Мікропроцесорна система вимірювання тиску втрубопроводі

При збільшені рівня тиску кнопкою SW15 до 150кПа вмикається сигналізація високого рівня тиску. У якості сигналізації спрацьовує знакосинтезуючий індикатор, який світиться до тих пір поки буде збільшуватись тиск кнопкою SW15. Якщо ми припинили збільшувати тиск і він зменшився на 1кПа, то сигналізація високого рівня тиску вимкнеться. 

Зміна тиску в трубопроводі повинна постійно відображатися на статичному індикаторі.

 

 

Мікропроцесорна система (МПС) – це зібрана в єдине ціле сукупність взаємодіючих інтегральних схем цифрової логіки та аналогових ланцюгів, організована у обчислювальну або в керуючу систему з мікропроцесором (мікроконтролером), як вузлом обробки інформації.

Узагальнена структура мікропроцесорної системи наведена на рис. 2.1. Коротко охарактеризуємо основні елементи, що входять до її складу.

Генератор тактових імпульсів - джерело послідовності прямокутних імпульсів, за допомогою яких здійснюється управління роботою МП у часі. Для сучасних МП не потрібний зовнішній генератор тактових імпульсів: він міститься безпосередньо в його схемі.

Основна пам’ять системи (зовнішня щодо МП) складається з постійного (ПЗП) і оперативного (ОЗП) запам’ятовуючих пристроїв.

ПЗП – це пристрій, в якому зберігається програма та сукупність констант. Вміст ПЗП не стирається при відключенні живлення. ПЗП використовується як пам’ять програми.

ОЗП - це пам'ять програми і даних, що належать обробці і результатам обчислень.

Пристрій введення-виведення (ПВВ) здійснює введення в систему даних, що належать обробці. Пристрій виведення (ПВ) перетворює вихідні дані (результат обробки інформації) у форму, зручну для сприйняття користувачем або зберігання. ПВВ служать гнучкі магнітні диски, клавіатура, дисплей, аналого-цифрові і цифро-аналогові перетворювачі, графобудівники, друкуючі пристрої тощо.

 

Рис. 2.1  Узагальнена структурна схема мікропроцесорної системи

 

Далі розглянемо системи шин. Шиною називається група ліній передачі, що використовуються для виконання певної функції (по одній лінії на кожен передаючий біт). Особливістю структури МПС є магістральна організація зв'язків між модулями, що входять у її систему. Вона здійснюється за допомогою трьох шин. Ці шини з’єднують МП із запам'ятовуючим пристроєм (ПЗП, ОЗП) і інтерфейсами введення-виведення, внаслідок чого створюється можливість обміну даними між розглянутими модулями системи.

Шина даних (ШД) - це двонаправлена шина: по ній дані можуть направлятися в МП або з нього. При цьому необхідно підкреслити, що одночасна передача даних в обох напрямках неможлива. Ці процедури рознесені в часі у результаті застосування часового мультиплексування.

По шині адреси (ША) інформація передається тільки в одному напрямі - від МП до модуля пам‘яті або ПВВ.

Шина управління (ШУ) використовується для передачі сигналів, що обслуговують взаємодію, синхронізацію роботи всіх модулів системи і внутрішніх вузлів МП.

Перевагою шинної структури є можливість вмикання до МПС нових модулів, наприклад кількох блоків ОЗП і ПЗП, для одержання потрібного обсягу пам‘яті.

3.2 Технічні характеристики стенда «EV8031»

Учбово-відлагоджувальний стенд (УВС) “EV8031/AVR” – це програмно-апаратний комплекс, орієнтований на застосування у навчальних цілях, а також як засіб розробки програмного забезпечення для контролерів на базі однокристальної ЕОМ серії MSC-51 а також на базі контролерів архітектури AVR. Стенд містить мікропроцесорний контролер, пам'ять програм, пам'ять даних і різноманітні периферійні пристрої. Він дозволяє відлагоджувати програми, написані мовами Сі та асемблер.

• Мікроконтролер, що використовуються: AT89C51;
• Пам'ять програм – 16 Кбайт;
• Пам'ять даних – 16 Кбайт;
• Послідовна EEPROM пам'ять, 256 байт (AT24C02) у стандартній поставці;
• Два послідовних канали передачі даних RS232;
• Системний інтерфейс (див. додаток №4);
• Інтерфейс розширення (16 ліній вихід, 8 ліній вхід/вихід, порт P1 ОЕОМ), дивіться додаток №4;
• Пристрій дискретного введення інформації: 2 кнопки;
• Клавіатура 4х3;
• Статична світлодіодна індикація: 8 світлодіодів;
• Статична 4-розрядна семисегментна світлодіодна індикація;
• Цифроаналоговий і аналого-цифровий перетворювач (плата розширення);
• Генератор з фіксованою частотою генерації – близько 10 кГц, генератор зі змінною частотою генерації від 1 кГц до 50 кГц (плата розширення);
• Динамічна 4-розрядна семисегментна світлодіодна індикація (плата розширення);
• Знакосинтезуючий світлодіодний індикатор 5x7 1 шт. (плата розширення).

 

Розташування елементів стенда, призначення роз’ємів і перемичок наведене на рисунку 1. 

 

Рис. 1 Розташування елементів стенда

Х1– Системний інтерфейс з повним адресним простором;

Х10– Інтерфейс розширення для підключення зовнішніх пристроїв з використанням паралельного інтерфейсу;

Х11– Інтерфейс послідовного порта СОМ1 для зв'язку стенда з ПК;

Х12– Інтерфейс послідовного порта СОМ2 для зв'язку стенда з іншими пристроями, що мають стандартний порт RS232C;

Х3– Інтерфейс програмування AVR;

X14, X15– Перемички підключення пристроїв шини I2C до процесора.

3.3 Мікроконтролер АТ89С51

На учбово-відлагоджувальному стенді (УВС) “EV8031/AVR”  встановлений мікроконтролер AT89C51,  побудований за процесорною архітектурою MCS-51, тобто він вміє виконувати асемблерні команди описані цим стандартом. 

Стандарт був розроблений фірмою INTEL і в подальшому став основою для створення сучасних процесорів INTEL, але проблема створення маленьких пристроїв (мікроконтролерних систем) залишилася актуальною і до цього дня. В результаті першого мініатюрні процесори (i8031 - 1980-і роки) експлуатується до цих пір (наприклад в телефонах АВН).

Цифри 31 або 51 в назві процесора (контролера) вказують на приналежність