает работу мультиплексора (0 на этом входе разрешает работу мультиплексора).


Для увеличения требуемого количества каналов вывода системы управления, т.е. при большом количестве исполнительных устройств можно использовать дешифратор (к примеру К155ИД3), который позволяет на одном из множества выходов (0….15) сформировать уровень логического нуля.

На входы 1,2,4,8 мультиплексора необходимо в двоичном коде подать номер выхода (0 - 15), на котором будет формироваться 0. Вход А1 - разрешает работу дешифратора (0 на этом входе разрешает работу дешифратора).




В предложенной схеме подключения дискретных датчиков и дискретных исполнительных устройств применены блоки оптронной развязки, в которых электрический канал связи заменен оптическим каналом связи. Эти блоки обеспечивают повышенную защищенность за счет разделения общего провода системы управления и общего провода внешних устройств.


;программа опроса состояния датчика S1 и управления

; исполнительными устройствами

OPROS:

MVI A, 8ВН

;подача управляющего; слова для настройки

;программируемого

;параллельного интерфейса ( порт РА на вы;дачу порты РВ и РС на прием)




OUT 83 Н







MVI A,10Н

;включение мультиплексора и задание адреса ;датчика S1




OUT 80 Н




L1:

IN 81 Н

;прием состояния порта РВ




ANI 01Н

;выделение разряда В0




JNZ L1

;возврат на повторный опрос, если датчик не ;замкнут

;программа продолжает работу после срабатывания датчика S1







MVI A, 41 Н

;включение исполнительного




OUT 80 Н

; устройства №1




…..







MVI A,40Н

;выключение исполнительного




OUT 80Н

; устройства №1



ПОДСИСТЕМА ВВОДА АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ.



^ Д1 - Дn – электрические датчики входной неэлектрической величины.

Уn – нормирующие усилители.

Аналоговой мультиплексор - обеспечивает выбор необходимого канала ввода входной аналоговой величины.

^ УСЗ – устройство слежения-запоминания

АЦП – аналогово-цифровой преобразователь - преобразует входную аналоговую величину в цифровой двоичный код.

^ BD – буфер данных – передает входной код на шину микропроцессора.

Схема управления - осуществляет управление работой всех блоков модуля.

Аналого-цифровые преобразователи (АЦП).

АЦП применяются в измерительных и измерительно – вычислительных комплексах для согласования аналоговых источников измерительных сигналов с цифровыми устройствами обработки и представления результатов.

Существуют различные методы АЦП, которые различаются: по точности, быстродействию, помехозащищенности и сложности реализации.

Наиболее распространенными является метод поразрядного уравновешивания (метод последовательных приближений). При реализации этого метода, цифровой код в регистре результата изменяется таким образом, чтобы обеспечить по возможности быстрое уравновешивание входного напряжения, напряжением с выхода ЦАП, присоединенного к регистру результата.


^ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АЦП ПОРАЗРЯДНОГО УРАВНОВЕШИВАНИЯ.





При выполнении процедуры аналогово- цифрового преобразования, после появления сигнала «ST», начинается уравновешивание, начиная со старшего разряда. Процесс преобразования синхронизируется тактовыми сигналами на входе С. После окончания преобразования, формируется сигнал «конец преобразования» и цифровой аналог сигнала на выходах D9 – D0 можно загружать в МП.

^ Пример работы АЦП.

Каждый разряд в цифровом эквиваленте аналогового сигнала имеет свой «вес».

D9 – 5,12 в

D8 – 2,56 в Uвх. = 3,75 в

D7 – 1,28 в


Разряды цифрового кода




9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Uэкв.

Разница Uвх. - Uэкв.

0 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

0 1 0 1 1 1 1 1 1 1

0 1 0 0 1 1 1 1 1 1

0 1 0 1 0 1 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 1 0 1 1 1

0 1 0 1 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 1 1 0 1 0 1

0 1 0 1 1 1 0 1 1 0

5,11

5,11 - 2,56=2,55

2,55+ 1,28=3,83

3,83 - 0,64=3,19

3,19 + 0,32=3,51

3.51 + 0.16=3,67

3,67 + 0,8=3,75

3,75 - 0,04=3,71

3,71 + 0,02=3,73

3,73+0,011=3,74

-

+

-

+

+

+

-

+

+

конец
D6 – 0,64 в

D5 – 0,32 в

D4 – 0,16 в =10,24в

D3 – 0,08 в

D2 – 0,04 в

D1 – 0,02 в

D0 – 0,01 в


По первому сигналу на выходе регистра формируется начальный цифровой код 0111111111 равный середине цифрового диапазона. После этого по каждому сигналу синрхронизации (вход С) в зависимости от знака разницы (Uвх – Uэкв) происходит поразрядное изменение цифрового кода (начиная со старших разрядов).


^ УСТРОЙСТВО СЛЕЖЕНИЯ ЗАПОМИНАНИЯ.


Для преобразования входной аналоговой величины в цифровой эквивалент, затрачивается время. В течение этого времени, значение входной величины не должно изменяться. Для сохранения исходного значения исходной величины на время преобразования, служат устройства слежения запоминания, которые в простейшем виде содержат конденсатор и выключатель.


^ АНАЛОГОВЫЙ МУЛЬТИПЛЕКСОР.

Аналоговый мультиплексор предназначен для подключения одного из нескольких входных аналоговых каналов к выходу мультиплексора. При работе мультиплексора система управления задает адрес (номер) входа, который будет соединен с выходом мультиплексора.

По принципу работы состоит из набора электронных ключей, с помощью которых, любой из выбранных входных каналов соединяется с выходом мультиплексора.

Управление работой мультиплексора осуществляется подачей входных сигналов на адресные входы мультиплексора.


^ КОНКРЕТНЫЕ ПРИМЕРЫ АЦП.

Промышленностью выпускаются функционально законченные микросхемы АЦП, в состав которых входят все необходимые элементы для реализации аналогово – цифрового преобразования.

Пример: К 111 З ПВ 1

Число разрядов преобразования – 10

Время преобразования – 30 мкс.

Диапазоны преобразования

∆ Uвх1 0…10,24 В

∆ Uвх 2 ± 5,12 В

Выводы:

^ AI – вход аналоговой величины

GA – общий провод аналоговой величины

GD – общий провод цифровых сигналов

D0….D8 – выходной цифровой код

MP – знаковый разряд. Для диапазонов ± 5,12 В разряд МР определяет знак входного напряжения:

при МР = 0 –входное напряжение положительно;

при МР = 1 – входное напряжение отрицательно.

Для диапазона от 0…10,24 В ^ МР становится разрядом D9 выходного цифрового кода

V – вход для переключения диапазонов: при установке V= 1 диапазон преобразования устанавливается Uвх1 = 0…10,24 В; при установке V= 0 диапазон преобразования устанавливается Uвх2= ± 5,12 В

В/С – вход управления устройством слежения / запоминания.

при В/С = 0 устанавливается режим преобразования; при В/С = 1 устанавливается режим слежения

^ DR – готовность. После окончания процедуры преобразования, на выходе DR появляется «0».


СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ АЦП К1113 ПВ1

К ПРОГРАММИРУЕМОМУ ПАРАЛЛЕЛЬНОМУ ИНТЕРФЕЙСУ



^ Программа ввода аналогового сигнала.



ANALOG:

MVI A, NAST;

Настроить параллельный интерфейс




OUT PORT;




MVI A, 01;

Начать преобразование

в диапазоне 0…10,24 в




OUT PB;




CALL T 30 MKC;

Задержка на время преобразования

L2:

IN PC;

Ожидание конца преобразования




ANA 10 H;




JNZ L2;




IN PA;

Прием и запись младших восьми разрядов

цифрового кода в регистр L




MOV L A;




IN PC;

Прием и выделение значащих разрядов

старшей части цифрового кода




ANA 03 H;




MOV H A;

Запись старшей части цифрового кода в регистр Н




; Цифровой код в паре регистров HL




MVI A, 08 H;

Начать слежение в диапазоне 0…10,24 в




OUT PC;



^ ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ (ЦАП).

ЦАП вырабатывают напряжения или токи, функционально связанные с входным управляющим кодом. Эта связь чаще всего линейная.

Применяются ЦАП для формирования выходных аналоговых сигналов и для управления внешними устройствами, имеющими аналоговые входы.

Для преобразования двоичного кода в аналоговый сигнал формируют токи, которые пропорциональны «весам» разрядов кода, затем суммируют те из токов, которые соответствуют ненулевым разрядам входного кода. Эти токи чаще всего генерируются за счет подключения к источнику опорного напряжения резисторов, сопротивления соотносятся друг с другом как различные степени числа 2 (R= 2n).



К примеру:

12-и разрядный цифро-аналоговый преобразователь К572 ПА2, преобразует 12-и разрядный цифровой код в выходной ток, а затем, с помощью операционного усилителя в выходное напряжение.


^ D0-D11 – входной цифровой код.

Е1,Е2 – входы для управления внутренними регистрами.

UR – опорное напряжение.

I – выход (выходной ток).

GA и GD – аналоговая и цифровая земля соответственно.

DA – операционный усилитель, преобразующий входной ток в напряжение.


Данный ЦАП имеет два встроенных регистра, в которых запоминается входной код. Регистры соединены последовательно. При подачи «1» на вход Е1, входной код записывается 1-й регистр. При подачи «1» на вход Е2, входной код переписывается во 2-й регистр и преобразуется в выходной ток.

Выходной ток I преобразуется операционным усилителем в выходное напряжение. Uвых= - UR·(N/Nmax);

N – цифровой код, полученный в результате преобразования;

Nmax – максимальный цифровой код (0FFF Н).


^ СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ЦАП К572 ПА2

К ПРОГРАММИРУЕМОМУ ПАРАЛЛЕЛЬНОМУ ИНТЕРФЕЙСУ




Программа выдачи аналогового сигнала.

Исходный цифровой код расположен в паре регистров HL.


MVI A, NAST; настройка ППИ

ОUT PORT

MVI A, 10 Н ; запись кода в первый регистр

OUT PC

MOV A, H ; выдача старших четырех разрядов цифрового кода.

OUT PC

MOV A, L ; выдача младшего байта цифрового кода.

OUT PA

MVI A, 20 Н ; перезапись кода во второй регистр. Преобразование

OUT PC

SUB A ; отключение ЦАП

OUT PC


^ ИНТЕРВАЛЬНЫЙ ТАЙМЕР.


Организация временных интервалов в микро ЭВМ.

Для формирования временных интервалов при управлении реальными объектами существует 2 способа:

использование подпрограмм временных задержек. Этот метод имеет весьма существенный недостаток: во время задержек микропроцессор ничего делать не может, так как занят выполнением подпрограммы задержки.

аппаратный способ – формирование временных задержек с помощью специальных микросхем, которые, в зависимости от заданного режима, могут формировать различные «временные картины».


Для реализации аппаратного способа может применяется программируемый интервальный таймер КР580 ВИ 53. Этот таймер представляет собой программируемый 3-х канальный таймер – счетчик. Каждый канал это 16-и разрядный регистр, в который записывается заданное число. При прохождении каждого синхронизирующего импульса выполняется операция вычитания, уменьшая содержимое счетчика на 1, операция повторяется до тех пор, пока содержимое счетчика не станет равным 0. Длительность отсчитываемого промежуток времени определяется числом, которое было изначально записано в регистр и периодом повторения синхронизирующих импульсов. Все 3 канала таймера работают независимо друг от друга, длительность интервала может задаваться программно в двоичной или в двоично-десятичной форме.


Каждый канал может работать в одном из 6-и режимов:

0 – выдача сигналов прерывания по счету до конечного числа.

1 – программируемый ждущий одновибратор.

2 – генератор тактовых импульсов.

3 – генератор прямоугольных импульсов.

4 – генератор программно управляемого строба.

5 – генератор схемотехнически управляемого строба.


Процесс формирования временных интервалов в каждом канале управляется внешним сигналом, подаваемым на вход разрешения работы.

Работа таймера тактируется сигналами внешнего генератора с частотой до 2 мГц, длительность тактового импульса – 0,5 мкс.


^ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ПРОГРАММИРУЕМОГО ТАЙМЕРА КР580 ВИ 53


BD – буфер данных.

RGR – регистр управляющего слова.

CT0 – CT2 – счетчики каналов.

CLK – входы синхронизации счетчиков.

^ GATE – входы управления счетчиками (1 на этом входе разрешает работу счетчика).

OUT – выходные сигналы счетчиков.

СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ТАЙМЕРА КР580 ВИ 53

^ К СИСТЕМНЫМ МАГИСТРАЛЯМ.




При данной схеме подключения таймер в адресном пространстве займет следующие адреса;




А7

А6

А5

А4

А3

А2

А1

А0







CT0

1

0

0

0

0

1

0

0

84Н

Адрес канала 0

CT1

1

0

0

0

0

1

0

1

85Н

Адрес канала 1

CT2

1

0

0

0

0

1

1

0

86Н

Адрес канала 2

Регистр управляющего слова

1

0

0

0

0

1

1

1

87Н

Адрес регистра управляющего слова



^ Программирование таймера.

Установка режима работы осуществляется программным путем:

загрузка трех (для каждого канала) управляющих слов в регистр управляющего слова;

загрузка (один или два байта) содержимого каждого канала счетчика (по адресам соответствующих каналов).

Если загрузка счетчика осуществляется 2-мя байтами, то необходимо использовать 2 команды OUT.

Формат регистра управляющего слова.



В разрядах D7, D6 задается номер программируемого канала.

Разряды D5, D4 задают формат загрузки канала (в счетчик канала можно загрузить один или два байта, задающих число, определяющее длительность требуемой задержки времени).

Разряды D3, D2, D1 режим работы программируемого канала.

Разряд D0 задает формат загрузки счетчика канала (длительность можно задать в двоичной или в двоично-десятичной форме).


^ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТАЙМЕРА.

Режим 0. Выдача сигнала прерывания по счету до конечного числа.

На вход CLK необходимо подавать последовательность прямоугольных тактовых импульсов. После установки режима на выходе OUT соответствующего канала устанавливается 0. Далее загружается счетчик канала (N=4). При подаче 1 на вход GATE счетчик начинает работать. Содержимое счетчика после прихода каждого тактового импульса уменьшается на 1. После того, как в счетчике число N станет равным 0, на выходе OUT формируется уровень логической 1. Эта 1 будет сохраняться на выходе OUT до тех пор, пока канал не будет перезагружен на новый режим работы или новым числом.

При перезагрузке новым числом N в процессе счета числа, при загрузке младшего байта счет останавливается, а при загрузке старшего байта начинается новый цикл счета.




Режим 1. Программируемый одновибратор.

В этом режиме после задания режима на выходе OUT устанавливается уровень логической 1. После записи числа N в счетчик канала и разрешения работы канала (GATE=1), на выходе канала формируется уровень логического 0 и начинается счет. При достижении конечного числа (N=0) на выходе OUT вновь устанавливается логическая 1. При перезагрузке N в режиме счета текущий режим сохраняется, а новый начинается только с новым сигналом GATE.




Режим 2. Генератор тактовых импульсов.

В этом режиме на выходе канала при наличии сигнала GATE, через заданное число периодов тактовых импульсов формируются импульсы с уровнем логического 0 длительностью в один период тактовой частоты. При перезагрузке новым числом N в процессе работы изменяется величина следующего периода.




Режим3. Генератор прямоугольных импульсов.

В этом режиме на выходе OUT канала будет формироваться 1 в течение первой половины заданного интервала времени (N). В течение второй половины будет формироваться 0. Если число нечетное, то длительность 1 увеличивается на один период тактовой частоты. Число N должно быть не меньше 3.

При перезагрузке новым N меняется длительность периода следования.




Режим 4 . Программно – управляемый строб.

После установки режима и загрузки в соответствующий канал числа N, после появления сигнала GATE , равного 1, начинается счет. После окончания счета на выходе OUT генерируется 0 длительностью в 1 период тактовой частоты. При перезагрузке числа N в процессе счета начинается новый цикл счета.

Режим 5. Аппаратно-управляемый строб.

Аналогичен режиму 4, только при перезагрузки новым N в режиме счета, текущий цикл доводится до конца, после этого начинается новый цикл с новым N.


^ В процессе работы таймера, содержимое любого счетчика может быть прочитано двумя способами:

1 способ: чтение «налету», осуществляется следующим образом.

Записывается в таймер управляющее слово, в котором D4= 0 и D5 = 0 (режим защелкивания). Читается содержимое счетчика канала, начиная с младшего байта, с помощью двух команд IN.

После окончания чтения работа таймера автоматически возобновляется.

2 способ:

- остановить работу счетчика, убрав сигнал GATE или прекратив подачу тактовых импульсов на выход CLK;

- прочитать содержимое счетчика требуемого канала, начиная с младшего байта, с помощью двух команд I N;

- возобновить работу счетчика, восстановив сигнал GATE, или подачу тактовых импульсов на выход CLK.


^ КОНТРОЛЛЕР ПРИОРИТЕТНЫХ

ПРЕРЫВАНИЙ КР 580 ВН 59

Режим работы в прерываниях – основной режим работы любой управляющей цифровой машины. При работе в этом режиме по запросу от внешнего устройства выполнение текущей программы прерывается и микропроцессор начинает выполнять подпрограмму, соответствующую данному запросу прерывания. При этом каждый запрос имеет свой уровень приоритета (важность).

Контроллер приоритетных прерываний (КПП) КР 580 ВН 59 предназначен для реализации режима работы в прерываниях микропроцессорных систем управления, реализует до восьми уровней запросов на прерывание с возможностью программного маскирования и изменения дисциплины обслуживания прерывания. За счет каскадного включения нескольких микросхем КПП, число уровней прерывания может быть расширено до 64.

^ Упрощенная структурная схема.




Основные блоки:

СМР – каскадный буфер компаратор. Используется при каскадном включении КПП.

СU – система управления, вырабатывает сигнал прерывания и формирует трех байтную команду САLL.

^ RGI – регистр запросов прерываний. Используется для хранения всех уровней прерываний на которые поступили запросы.

PRB – схема принятий решений по приоритетам. Идентифицирует приоритеты запросов и выбирает запрос с наивысшим приоритетом.

^ RGM – регистр маскирования прерываний. Обеспечивает запрещение одной или нескольких линий запросов прерываний.

ISR – регистр обслуживаемых прерываний. Сохраняются уровни запросов прерываний, которые находятся на обслуживании МП.

Сигналы:

CAS 0 - CAS 2 – входы , выходы каскадирования.

^ SP –признак подчинения (SP = 1 микросхема становится ведущей; SP = 0 микросхема становится ведомой)

IR 0 – IR 7 – входы запросов на прерывание.

INТ – запрос на обслуживание прерывания.

INTA - подтверждение прерывания.


При обслуживании прерываний по запросу от ВУ выполняется следующая последовательность операций:

-запросы на прерывание поступают на входы IR 0 – IR 7;

-оценивается приоритет поступившего запроса;

-формируется сигнал INТ на МП;

-МП принимает сигнал INТ и, если прерывания разрешены, формирует ответный сигнал INTA;

-после получения первого сигнала INTA КПП выдает на шину данных код команды САLL;

-в ответ МП формирует последовательно еще два сигнала INTA, по которым КПП формирует последовательно на шине данных шестнадцатиразрядный адрес (начиная с младшего байта) подпрограммы обслуживания данного прерывания.

-после этого микропроцессор начинает выполнять подпрограмму, соответствующую данному прерыванию.


^ РЕЖИМЫ РАБОТЫ КОНТРОЛЛЕРА ПРИОРИТЕТНЫХ ПРЕРЫВАНИЙ.

Контроллер может работать в одном из четырех режимах режима:

1. Режим полностью установленных приоритетных прерываний – устанавливается автоматически после выполнения команд начальной установки и не требует дополнительно управляемых слов.

2. Режим перемещаемых приоритетов прерывания, отличается от (1) тем, что после выполнения поступившего прерывания, запрос этого уровня прерывания определяется в дальнейшем как низший по уровню приоритета.

3. ^ Режим специального маскирования. Этот режим дает возможность на некотором участке программы выборочно осуществлять работу с различными приоритетами и разрешает прерывание работы программы даже от входов с более низким приоритетом.

4. ^ Режим считываемых прерываний. В этом режиме, прерывания осуществляется программно, определение наличия запроса и его номера производится путем чтения из контроллера его словосостояния (подпрограммы вызываются программно из основной программы).


^ ПРОГРАММИРОВАНИЕ КОНТРОЛЛЕРА.

Установка контроллера в исходное состояние и настройка его на требуемый режим обслуживания прерываний программируется двумя типами команд:

команды инициализации ICW.

команды управления OCW.

Команды инициализации ICW.

Команды инициализации ICW 1 и ICW 2 вводятся последовательно.

Команда инициализации ICW 1- устанавливает контроллер в исходное состояние и присваивает низший приоритет входу IR 7. Команда ICW 1 выдается при А0 = 0

Формат команды ICW 1




Разряд D1 задает количество КПП в системе управления.

Разряд D2 задает адресный интервал между адресами подпрограмм обслуживания прерываний.

Для определения младших байтов адресов подпрограмм обслуживания прерываний для контроллера разработаны специальные таблицы.

Адресный интервал 4 байта




Адресный интервал 8 байта

Запрос

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0




Запрос

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

IR0

A7

A6

A5

0

0

0

0

0




IR0

A7

A6

0

0

0

0

0

0

IR1

A7

A6

A5

0

0

1

0

0




IR1

A7

A6

0

0

1

0

0

0

IR2

A7

A6

A5

0

1

0

0

0
© РОНЛ.орг 2000-2024 По всем вопросам обращаться на эту почту: admin@ronl.org