Поставленную задачу можно разбить на 3 задачи:
1. Задача приема входных данных.
2. Задача обработки входных данных и принятие решения.
3. Выдача управляющего сигнала на объекты индикации.
В свою очередь задача приема входных данных содержит в себе 3 задачи малой размерности:
1) Прием аналогового сигнала;
2) цикл работы АЦП;
3) запись в РОН.
Задача обработки входных данных и принятия решения реализуется на основе 2 подзадач:
1) чтение двух констант (верхний и нижний предел) из ПЗУ;
2) сравнение констант с РОН.
Задача выдачи управляющего сигнала на объект управления содержит в себе 3 задачи малой размерности:
1) Преобразование информации о уровне входного аналогового сигнала в форму пригодную для выдачи на ЖКИ
2) Осуществление управления динамической индикацией с заданной частотой обновления;
3) Подача сигнала на зеленый светодиод в том случае, либо же подача сигнала на красный светодиод и на динамик (с определенной в ТЗ частотой) в зависимости от принятого решения.
В соответствии с блочно-иерархическим принципом это разбиение исходной задачи на ряд более простых задач можно представить следующей структурой (см. рис. 2.1).
|
|
Рисунок 1.1 Разбиение общей задачи на ряд подзадач.
Источники информации (входных сигналов)
Источниками информации могут служить любые устройства, выдающие плавно изменяющиеся во времени аналоговые сигналы уровень которых лежит в пределах 0-5 В (уровни ТТЛ).
Приемники информации (выходных сигналов)
Приемниками информации служат семисегментные светодиодные индикаторы, светодиоды и динамик.
Возможные пути (варианты) решения поставленной задачи
Все МКУ разрабатываются с помощью программных и аппаратных способов реализации.
Преимущества аппаратной реализации заключаются в том, что:
а) использование специальных БИС упрощает разработку и обеспечивает высокое быстродействие системы в целом;
б) уменьшается время на разработку и отладку устройства.
Преимущества программной реализации такие;
а) меньшая стоимость и потребляемая мощность системы;
б) меньшее количество компонент в системе, а значит выше надежность системы в целом;
в) время жизни системы значительно выше по сравнению с аппаратной реализацией;
г) возможность простой модификации системы (путем перепрограммирования).
Не смотря на то, что численно преимуществ программной реализации больше, чем у аппаратной, бывают случаи, где без аппаратной части просто не обойтись. Но не в данной задаче.
Глобальная задача обработки входных данных и принятия решения будет реализована программным путем, так как именно для этого предназначен микроконтроллер. Если же входные данные обрабатывать аппаратно (собрать схему на жесткой логике), тогда ТЗ теряет свой смысл, в нем оговорено спроектировать микроконтроллерное устройство, а значит для МК останется только задача формирования выдачи выходного сигнала. Хотя эту задачу нельзя назвать слишком уж простой, и осуществить ее решение на жесткой логике было бы затруднительно и дороговато.
|
|
И зачем пытаться что-то реализовать аппаратно, если можно без особых усилий достичь того же результата, используя микроконтроллер. Поэтому обработкой входных сигналов будет заниматься МК под управлением соответствующей программы.
К тому же чем меньше элементов будет в проектируемом устройстве тем оно будет надежнее и дешевле.
Возможные варианты структурных схем и их сравнительный анализ
Для реализации данного устройство можно предложить следующие варианты:
1) на микроконтроллере со встроенным АЦП;
2)
рис. 1.5.1 Структурная схема устройства на микроконтроллере со встроенным АЦП.
где:
ВС – входной аналоговый сигнал,
СД – сигналы данных для индикации (в том числе звуковой),
УС – сигналы управления индикацией
3) внешний АЦП + 3 портовый микроконтроллер без АЦП
рис. 1.5.2 Структурная схема устройства на микроконтроллере с внешним АЦП.
где:
ВС – входной аналоговый сигнал,
СД – сигналы данных для индикации (в том числе звуковой),
УС – сигналы управления индикацией
4) внешний АЦП + компоратор + дешевый 2 портовый
|
| |||||
| |||||
|
рис. 1.5.3 Структурная схема устройства на микроконтроллере с внешним АЦП и блоком компорации.
где:
ВС – входной аналоговый сигнал,
СД – сигналы данных для индикации (в том числе звуковой)
УС – сигналы управления индикацией
ФК – флаг компорации (результат сравнения)
Кі1, Кі2 – константы нижнего и верхнего пороговых уровней