Введение. О. В. Шишов. - саранск: изд-во Мордов

О.В. Шишов

АНАЛОГО-ЦИФРОВЫЕ ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА

УДК 681.35.05

О.В. Шишов. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та 2011. - с.

Методическое пособие рассматривает круг вопросов, посвященный проектированию аналого-цифровых каналов ввода/вывода информации в контрольно-управляющих микропроцессорных системах. Последовательно рассматривается состав, назначение и требования к составным частям таких каналов, вопросы функционирования различных типов аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей, функциональных преобразователей. Рассматриваются общие проблемы системного проектирования многоканальных, распределенных систем управления, цифровые методы измерения частоты, длительности импульсов, их количества и т.д., а также особенности реализации этих методов в микропроцессорных измерительных системах.

Предназначено для студентов 4 курса дневной формы обучения и 5 курса заочной формы обучения специальностей "Промышленная электроника" и "Метрология и метрологическое обеспечение" при изучении дисциплин: "Аналого-цифровые периферийные устройства микропроцессорных систем управления", "Информационно измерительные системы", "Автоматизация измерений и контроля".

Ил. Библиогр.: назв.

Печатается по решению научно-методического совета Мордовского ордена Дружбы народов государственного университета имени Н.П. Огарева.

ВВЕДЕНИЕ

Рост сложности производственных объектов, технологических процессов определяют необходимость высокой степени автоматизации проведения процедур измерения и контроля, формирования управляющих воздействий. Все эти задачи эффективно решаются на основе использования современных автоматизированных контрольно-управляющих систем (КУС). Основная тенденция их развития сегодня направлена на создание децентрализованных конфигураций систем, которые базируются на применении в качестве аппаратуры обработки данных и принятия решений микропроцессорных контроллеров (МК) или микро-ЭВМ.

Технические средства для реализации автоматизированных КУС должны содержать комплекс средств, реализующих задачу обмена данными между объектами управления и МК без участия человека-оператора. Решение этой задачи связано с выполнением достаточно широкого набора функций по передаче сигнала от измерительного датчика, его дальнейшего преобразования в цифровой код и передачи в МК, вывода из МК результата в цифровой форме и преобразования в аналоговый сигнал.

Комплекс технических средств ввода/вывода, набор решаемых с их помощью функций может быть различным в зависимости от задач КУС, особенностей ее применения, общей организации ее структуры, ее места в технологическом процессе. Обобщенную структуру подобных систем, исходя из наиболее общего перечня решаемых ею задач и последовательности их решения, можно представить следующим образом (рис.1):

Рис. Обобщенная структура контрольно-управляющих систем

Данное пособие оставляет за своими рамками рассмотрение алгоритмов и способов цифровой обработки сигналов микропроцессором, способов отображения информации, принципов работы первичных преобразователей (датчиков). Основной его задачей является рассмотрение вопросов построения аналого-цифровых и цифроаналоговых каналов, т. е. вопросов сопряжения измерительных датчиков с цифровым микропроцессорным ядром КУС, способов преобразования информации из одной формы представления в другую.

Обобщенная структура КУС, представленная на рис.1, в материалах пособия будет постепенно детализироваться. Будут рассматриваться не только теоретические аспекты создания ее составных частей, но и практические особенности их построения, связанные с применением современной элементной базы. При этом будет затронут достаточно широкий круг вопросов – при создании КУС необходимо иметь четкое представление о видах сигналов и формах их представления, о спектральных характеристиках сигналов, видах модуляции, знать алгоритмы и способы преобразования информации из одной формы представления в другую, нужно достаточно хорошо ориентироваться в вопросах теории погрешностей.