Проектирование системы сбора данных 1. ВВЕДЕНИЕ В настоящее время проектированию измерительных систем уделяется много времени. Делается большой акцент на применение в этих системах электронно-цифровых приборов. Высокая скорость измерения параметров, удобная форма представления информации, гибкий интерфейс, сравнительно небольшая погрешность измерения по сравнению с механическими и электромеханическими средствами измерения все эти и многие другие преимущества делаю данную систему перспективной в развитии и в дальнейшем использовании во многих отраслях производства. Развитие микроэлектроники и широкое применение ее изделий в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процессами является в настоящее время одним из основных направлений научно-технического прогресса. Использование микроконтроллеров в изделиях не только приводит к повышению технико-экономических показателей (надежности, потребляемой мощности, габаритных размеров), но и позволяет сократить время разработки изделий и делает их модифицируемыми, адаптивными, а также позволяет уменьшить их стоимость. Использование микроконтроллеров в системах управления обеспечивает достижение высоких показателей эффективности при низкой стоимости. Системы сбора данных в наши дни сделали большой шаг в вперед и в плотную приблизились к использованию совершенных электронных технологий. Сейчас, многие системы сбора данных состоящие из аналогового коммутатора, усилителя выборки-хранения, АЦП, стали размещать на одной интегральной микросхеме, что сравнительно повлияло на скорость обработки данных, удобство в использовании, и конечно же на их стоимость. 2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ Требуется спроектировать систему сбора данных предназначенную для сбора и первичной обработки информации поступающей с четырех датчиков давления и датчика контроля за давлением. Основные характеристики: Количество каналов подключения датчиков давления4 Количество линейных датчиков статическая характеристика диапазон измеряемого давления собственная погрешность измерения3 U(p)=a0p+b a0=0.1428 b=-0.71 5..50 КПа 0.1% Количество нелинейных датчиков статическая характеристика диапазон измеряемого давления собственная погрешность измерения1 U(p)=a0p+a1p2+a2p3+b a0=0.998, a1=0.003 a2=-0.001 b=-2.5 0.01..5 Мпа 0.1% Максимальная погрешность одного канала не более0.5% Количество развязанных оптоизолированных входов для подключения датчика контроля за давлением Активный уровень Выходное напряжение логического нуля Выходное напряжение логической единицы Максимальный выходной ток логического нуля мА логической единицы мА1 1 уровень ТТЛШ уровень ТТЛШ 2.5 1.2 Режим измерения давленияСтатический Базовая микро-ЭВМ89С51 фирмы Atmel 3. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ. ОБОБЩЕННЫЙ АЛГОРИТМ РАБОТЫ Структурная схема системы сбора данных представлена на рис.1 Обобщенная структурная схема системы сбора данных. ДД1,ДД2,ДД3 - линейные датчики давления, ДД4- нелинейный датчик давления, ДКД1, ДКД2 - датчики контроля за давлением AD7890 - АЦП, УВХ, ИОН, аналоговый коммутатор, 98С51 - микро-ЭВМ, WDT -сторожевой таймер. Рисунок 1. Датчики давления преобразовывают измеренное давление в электрический сигнал. Нормирующие усилители преобразовывают выходное напряжение с датчиков давления к входному напряжению АЦП. AD7890 (далее АЦП) служит для того чтобы, переключать требуемый канал коммутатора, преобразовать аналоговую величину напряжения в соответствующий ей двоичный цифровой код. Однокристальная микро-ЭВМ предназначена для того чтобы: производить расчет - Р(код) по известной статической характеристике датчика давления; передавать рассчитанное давление по последовательному интерфейсу RS-232 в ПК. Буфер последовательного интерфейса RS-232 введен в схему, для того чтобы преобразовывать логические уровни между ПК и микро-ЭВМ и микро-ЭВМ и ПК. Т.К. ............