Интерфейсное устройство параллельного ввода-вывода.
На рис. представлена схема обеспечения параллельного 8-битового ввода-вывода данных.
Рассматриваемые аппаратные средства предназначены для ввода-вывода одного 8- битового слова данных.
Рис. Интерфейсное устройство параллельного ввода-вывода, обеспечивающее обмен 8-битовым словами данных между МП и ШД.
Адресные сигналы подлежат буферированию. Это обычно осуществляется с помощью схем ТТЛ малого уровня интеграции. Буферы служат для развязки шины микро-ЭВМ и внутренних адресных линий интегральных схем памяти. В небольших схемах такие буферы могут не использоваться. Шина данных микропроцессора является двунаправленной; в соответствии с этим осуществляется её буферирование. В рассматриваемой схеме представлен единственный 8-разрядный буфер. Этот буфер стробируется сигналами «чтение устройства ввода-вывода», «Запись в устройство ввода-вывода». Линии, по которым подаются указанные сигналы, практически аналогичны линиям ввода-вывода в схеме управления памятью.
Сигнал «Чтение УВВ» формируется когда микропроцессор готов к подаче на шину данных МП данных из адресованного порта ввода-вывода. Сигнал «чтение устройства ввода-вывода» поступает на шинный формирователь. Линия подачи сигнала «Запись в устройство ввода-вывода» находится в активном состоянии(0), когда МП готов к записи данных в адресованный порт. Кроме того, последний сигнал подаётся в качестве стробирующего сигнала в буфер выходных данных. В рассматриваемой схеме МП с помощью регистра состояния проверяет состояние порта ввода-вывода. Обычно регистр состояния, входной и выходной регистры имеют подряд идущие адреса портов ввода-вывода.
|
|
|
Например, регистр состояния может адресоваться как порт ввода-вывода с адресом 00, входной регистр- как порт ввода-вывода с адресом 01, а выходной регистр- как порт ввода-вывода с адресом 02.
Регистр состояния имеет только два разряда. Если нулевой разряд регистра состояния устанавливается в состояние логической 1, то это соответствует подаче сигнала «Входные данные готовы», что для МП является признаком подачи входных данных на восемь входных линий. Теперь МП может воспользованные командой IV для передачи данных, находящихся на входных линиях, в аккумулятор.
Команда OUT МП служит для вывода данных. Данные, подаваемые МП на ШД, помещаются в 8-разрядный буфер данных. Вместе с тем, устанавливаются в 1 первый разряд регистра состояния, что соответствует рабочему состоянию линии «Выходные данные готовы». Тем самым внешнее устройство информируется о том, что новые данные готовы к выводу. (Этот разряд состояния сбрасывается внешним устройством, которое подаёт сигнал «Данные приняты»).
|
|
|
Рабочее расстояние для линий параллельного ввода-вывода ограничивается 1-2м.
Интерполяция. Интерполяторы
Интерполятором называется блок, осуществляющий непрерывное поступление информации в СУ в соответствии с выбранным способом аппроксимации отрабатываемого контура между опорными точками.
В случае дискретного (шагового) привода подач унитарный код, получаемый с интерполятора, подаётся на один из входов электронного коммутатора привода, а в случае следящего привода - на блок согласующего преобразователя.
По способу аппроксимации обрабатываемого контура наибольшее применение нашли линейно-круговые интерполяторы. Реже применяют параболические. Применение интерполяторов второго порядка позволяет упростить программирование, увеличить точность обработки и выполнить условия непрерывности производной в любой точке эквидистанты, что исключает огранку, имеющуюся при линейной интерполяции.
Для построения линейно-круговых интерполяторов используется способ на основе решения дифференциальных уравнений прямой и окружности (метод цифровых дифференциальных анализаторов ЦДА) и способ, в основу которого положено решение алгебраических уравнений (метод оценочной функции).
|
|
|
В СЧПУ нашли практическое применение интерполяторы дискретного типа.
В блоке интерполяции информация выдается в виде унитарного кода, представляющего собой последовательность импульсов, число которых по каждой координате станка равно числу, введенному в интерполятор в кодированном виде, а время, за которое выдается это число импульсов по заданному времени обработки участка контура от одной опорной точки до другой.
Унитарный код, получаемый с интерполятора, может быть непосредственно использован для воспроизведения на станке заданного контура обрабатываемой детали. Каждому импульсу управления соответствует определенная величина перемещения исполнительного органа станка (дискрета). В случае дискретного (шагового) привода подач унитарный код подается на один из входов электронного коммутатора привода, а в случае следящего привода — на блок согласующего преобразователя.
По способу аппроксимации обрабатываемого контура между опорными точками наибольшее применение нашли линейно круговые интерполяторы. Реже применяют параболические. Применение интерполяторов второго порядка (круговых и параболических) позволяет упростить программирование и увеличить точность обработки. Количество информации, которое приходится вводить при использовании линейно-кругового интерполятора, сокращается не менее чем в 2 раза по сравнению с линейным. Интерполяторы второго порядка позволяют выполнить условия непрерывности производной в любой точке эквидистанты, что исключает огранку, имеющуюся при линейной интерполяции, и повышает чистоту обработки. Для аппроксимации контура обработки дугами больших радиусов устройство ЧПУ должно быть выполнено с соответствующим числом разрядов на радиус окружности (обычно достаточно семи).
|
|
|
Рассмотрим принцип построения наиболее простого блока линейной интерполяции. Известно несколько способов построения линейных интерполяторов, в том числе на основе импульсных умножителей, числовых интеграторов с параллельным переносом, счетчиков с переменным коэффициентом деления, оценочной функции. При выполнении линейной интерполяции в виде автономного блока его в наиболее простых устройствах выполняют по схеме импульсных умножителей. Основной частью такого интерполятора является двоичный или десятичный импульсный умножитель, состоящий из триггерного счетчика, регистра памяти а1 а2,
а3,...,аn, схем отбора (клапанов «И» и схемы «ИЛИ»). Выходы
всех клапанов «И» связаны со схемой «ИЛИ», откуда управляющие импульсы, вырабатываемые интерполятором, поступают в схему управления приводом подач.
Заполнение счетчика осуществляется от импульсного генератора, частота которого fr определяет частоту выходных импульсов f. Время заполнения счетчика называется циклом работы интерполятора. Оно равно времени отработки одного кадра про граммы от одной опорной точки обрабатываемого контура до другой. Изменяя частоту fr получают различное значение скорости подачи, требуемое по программе. Если обозначить объем счетчика, включая импульс переполнения, через N, то при двоичном исчислении число, вводимое в память интерполятора,
;
где n — число разрядов счетчика; ai — коэффициент при соответствующем числе.
Таким образом, число импульсов на выходе интерполятора равно числу введенному в кодированном виде в память. Этим обеспечивается основная функция интерполятора. Для каждой управляемой координаты в интерполяторе имеется свой регистр памяти a1 а2, а3, . . ., аn, своя схема дешифрации. Счетчик для всех координат общий. Этим обеспечивается одновременное считывание за цикл работы интерполятора введенных в его память чисел и в среднем равномерное распределение управляющих импульсов по каждой координате:
,
где Dx, Dу, Dz, ... — числа импульсов, введенные в регистры
памяти по координатам; fx, fy, fz, ... — средняя частота выходных импульсов по координатам; t — время цикла работы интерполятора, равное времени отработки одного кадра программы.
Прямая пропорциональность, существующая в интерполяторе между средними частотами выходных импульсов и их числами, введенными в память, позволяет получить линейную аппроксимацию обрабатываемого контура. Однако эти соотношения выдерживаются только в среднем. Мгновенные значения выходных частот имеют большие или меньшие отклонения от их средних величин, определяемых указанным выше соотношением.
Ввиду того, что информация о перемещении по координате выдается дискретно, действительная траектория движения будет представлять собой не прямую, а ступенчатую функцию.
"Аппаратная погрешность" интерполятора зависит от соотношения величин перемещения по координатным осям, т. е. от длины и угла наклона отрезка. прямой, запрограммированной в данном кадре. Неравномерность, управляющих импульсов по каждой координате влияет на поведение привода подач и в резонансных режимах может вызвать существенное увеличение колебаний. Радикальным способом снижения погрешностей является установка на выходе интерполятора электронного усреднителя, представляющего собой двоичный делитель с пропорциональным увеличением частоты на входе интерполятора. Кроме аппаратной погрешности при любом методе линейной интерполяции имеется погрешность аппроксимации контура. Для дуг окружности допустимая величина центрального угла Dj, опирающегося на участок аппроксимации, определяется величиной ошибки. При аппроксимации хордами, секущими и касательными, величина центрального угла связана с максимальным отклонением d от окружности радиуса R следующими простыми соотношениями для указанных трех случаев:
; 
; 
Рассмотрим варианты выполнения линейно-круговых интерполяторов, применяемых в устройствах ЧПУ. Наибольшее распространение получил способ на основе решения дифференциальных сравнений прямой и окружности (метод цифровых дифференциальных анализаторов ЦДА) и способ, в основу которого положено решение алгебраических уравнений (метод оценочной функции).
Рис. Вид ступенчатой функции, выдаваемой линейным интерполятором, выполненным на основе умножителей с параллельным отбором декад (а), порядок следования импульсов каждого разряда при коде 5121 (б) и образование неравномернести выходных импульсов при отборе c трех разрядов (в)
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 562; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!