6.2. Таймеры микропроцессорной системы
В МП таймеры используются только для обеспечения заданной задержки. Обычно для переключения таймера используются тактовые импульсы процессора. Загрузив в таймер начальное значение, можно отсчитывать определенные интервалы времени, фиксируя окончание интервала по моменту переполнения таймера. В МК таймеры используются для решения гораздо более широкого круга задач.
Обычно для переключения таймера используются тактовые импульсы процессора. Загрузив в таймер начальное значение, можно отсчитывать определенные интервалы времени, фиксируя окончание интервала по моменту переполнения таймера.
Часто перед таймером включают предварительный делитель тактовой частоты, чтобы иметь возможность отсчитывать более длинные интервалы времени. Делитель обеспечивает инкремент содержимого таймера после поступления определенного числа тактовых импульсов.
Таймеры в МК часто используются для ввода-вывода сигналов с ШИМ. ШИМ сигнал часто используется для передачи значения аналогового сигнала в цифровую систему или из нее. Сигнал имеет повторяющуюся форму, где длительность импульса пропорциональна значению передаваемой аналоговой величины (рис. 38).
ШИМ сигналы часто используется для управления электродвигателями, задавая скорость вращения или положение вала в сервоприводе.
Рис. 38. Сигнал с широтно-импульсной модуляцией
На рис. 39 показана схема генерации ШИМ сигнала на выходе МК.
Рис. 39. Схема генератора ШИМ сигнала
Пока заданное значение «длительности импульса» больше, чем содержимое таймера, на выходе этой схемы будет поддерживаться высокий потенциал. Когда содержимое таймера станет равно или больше, чем заданное значение «периода», то таймер сбрасывается в 0, и процесс повторяется. Такой метод получения ШИМ сигнала требует минимального участия процессора – надо только задать необходимые значения периода и длительности импульса. При этом значение длительности импульса может изменяться процессором в любое время.
Если необходимо сформировать прямоугольный импульсный сигнал определенной частоты, то можно использовать ту же схему, задав период в два раза больше длительности импульса.
6.3. Параллельный ввод-вывод данных
Основной обмен данными между МП и внешними устройствами реализуется через параллельные порты ввода-вывода.
В большинстве МП отдельные выводы портов могут быть запрограммированы на ввод или вывод данных. Типичная схема подключения внешнего вывода показана на рис. 40.
Рис. 40. Типовая схема подключения внешнего вывода
При вводе данных считывается значение сигнала, поступающего на внешний вывод, а не содержимое триггера данных. Если к внешнему выводу подключены выходы других устройств, то они могут установить свой уровень выходного сигнала, который будет считан вместо ожидаемого значения данных, записанных в триггер.
Внешний вход может быть также использован для подачи запроса прерывания. Это обычно реализуется, когда вывод работает в режиме ввода.
6.4. Последовательный ввод-вывод данных
микропроцессорной системы
Наиболее распространенный вид связи между различными системами (или компьютерами) - это последовательный обмен. В этом случае байт данных передается по единственному проводу бит за битом с обеспечением синхронизации между приемником и источником данных.
6.2.1. Последовательный периферийный интерфейс
токовая петля 4-20 мА
В последовательном периферийном интерфейсе токовая петля 4-20мА используется одна пара проводов для подачи питания и для передачи сигналов (рис. 41).
Рис. 41. Токовая петля 4-20 мА
Необходимое напряжение на паре проводов задает управляющий МП. Контроллер также измеряет ток в проводах. Датчик должен преобразовывать измеряемую величину (температуру, скорость и т. п.) в силу тока. Датчик потребляет 4 мА на одном пределе измерений и 20 мА на другом.
Поскольку петля 4-20 мА дифференциальная, данный интерфейс хорошо подходит для считывания данных с удаленных датчиков. Многие виды шумов подавляются дифференциальной системой измерения тока. Недостаток данного метода заключается в необходимости применения двух проводов и чувствительной системы измерения для каждого датчика.