9.4. Пристрої сполучення мп з неперервною частиною системи керування

Такими зовнішніми пристроями по відношенню до мікропроцесору є цифро-аналогові та аналого-цифрові перетворювачі (ЦАП та АЦП). Цифро-аналоговий перетворювач – функціональний вузол . який однозначно перетворює кодові комбінації цифрового сигналу в значення аналогового сигналу. Аналого-цифровий перетворювач вирішує задачу пошуку однозначної відповідності аналоговому сигналу цифрового коду. Одна с основних вимог до АЦП та ЦАП полягає у можливості їх сполучення з МП , що пропускає сумісність рівнів цифрових сигналів перетворювачів та шини даних мікропроцесора, збіг видів цифрових кодів та формату даних , програмну сумісність. Для сполучення мікропроцесора серії КР580 з неперервною частиною системи керування можна успішно застосовувати перетворювачі серії КР572. Наявність у цій серії 12-розрядних АЦП та ЦАП дає можливість при необхідності нарощувати розрядність вхідних та вихідних даних з мінімальними доопрацюваннями пристрою сполучення. Принципова схема пристрою сполучення (ПС) мікропроцесора серії КР580 з неперервної частиною системи показана на рис.15. Цей пристрій забезпечує обмін даними між мікропроцесором та вхідними й вихідними перетворювачами без переривання програми. Пристрій має такі характеристики : діапазон вхідних аналогових сигналів 0…4 В; діапазон вихідних аналогових сигналів ; час перетворення (прийому) інформації в АЦП ; час встановлення (видачі) інформації ЦАП . Основними вузлами пристрою є 12-розрядні АЦП та ЦАП, реалізовані на базі мікросхем К572ПВ1 та К572ПА1 відповідно.

Крім ВІС АЦП та ЦАП , пристрій містить генератор тактових імпульсів (мікросхема DD1 типу К555ЛА30, що формує послідовність імпульсів з максимальною частотою 250 кГц і сквапністю 50% для забезпечення роботи цифрової частини мікросхеми К572ПВ1, генератор імпульсів синхронізації(мікросхема DD2 типу К555ИЕ8), що є дільником частоти повторення тактуючих імпульсів на 32, забезпечує синхронізацію АПЦ та управляє записом вихідної інформації мікропроцесора у вхідні регістри (RG1та RG2) ЦАП, презиційний компаратор (мікросхема DA3 типу К521СА3) для формування логічного сигналу (амплітудою не менше 10В), яким сприяє процес перетворення в АЦП. У пристрій також входять джерела живлення (на мікросхемах DA1 та DA4 типу К140УД7), що забезпечують задані рівні опорних напруг для ВІС АЦП та ЦАП, суматори (на мікросхемах DA2 та DA6 типу К140УД7) для забезпечення необхідного рівня вихідних сигналів цифрового регулятора.

Мікросхема ЦАП К572ПА2 включена по схемі чотири квадратного перемножувала і забезпечує формування біполярного вихідного сигналу.

Рисунок 14-Принципова електрична схема пристрою сполучення мікропроцесора КР580 з неперервною частиною системи керування.

Для роботи АПЦ у цьому режимі з додатковим двійковим кодом у пристрої використовується інвертор знакового розряду (мікросхема DD8.1 типу К555ЛА3). Організація обміну даними мікроЕОМ та пристрою сполучення (рис.7) здійснюється за допомогою двох мікросхем КР580ВВ55, які входять до складу МН серії КР580 і представляють собою одно кристальні пристрої введення/виведення (ПВВ) паралельної інформації різного формату. Для введення у мікропроцесор цифрового коду з виходу АЦП перший пристрій введення/виведення ПВВ1 програмується на введення зі стропуванням, що відповідає режиму 1 роботи мікросхем КР580ВВ55. Імпульси стропування виробляються АЦП після закінчення перетворення аналогового сигналу(сигнал «кінець перетворення», вивід 26 мікросхеми К572ПВ1). При запису в регістр керуючого слова (РКС) мікросхеми КР580ВВ55 операнда BFH на введення у режимі 1 настроєні канали (порти) А та В цієї мікросхеми.

Для видачі відліків вихідного сигналу цифрового регулятора на ЦАП другий пристрій введення/виведення ПВВ2 програмується на роботу в режимі «0» (просте виведення). При запису в РКС цієї мікросхеми операнда 88H на вивід інформації настроєні канали А, В і чотири молодших розряди каналу С. Зчитування інформації з регістрів каналів А та В та її запис у вхідний регістр АЦП здійснюється синхронізуючими імпульсами пристрою сполучення , тривалість яких не перевищую 5кмс. Розглянемо стисло роботу регулятора на рис.15. З надходженням напруги похибки на неінвертуючий віх компаратора (рис.14) починається процес перетворення його у цифровий код. Як тільки напруга , що знімається з вихідного операційного підсилювача АЦП, стане рівною напрузі похибки на виході компаратора встановлюється напруга логічного «0» , що зупиняє процес перетворення у АЦП.

При цьому на цифрових виводах АЦП встановлюється двійковий код похибки системи, який з появою імпульсу «кінець перетворення» записується в регістр каналу А першого пристрою введення/виведення ПВВ1, запрограмованого на введення зі стропуванням інформації з АЦП.

Протягом часу чекання МП постійно опитує регістр каналу (порту) А. Як тільки відбувся запис коду похибки у регістр каналу А і величина цього коду перевищила поріг хибного спрацювання, МП переходить до виконання записаної у нього програми роботи цифрового регулятора.

Після закінчення кожного циклу розрахунку результат останньої операції передається у порти А і В пристрою введення/виведення ПВВ2 (старший байт результату-у регістрі каналу В, а молодший – у регістрі каналу А), запрограмованого на просте виведення інформації. З частотою повторення імпульсів синхронізації старші 12 розрядів результату розрахунку у кожному циклі, який зберігається в регістрах порту А і В, одночасно зчитуються у вхідні регістри ЦАП, який здійснює перетворення коду в аналоговий сигнал. При цьому величина вихідного сигналу регулятора залишається незмінною до тих пір, доки не відбудеться зміна інформації у регістрах портів А і В другого пристрою введення/виведення ПВВ2.