Охарактеризуйте встраиваемые системы, основные определения, классификация, характеристики, эволюция развития

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 10Следующая ⇒

Определение. Встроенная система (ВС) – это система, являющаяся частью технологического процесса, имеющая собственное управляющее вычислительное ядро (микропроцессор), обладающая минимальными массогабаритными и энергетическими характеристиками, с максимальным количеством внешних интерфейсов и предназначенная для решениястрого определенного круга задач, и ничего лишнего (и программного и аппаратного) в таком изделии быть не должно.

внешний интерфейс - совокупность программно-аппаратных средств, обеспечивающих обмен данными между вычислительным ядром и периферийным оборудованием, подключаемым к ВС (например, для ПК такими ВИ являются USB, Bluetooth и т.п.)

Эволюция встраиваемых систем

1-ый этап. представляла собой набор программируемых цифровых микросхем, устанавливаемых на одной печатной плате и жестко заданный алгоритм своего функционирования. (большой размер и сложность перепрограммирования)

2-ой этап. миниатюризация , интегрировали вычисл. ядро с периферийными микросхемами в виде одной микросхемы - однокристального микроконтроллера.

3-ий этап. Расширение функциональности – расширение сетевых функций, добавление интерфейсов связи с ПК, увеличение числа портов ввода-вывода и т.д. Все это привело к созданию промышленных контроллеров, на которых уже четко разделялись функции вычислительного ядра и интерфейсов ввода-вывода.

4-ый этап. утсранили необходимость их низкоуровневого программирования

Выходом в данной ситуации явилось использование микропроцессоров фирмы Intel семейства х86, работающих под управлением MS-DOS, зашитой в микросхеме BIOS.

Такие контроллеры стали называться PC-совместимыми и в настоящее время являются вершиной развития ВС.

Классификация ВС

1. Системы автоматического управления (САУ);

2. Измерительные системы и системы сбора информации с датчиков(приборные)

3. Информационные системы “запрос-ответ” реального времени

4. Цифровые системы передачи данных (телекоммуникационные системы);

5. Сложные иерархические системы реального времени;

Кроме классификации по функциональному назначению возможно разделение ВсС по таким признакам, как:

• сложность системы (большие, средние, малые);

• топология системы (сосредоточенные, распределенные);

• особенность реализации реального масштаба времени (мягкое и жесткое реальное вРемя);

• конструкция (моноблочные, модульные, встроенные,);

• реализуемая для ВсС надежность, безопасность, информационная защищенность и т.д.

Характеристики встраиваемых систем.

Особую нишу на рынке встраиваемых систем занимают BC для жёстких условий эксплуатации.

Минимизация стоимости электронных компонентов ВС.    2. Размер

3. Потребление минимума энергии 4. Повышенная устойчивость к воздействиям внешней среды. 5. Модульность 6. Возможность эксплуатации в широком температурном диапазоне.        7. Устойчивость к электромагнитным помехам. 8. Надёжность, ремонтопригодность и среднее время безотказной работы. 9. Гибкость

Синтезировать схему дешифратора для семисегментного индикатора в базисе «И-ИЛИ-НЕ»

Семисегментный оптический индикатор представляет собой устройство, состоящее из семи светодиодов в виде отрезков прямой линии, которые принято обозначать буквами a, b, c, d, e, f, g расположенными таким образом, что свечение определенной их комбинации изображает определенную цифру (рис.14)

Например: для изображения цифры «0» необходимо, чтобы светились: a, b, c, d, e, f, т.е. на эти сегменты должны быть поданы уровни логической единицы (на сегмент g – уровень логического нуля). По способу изображения цифры N десятичной системы, заполняем таблицу функционирования (табл. 10).

Учитывая, что с помощью 4-х разрядного входного кода можно отобразить десятичные числа от 0 до 15, в то время как одноразрядный семи сегментный индикатор способен отобразить числа только от 0 до 9, в диаграммах Вейча будет 6 избыточных комбинаций. Доопределяя их для каждой из семи выходных (a – g) функций можно получить минимальную ДНФ. Окончательные результаты из-за их громоздкости здесь не приводятся.

Билет 38

5 .Объясните принцип действия индуктивных преобразователей. Приведите примеры их применения.Индуктивный преобразователь представляет собой катушку индуктивности (дроссель), полное сопротивление которой изменяется при взаимном относительном перемещении элементов магнитопровода. Имеются две группы преобразователей; с изменяющейся индуктивностью и с изменяющимся активным сопротивлением. Пример схемы преобразователя первой группы показан на рис. а. Преобразователь состоит из П-образного магнитопровода 1, на котором размещена катушка 2, и подвижногоякоря 3. При перемещении якоря изменяется длина воздушного зазора и, следовательно магнитное сопротивление, что вызывает изменение индуктивности дросселя. Другая широко используемая модификация (плунжерный преобразователь) показана на рис. б. Преобразователь представляет собой катушку 1, из которой может выдвигаться ферромагнитный сердечник 2 (плунжер). При среднем положении плунжера индуктивность максимальна.Схема преобразователявторой группы приведена на рис. в.В зазор магнитной цепи 1 вводится пластинка 2 с высокой электропроводностью, в которой наводятся вихревые токи, приводящие к увеличению потерь активноймощности катушки 3. Это эквивалентно увеличению ее активного сопротивления. Функция преобразования преобразователя рис. 4.23, а с некоторыми допущениямиможет быть получена следующим образом. Как известно, индуктивность катушки L=wФ/I, где w— число витков; Ф -пронизывающий ее магнитный поток; I-проходящийпо катушке ток. Ток связан с МДС F соотношением I=F/w. Подставляя, получим L=w²/R_M, где R_M = F/Ф –магнитное сопротивление преобразователя. Если пренебречь рассеяниеммагнитного потока и нелинейностью кривой намагничивания стали, то для преобразователя по схеме рис. 4.23, а магнитноесопротивление R_M = R_CT+R_З=l_CT/μ_rμ₀Q_CT+2δ/μ₀Q,где R_CT-магнитное сопротивлениестальных участков магнитопровода; l_CT - длина средней силовой линии по стальным участкам; Q - их поперечное сечение; μ_r - магнитная проницаемость стали; μ₀ = = 4π10^-7 Гн/м - магнитная постоянная; R₃ - магнитное сопротивление воздушныхзазоров, имеющих длину δ и сечение Q.

Будем считать Q_СТ = Q. При этом индуктивность преобразователя L = μ₀Qw²/(2δ + l_CT/μ_r).Если пренебречь активным сопротивлением дросселя, то функция преобразователя, т. е. зависимость электрического сопротивления Z от размера воздушного зазора δ, выражается зависимостью (δ)=jωL=jωw²μ₀Q/(2δ+l_CT/μ_r)≈jωw²μ₀Q/2δ.В последнем равенстве имеется ввиду, что 2δ>>l_CT/μ_r вследствие большого значения магнитной проницаемости магнитопровода. Под чувствительностью индуктивного преобразователя часто понимают отношение S=lim(ΔZ/Z)/Δδ=(1/Z)(dZ/dδ) Таким образом, S=-2/(2δ+l_CT/μ_r)≈1/δ.Индуктивный преобразователь является электромагнитом, его сила притяжения, возрастающая с увеличением чувствительности, нелинейно зависит от перемещения якоря и может явиться причиной погрешности преобразователя, предшествующего индуктивному.Описанные одинарные индуктивные преобразователи имеют ряд недостатков: их функции преобразования нелинейны; аддитивные погрешности, в частности погрешность реального преобразователя, вызванная температурным изменением активного сопротивления обмотки, велики; сила притяжения якоря значительна. Этих недостатков лишены дифференциальные преобразователи. Они состоят из двух одинаковых одинарных преобразователей, которые имеют общий подвижный элемент. Широкое применение индуктивные датчики находят в промышленности для измерения перемещений и покрывают диапазон от 1 мкм до 20 мм. Также можно использовать индукт. датчик для измерения давлений, сил, уровней расхода газа и жидк. и т. д. В этом случае измеряемый параметр с помощью различных чувствительных элементов преобразуется в изменение перемещения и затем эта величина подводится к индуктивному измерительному преобразователю. В случае измерения давлений, чувствительные элементы могут выполняться в виде упругих мембран, сильфонов, и т. д. Используются они и в качестве датчиков приближения, которые служат для обнаружения различных металлических и неметаллических объектов бесконтактным способом по принципу “да” или “нет”.

101 Охарактеризуйте технологию разработки ПО для PC-совместимых контроллеров на примере утилиты чтения\записи данных.

Постановка задачи. Организовать прием (чтение/запись):

1. аналоговых данных,(напряжения, поступающего с термодатчика

2. дискретных данных, (кнопка без фиксации

3. запрограммировать работу индикаторов (светодиодов) микроконтроллера.

Осуществить запись этих значений в файл с именем, указанным пользователем и хранящемся во flash-памяти (эмулятор HDD) контроллера ADAM5510M.

Формат записи данных в файл следующий:

<номер_измерения> __ <измеренное_значение> где разделены символом «пробел».

Функции управления состоянием светодиодов.

void LED_init(void)-Инициализация void LED_OFF(int which_led) - выкл

void LED_ON(int which_led)- вкл

2. Get_BoardID( ).Определение идентификатора модуля ввода/вывода в указанном слоте

4. Init501718( )

Инициализация модуля ADAM5017 или ADAM5018

Синтаксис: void Init501718(int Slot)

6. AiUpdate(int Board, int *channel)) Проверка готовности результатов измерения входного сигнала.Результат работы можно будет считать когда модуль сообщит, что результат измерения готов к считыванию.

7. Get501718(int Board, int Channel, void *pValue ) Организация чтения данных

8. Get5050(int Board, int Bit, int Size, void *pValue) Чтение данных из модуля ввода/вывода

ПРОГРАММА

Организации cчитывания/хранения/записи данных для контроллера

/* Функция сохранения данных в файл имеет три параметравторой и 2 – для хранения строковых аналогов измеряемых значений, 3 имеет тип FILE и является указателем файла или потока */

void SaveValue(int type, int value_1, int value_2, FILE *fn)

{ /*строковые аналоги сохраняемых значений в соответствии с указанным выше форматом: str_value_1[10] – номер измерения; str_value_1[10] – принятое значение*/

char str_value_1[10];

char str_value_2[10];

                   /* символ «пробел»*/

char space[3]="\040";/* переводим номер измерения и измеренное значение в строковые значения с использованием функции itoa(), затем записываем их в файл согласно формату             fputs() */

itoa(value_1, str_value_1, 10);

fputs(str_value_1, fn);

fputs("\n", fn);

};

Кусок кода

{ Init501718(_5017); /*инициализацию модуля 5017*/

Get501718(_5017,A_ch,&A_data);

SaveValue(sel,cnt,A_data,fn); /*Запись принятых значений (сохранение)в файл*/

}

77 Синтезировать схему синхронного суммирующего счетчика на D триггерах, с модулем счета К=8 в базисе «И-ИЛИ-НЕ»

Разрешающим сигналом для D триггера является положительный из 0 1 перепад.

Вследствие этого:

- для первого разряда никаких подходящих (кроме ) сигналов, подаваемых на тактирующий вход подобрать не удается;

- для второго и третьего подходят сигналы, снимаемые не с прямых, а с инверсных выходов соответственно первого и второго триггеров.

3.Выбранные сигналы (для второго и третьего разрядов)



кроме того, обеспечивают отсутствие разрешающего перепада (из 0 в 1) для всех переходов триггеров 0 0, 1 1, что позволяет отметить крестиком все переходы 00,11.

Таким образом, получаем таблиц

.

Билет 39

7. Охарактеризуйте терморезисторы. Объясните их назначение и область применения.Терморезистор — полупроводниковый резистор, в котором используется зависимость электрического сопротивления полупроводникового материала от температуры. Для терморезистора характерны большой температурный коэффициент сопротивления (ТКС) (в десятки раз превышающий этот коэффициент у металлов), простота устройства, способность работать в различных климатических условиях при значительных механических нагрузках, стабильность характеристик во времени. Терморезистор изготавливают в виде стержней, трубок, дисков, шайб, бусинок и тонких пластинок преимущественно методами порошковой металлургии. Их размеры могут варьироваться в пределах от 1–10 мкм до 1–2 см. Основными параметрами терморезистора являются: номинальное сопротивление, температурный коэффициент сопротивления, интервал рабочих температур, максимально допустимая мощность рассеяния. Терморезистор был изобретён Самюэлем Рубеном (Samuel Ruben) в 1930 году. Различают терморезисторы с отрицательным (термисторы) и положительным (позисторы) ТКС. Их ещё называют NTC-термисторы и PTC-термисторы соответственно. У позисторов с ростом температуры растет и сопротивление, а у термисторов —- наоборот: при увеличении температуры сопротивление падает.На рис. Представлен символ терморезистора, используемый в схемах.

Различают терморезисторы низкотемпературные (рассчитанные на работу при температуpax ниже 170 К), среднетемпературные (170–510 К) и высокотемпературные (выше 570 К). Кроме того, существуют терморезисторы, предназначенные для работы при 4,2 К и ниже и при 900–1300 К. Наиболее широко используются среднетемпературные терморезисторы с ТКС от −2,4 до −8,4 %/К и номинальным сопротивлением 1–106 Ом.

Режим работы терморезисторов зависит от того, на каком участке статической вольт-амперной характеристики (ВАХ) выбрана рабочая точка. В свою очередь ВАХ зависит как от конструкции, размеров и основных параметров терморезистора, так и от температуры, теплопроводности окружающей среды, тепловой связи между терморезистором и средой. Терморезисторы с рабочей точкой на начальном (линейном) участке ВАХ используются для измерения и контроля температуры и компенсации температурных изменений параметров электрической цепей и электронных приборов. Терморезисторы с рабочей точкой на нисходящем участке ВАХ (с отрицательным сопротивлением) применяются в качестве пусковых реле, реле времени, измерителей мощности электромагнитного излучения на СВЧ, стабилизаторов температуры и напряжения. Режим работы терморезистора, при котором рабочая точка находится также на ниспадающем участке ВАХ (при этом используется зависимость сопротивления терморезистора от температуры и теплопроводности окружающей среды), характерен для терморезисторов, применяемых в системах теплового контроля и пожарной сигнализации, регулирования уровня жидких и сыпучих сред; действие таких терморезисторов основано на возникновении релейного эффекта в цепи с терморезистором при изменении температуры окружающей среды или условий теплообмена терморезистора со средой. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) для позистора.

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 658; Мы поможем в написании вашей работы!
Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!