Mikroprocesorius

Mikroprocesorius – tai programa valdomas duomenų apdorojimo įtaisas, pagamintas vienoje mikroschemoje. Mikroprocesorinė sistema – tai funkcionaliai išbaigta sistema, turinti savyje mikroprocesorių, atmintį, įtaisus ryšiui su išoriniu pasauliu (tai įvairios interfeiso priemonės). Mikroprocesorinė sistema pagaminta vienoje ar keliose spausdinto montažo plokštėse. MS-oje mikroprocesorius yra pagrindinis el-tas, tačiau jo kaina sudaro apie 10 proc. Visos kainos. Kitą dalį sudaro atminties, I/O schemų kainos, o savo ruožtu nesudaro nė pusės kainos, įskaitant PĮ. PĮ yra labai brangi. 1980 m. vidut.programų dydis buvo apie 2Kb, suderinti reikėjo 2 sav. 1990 m. vidut.programų dydis buvo apie 20Kb, suderinti reikėjo 2 mėn. 2000 m. vidut.programų dydis buvo apie 200Kb, suderinti reikėjo 2 metų 1. Mikroprocesorinių sistemų architektūra. Interfeisas – tai standartizuotos kompiuterio įtaisų ryšio priemonės. Jis susideda iš unifikuotų informacijos siuntimo magistralių, unifikuotų elektroninių schemų, valdančių informacijos siuntimą, t.p. informacijos mainus valdančių algoritmų, signalų reikalavimų jiems visuma. Išskiriame 2 interfeisus: 1. Tolydinių signalų interfeisas; 2. Diskretinių signalų interfeisas. Tolydinių signalų interfeiso struktūrinė schema: Kartais g.b. ne visi įrenginiai reikalingi, pvz. Kartais gali nereikėti SFS, matavimo stiprintuvo ar filtro. Daviklių g.b. daug (d1…dn). Diskretinių signalų interfeiso struktūrinė schema: 2. Mikroprocesorinės sistemos I/O interfeisas Kadangi kiekv. objektas charakterizuojamas savitais ryšiais, tai interfeiso priemonės kiekv. atveju bus skirtingos. Pasikeitimo duomenimis tarp mikroprocesoriaus ir periferinių įrenginių galimus variantus skirstome į 3 grupes. 1. Programuojamas pasikeitimas duomenimis. Šiuo atveju laiko momentai, kuriais turėtų prasidėti pasikeitimas duomenimis, turėtų būti nustatomi programoje. Konkretus I/O komandos tipas, sutinkamas darbo programoje, nurodo reikiamą veiksmų seką sistemoje. 2. Pasikeitimas duomenimis, kuris sužadina I/O įrenginio pertraukimo iškvietimo signalą. Šiuo atveju pasikeitimo duomenimis pradžią apsprendžia periferinių įrenginių darbas. Pasirodžius pertraukimo užklausimo signalui, uP pradeda vykdyti specialią paprogramę, skirtą duomenų pasikeitimui valdyti. 3. Pasikeitimas duomenimis TKA (tiesiog.kreipimasis į atmintį) režimu. Pasikeitimo duomenimis procedūrai realizuoti reikalinga PĮ ir procesoriaus darbo sinchronizacija, kitaip tariant, jų darbo greičiai t.b.suderinti taip, kad vėlinant lėtesniam įrenginiui, greitesnis turi palaukti. Tarp I/O įrenginio ir procesoriaus perduodami tokie signalai: 1. Būvių signalai, kurie informuoja P apie I/O įrenginio būvį. 2. Valdymo signalai, kuriuos uP pasiunčia I/O įrenginiams. 3. Duomenų signalai, kuriais perduodama turininė informacija. Pirmieji 2 signalai užtikrina reikiamą veiksmų pasirinkimą. _______________________ _______________________ _______________________ t1 – uP suformuoja duomenų reikalavimo signalą t2 – įrenginys paruošia duomenis t3 – būvio signalas parodo, kad duomenys jau paruošti. t4 –vald.sign.nustatomas į 0. t5 – nuima ir būvio signalą, ir duomenis iš magistralės. Toks perdavimas naudojamas kvitavimui. Patikimumas uP ir I/O įrenginių sinchronizavimo g.b.pasiektas tekstinių patikrinimų pagalba. Tam įvedimo įrenginys į uP pasiunčia signalą, rodantį, kad duomenys paruošti. Šis signalas žymimas DAVIN. Prieš įvedant uP turi patikrinti šį signalą. Savo ruožtu uP turi nurodyti, kad baigė apdoroti pradėtą duomenų porciją ir pasiruošęs priimti naują. Keičiantis inf-ja, užklausimai ir atsakymai dažniausiai vyksta tokia seka: uP generuoja duomenų užklausimo signalą Q ir tuo pačiu parodo, kad pasiruošęs priimti naujus duomenis. Prieš pradėdamas perduoti duomenis, išorinis įrenginys turi patikrinti, kam lygus užklausimo signalas. Pasikeitimas valdymo signalais yra šio įvedimo pagrindas. Laikinės diagramos: _______________________ _______________________ _______________________ Kai kuriais atvejais vykdant įvedimo operaciją, tikrinimą galima atlikti 1 signalu – strobu. Jis rodo, ar įvedimui skirti duomenys paruošti. Pasirodžius strobo signalui iš periferinio įrenginio, uP turi įvesti duomenis per užduotą laiko tarpą (pvz. 1us). 3. Programuojamas išvedimo sukvitavimas. Vykdant išvedimo operaciją, išvedimo įrenginys turi pasiųsti į uP signalą, vadinamą įrenginio užimtumo signalu, kuris nurodo, ar įrenginys pasiruošęs priimti duomenis. Savo ruožtu uP turi nurodyti, kad nauja duomenų porcija paruošta juos išvesti. Šį signalą vadinama DAVOUT. Tokiu būdu prieš pradėdamas trinti duomenis, išvedimo įrenginys turi patikrinti, kam lygus šis signalas. Tokio testinio patikrinimo laikinės diagramos tokios: _______________________ _______________________ _______________________ uP prieš išvesdamas duomenis, tikrina užimtumo signalą. Pagal tokią seką galima sudaryti tokią programėlę: Programuojamo I/O privalumai ir trūkumai: + patikimas duomenų įvedimas ir išvedimas; - tikrinant I/O, uP per I/O jokių kitų signalų netikrina. Šio tikrinimo neturi I/O pagal pertraukimų reikalavimo signalus. 4. Įvedimas/išvedimas pagal pertraukimo reikalavimus privalumai ir problemos Prie centrinio procesoriaus (CP) prijungiama daugelis periferinių įrenginių ir gali iškilti tokios problemos: 1. Kas atsitiks, jeigu 1 periferinis įrenginys paruoš duomenis tuo metu, kai uP aptarnauja kitą įrenginį? 2. Kaip elgtis, jeigu tas periferinis įrenginiais, kurį uP tikrino pirmąjį, beveik visą laiką aktyvus? Dirbant uP su sinchroniniais periferiniais įrenginiais, kai I/O vyksta fiksuotais laiko momentais, reikia tiksliai fiksuoti laiko intervalo trukmes tarp inf-jos pasikeitimų. Pertraukimo reikalavimu vadinamas signalas, perduodamas į uP, kuris tiesiogiai aparatinėmis priemonėmis gali pakeisti uP vykdomų komandų seką. Pertraukimus naudinga naudoti, nes P nereikia tikrinti periferinių įrenginių paruoštumo signalų ir tikrinti ar sekti laikinių intervalo trukmių. Įvertinti pertraukimų reikalavimo sistemos privalumus, reikia įvertinti tokią svarbią charakteristiką kaip santykį laiko, skirto pertraukimo apdorojimui, su laiko intervalu tarp įvykių. ________________________ ________________________ Pertraukimo sistema turi ir trūkumų: pagrindiniai trūkumai susiję su atsitiktinių pertraukimų signalų pasirodymu. Nors dėl šios priežasties pertraukimų aparatas skaitomas naudingu, bet atsitiktinis pertraukimo signalų pasirodymas apsunkina programų derinimą. Ir testavimą programose, valdomose pertraukimo signalais, valdymo perdavimas gali iškilti bet kuriame pagrindinės programos taške, o tai neatsispindi testuojant. Be to, apdorojant pertraukimus, reikia atsiminti registrų turimus požymius, atminties adresus. Reikalingos papildomos aparatinės priemonės, tada pertraukimų reikalavimų signalus gali formuoti daugelis šaltinių. Kiekvienoje sistemoje su pertraukimais sprendžiami tokie klausimai: 1. Kuriais laiko momentais (komandos ciklo atžvilgiu) tikrinamas pertraukimo signalas? 2. Kaip P perduoda valdymą pertraukimą apdorojančiai paprogramei? 3. Kaip P išsaugo ir atstato būsenas po pertraukimo? 4. Kaip P nustato pertraukimo reikalavimo šaltinį? 5. Kaip P atskiria šaltinį su aukštu prioritetu nuo šaltinio su žemu prioritetu? 6. Kaip atjungti pertraukimo sistemą, kaip vykdomos programos, kurių negalima pertraukti? Skirtingų uP pertraukimus apdorojančios sistemos skiriasi, tačiau daugumoje sistemų pertraukimo signalas tikrinamas komandos ciklo pabaigoje. Metodai, kuriais sužadinamas uP pertraukimams apdoroti, l.įvairūs: 1. Nurodoma vykdoma komanda “Perėjimas į paprogramę su duotu adresu”. 2. Iš tam tikro registro ar atminties ląstelės nurodyti naują komandos skaitiklio reikšmę. 3. Vykdyti komandą “Perėjimas į paprogramę adresu, nusakomu periferinio įrenginio”. 4. Panaudojant uP pertraukimų užklausimo patvirtinimo signalą. Tuomet duomenų magistrale iš periferinio įrenginio galima perduoti ir pačią komandą, t.y.komandą jau suformuoja periferinis įrenginys. Kad išsaugoti ir atstatyti uP būseną, daugumoje uP naudojamas 1 iš 3 būdų: a) Įprastinis registrų turinių įsisavinimas atmintyje. Šiuo atveju pertraukimą apdorojančios paprogramės negalima pertraukti, jeigu nėra kitos prieinamos atminties srities registrų turiniams išsaugoti, pereinant aptarnauti kito lygio pertraukimo reikalavimus. b) Registrų turinių įsisavinimas steke, išdėstytame atmintyje. Šis metodas paprastas, nes steko rodyklėje yra adresas, kuriuo saugoma reikiama inf-ja. Galimi daugelio lygių pertraukimai. Vienintelis nepatogumas – galimi steko perpildymai. Grįžimo adresas taip pat saugomas steke, todėl neįprastinio išėjimo iš paprogramės atveju reikalingas ženklus op-jų su steku kiekis. c) Perėjimas prie kito registrų rinkinio. Kai kuriuose uP yra dvigubas registrų rinkinys ir pertraukimą apdorojanti paprogramė gali naudoti kitą registrų rinkinį. Šis metodas greitesnis už ……….., bet negalimi daugelio lygių pertraukimai, jeigu tyrime tik dvigubą registrų rinkinį. Procesoriaus būsena t.b. atstatyta, kol bus baigta pertraukimo apdorojimo procedūra. Registrų kiekis, kurių turinius reikia įsiminti, priklauso nuo pagrindinėje programoje ir pertraukimą apdorojančioje paprogramėje naudojamų registrų kiekio. Jeigu yra keletas pertraukimų reikalavimą formuojančių šaltinių, tai uP turi identifikuoti šaltinį. Jei P turi keletą pertraukimo įėjimų, tuomet įvairiai ir nesunkiai gali reaguoti į pertraukimo užklausimus. Jei pertraukimo šaltinių kiekis viršija pertraukimų kiekį, šaltinio nustatymas apsunkinamas. Yra 2 plačiausiai paplitę pertraukimų reikalavimo metodai: 1. Apklausos arba polingo. 2. Vektorinio pertraukimo. Struktūrinė schema apklausos metodui: Apklausą galima vykdyti cikle pradedant nuo 1-ojo (P1) šaltinio arba nuo šaltinio, kurio pasirodymo tikimybė didžiausia. Vektorinio pertraukimo metodas reiškia, kad kiekvienas pertraukimo šaltinis perduoda duomenis, t.y.vektorius, kuriuos P panaudoja identifikacijai. Vektorinis pertraukimas vykdomas greičiau ir mažesnėmis programinėmis priemonėmis, o apklausos metodu – atvirkščiai. Vektorinio pertraukimo struktūrinė schema: Galimas ir kombinuotas metodas, kai vektoriuose vykdomas šaltinių skaidymas į mažas grupes, o polingu identifikuojamas šaltinis grupėje. ………………. Nurodo, kad naudojamas identifikuojamas kodas perėjime į konkrečią pertraukimą apdorojančią programą. Apklausos ar polingo būdu P pats automatiškai užkrauna reikiamą op-jos kodą į op-jos kodo registrą, antruoju būdu, naudojant pertraukimus, op-jos kodas formuojamas išorinės aparatūros. Yra 3 būdas – tai programinis adreso formavimas, vėliau pereinant šiuo adresu. Perėjimo komanda g.b.suformuota naudojant netiesioginę adresaciją arba adresacijai naudojant indeksinį registrą. 5. Prioritetai Prioritetiniai pertraukimus aptarnaujantys metodai susiduria su tokiomis problemomis: 1. Vienu metu pasirodžius keletui pertraukimų užklausimų, kurį šaltinį aptarnauti pirmą. 2. Kokiais pertraukimais galima nutraukti kitų partraukimų apdorojimą. 3. Kaip apdorojamos nutrauktos programos. 4. Kaip pasiekti, kad pertraukimai, ignoruojami dėl jų žemo prioriteto, galų gale būtų aptarnaujami. Jei P turi keletą pertraukimo įėjimų, tai kiekvienam įėjimui galima priskirti savąjį prioritetą. Jei P turi vienintelį pertraukimo įėjimą, tai reikalinga išorinė aparatūra, leisti ar drausti pertraukimus su įvairiais prioritetais. Šiuo atveju uP reaguoja tik į tuos prioritetus, kuriems registro skiltys nustatytos 1. Kitas variantas leisti ar drausti pertraukimą yra, kai draudžiami visi pertraukimai, kurių prioritetas žemesnis už dabar aptarnaujamą. Komparatorius lygina ateinančius prioritetus su dabar aptarnaujamais. Galima ignoruoti bet kokius prioritetus, kai į registro kurią nors skiltį įrašysime 1. Kai kuriose sistemose iškyla sunkumai, aptarnauti pertraukimus su žemais prioritetais, suprantama, pertraukimo reikalavimo signalai t.b.įsimenami trigeriuose, vienok pertraukimo su aukštu prioritetu aptarnavimas gali užtrukti ir su žemu prioritetu gali likti neaptarnautas. Tokiais atvejais naudingi tokie metodai: 1. Automatinis prioriteto didinimas kiekvieną kartą, kai jis lieka neaptarnautas. 2. Visos prioritetų sistemos ar jos dalies atjungimas kuriam tai laikui. 3. Peržiūrėjimas žemesnio prioriteto pertraukimo užklausimo prieš pradedant aptarnauti aukštesnį. 6. Pertraukimų leidimas ir draudimas Tam tikromis situacijomis kai kurie uP automatiškai draudžia pertraukimus. Tokiomis situacijomis gali būti: 1. Gesinimas. Pertraukimų sistemos atjungimas gesinimo signalu leidžia programa užkrauti vidinius arba išorinius registrus ir nustatyti tokias kintamųjų reikšmes, kurių gali prireikti pertraukimams apdoroti arba atpažinti. 2. Situacija, iškilusi tuoj pat po to, kai priimtas aptarnautas pertraukimas. Pertraukimo draudimas šiuo atveju leidžia išaiškinti pertraukimo šaltinį, įsiminti registrų turinius ir atlikti veiksmus, susijusius su prioritetais. Pertraukimų uždraudimas nepristabdo pertraukimų apdorojimo, pasirodžius pertraukimo užklausimui nuo to paties šaltinio. Atkreipiamas dėmesys į tai, kad: a) pertraukimai uždraudžiami iki tol aiškiai nebus leidžiami; b) reikia atstatyti pertraukimų sistemos darbą (leisti pertraukimą) prieš pertraukimo apdorojimo pabaigą. Šis atstatymas - tai dalis veiksmų, atstatant P būseną po pertraukimo apdorojimo. Kai kurie uP turi nemaskuojamus pertraukimus NMI, kurių negalima uždrausti jokia komanda. Tokį pertraukimą gali sukelti maitinimo įtampos sumažėjimas ir su tuo susiję tam tikri veiksmai:. Nemaskuojami pertraukimai gali būti uždrausti tik išorinės aparatūros pagalba. 7. Ryšio su operatoriumi organizavimas mikroprocesorinėse sistemose Ryšiui su operatoriumi reikalinga speciali klaviatūra ir displėjus (indikatorius). KLAVIATŪRA. 1. Skiriamos autonominės mikroprocesorinės sistemos, dirbančios pagal iš anksto ………… 2. Interaktyvinės mikroprocesorinės sistemos, kai valdymo procese įjungiamas žmogaus operatorius. Klaviatūros labai įvairios: 1. Paprasčiausios klaviatūros, susidedančios iš klavišų: a) gesinimas b) paleidimas c) stabdymas 2. Skaitmeninės, skirtos duomenims įvesti bei uP darbo režimui užduoti. Jos susideda iš šešioliktainės klaviatūros ir valdančių klavišų. 3. Alfabetinės – skaitmeninės klaviatūros. 4. Specialiosios klaviatūros, kuriose kiekvienas klavišas atitinka kokią tai valdymo funkciją. Pagal aparatinės realizacijos būdą klaviatūros skirstomos į: 1. koduojančias 2. nekoduojančias Koduojančiose klaviatūrose aparatinėmis priemonėmis įgaunamas paprasto klavišo kodas. Nekoduojančiose paspaustas klavišas identifikuojamas programinėmis priemonėmis, klavišai dar skiriami į 1) funkcinius; 2)informacinius. Koduojančios klaviatūros pavyzdys: Klaviatūrai patarnauti naudojamos 2 procedūros: 1. Klaviatūros būsenos apklausa; 2. Paspausto klavišo kodo įvedimas. 1-oje procedūroje į klavišų matricą kreipiamasi 1 kartą, kad nustatytų, ar paspaustas koks nors klavišas. 2-oji cikliškai apklausia klaviatūrą tol, kol nebus paspaustas (dažnai ir atleistas) klavišas. Vietoje klaviatūros būsenos apklausimo procedūros galima panaudoti aparatinį pertraukimą, aparatūriškai suformuojamą, paspaudus bet kurį klavišą. Diodai reikalingi tam, kad neužtrumpinti dviejų išvedimo linijų, kai yra paspaustas ne vienas klavišas. Paspausto klavišo kodų įvedimas susiduria iš kelių dalinių procedūrų: a) klavišų matricos skanavimo; b) kontaktų triukšmų gesinimo; c) klavišo atleidimo laukimo; d) paspausto klavišo kodo identifikavimo; Skanavimo procedūra padeda aptikti paspaustą klavišą ir vėliau jį identifikuoja. Ši procedūra suvedama į “0” išvedimą į kiekvieną išvedimo liniją, t.y.matricos eilutę ir grįžtamojo ryšio liniją, t.y.įvedimo portų (stulpelių) apklausą. Išvedimo porte gaunamas “bėgantis nuliukas” ir jis gaunamas tik 1-oje linijoje. Jeigu susikirtime skanavimo linijos ir grįžtamojo ryšio linijoje yra paspaustas klavišas, tai atitinkamam įvedimo baito bite gaunamas “0”. Skanavimo baitų seka sudaro “bėgančio nuliuko” kodą, bitinio skanavimo baitas formuojamas, perstumiant prieš tai buvusįjį viena skiltimi. Skanavimo procedūros algoritmo schema: Operatorių “ar paspaustas klavišas” galima realizuoti 2 būdais: 1. Naudojant kaukes; 2. Naudojant postūmius. 2-uoju būdu – postūmių būdu – klavišai, prijungti prie kiekvienos skanavimo linijos, analizuojami nuosekliai. Šiuo atveju skanavimo procedūrą galima sutapatinti su paspausto klavišo identifikavimu. Išėjus gauname SCAN CODE – paspausto klavišo kodą. Nuo kontaktų virpėjimo naudojamos programinės priemonės veikimas – 5-20ms. Jeigu galimi kontaktų virpėjimai ir atleidus klavišą irgi naudojami programiniai vėlinimai. Kad uP kreipiantis į klaviatūrą, nebūtų įvedamas antrą kartą to paties klavišo kodas, dar yra įvedama klavišo atleidimo laukimo procedūra. Kitas būdas nustatyti paspaustam klavišui ir jo kodui. Prie klaviatūros prijungti portai turi būti dvikrypčiai. Kad nustatyti, kuris klavišas paspaustas, reikia: 1. įžeminti stulpelius ir įvesti eilutes (išvesti 0); 2. įžeminti visas eilutes ir įvesti stulpelius. Pagal įvestų stulpelių ir eilučių reikšmes galima identifikuoti paspaustą klavišą. Pvz.matrica 3x3: klavišas Stulpelių išėjimas (eilutės įžemintos) Eilučių išėjimas (stulpeliai įžeminti) 16-tainis kodas K1 1 1 0 1 1 0 36 K2 1 0 1 1 1 0 2E K3 0 1 1 1 1 0 1E K4 1 1 0 1 0 1 35 K5 1 0 1 1 0 1 2D K6 0 1 1 1 0 1 1D K7 1 1 0 0 1 1 33 K8 1 0 1 0 1 1 2B K9 0 1 1 0 1 1 1B Šiuo atveju nereikia skanuoti stulpelių ir ieškoti eilučių, bet procesorius turi peržiūrėti galimų įėjimų lentelę. 8. Informacijos išvedimas ir atvaizdavimas Be klaviatūros naudojama indikacija (šešioliktainė, tik skaitmeninė arba ir skaitmeninė, ir alfabetinė). Indikacijos elementai: šviesos diodai, lemputė su kaitinimo siūleliu, neoninės lempos ir kt. Šviesos diodas Naudojamas padidinti įtampą (srovę ribojantis rezistorius 10-15 mA). Naudojami 7 segmentų indikatoriai: a_ 1.Bendro anodo f _g__b 2. Bendro katodo. e____c d Jei uP negali užtikrinti tokios srovės, naudojami galios stiprintuvai arba buferiai. Dešifratorius: 7 segmentų kodas (yra specialūs indikatoriai). Dar yra matriciniai šviesos diodo indikatoriai, gaminami integravimo schemų pavidalu. Šviesos diodai mikroschemoje sudaro matricą su m eilučių ir n stulpelių (7x5, 9x7 – labiausiai paplitę). Daugelio simbolių informacijai atvaizduoti naudojami linijiniai (vienos eilutės) displėjai, sudaryti iš atskirų į eilutę sudėtų 7 segmentų arba matricinių šviesos diodų indikatorių. Ženklų skaičius eilutėje gali būti įvairus. Informacijai atvaizduoti jame naudojami 2 būdai: 1. statinis 2. dinaminis Naudojant statinį būdą, kiekvienam indikatoriaus įėjime turi būti buferiniai registrai išvestai informacijai saugoti. Aparatūra auga su simbolių skaičiumi. Naudojant dinaminį būdą, reikia mažiau aparatūros, bet sudėtingesnes programines priemones. Esmė ta, kad simbolis viename indikatoriuje atvaizduojamas trumpas laiko tarpas. Sekantį, taip pat trumpą laiko tarpą, vaizduojamas kitas simbolis sekančiame indikatoriuje. Kadangi patys indikatoriai ne inertiški, o be to jei informaciją atnaujinti bent 20 kartų per sekundę, tai žmogaus akys ją priims kaip nekintančią. Dinaminės indikacijos naudojimo pavyzdys: Per portą P1 išvedami skaičiai ar pati informacija (srovė tada nuteka). Per portą P2 išvedama …….. Kad indikatoriai ryškiai ir nemirksinčiai šviestų, reikia užtikrinti: 1. Draudimą indikatoriaus išrinkimo laikotarpiui, kada duomenų baitas keičiasi. 2. Kiekvieno ženklo regeneravimą 20 Hz dažniu. Tai galima padaryti pertraukimo reikalavimu nuo taimerio. Simboliui išvesti į matricinį indikatorių naudojamas stulpelių dinaminės indikacijos būdas, t.y.grafinis simbolių vaizdas surenkamas iš stulpelių baitų sekos. Simbolio išvedimo į matricinį indikatorių procedūrą suskaidome į 2 atskiras: 1. Perkodavimo 2. Atvaizdavimo Simbolio išeities kodo (dvejetainio) perdavimas į stulpelių kodų seką atliekamas lenteliniu būdu. Kiekvienam simboliui lentelėje skiriamos 5 ląstelės. Ląstelių kiekis lentelėje 5xn (n-simbolių kiekis). Linijinis displėjus su matriciniais indikatoriais: Išvedame per 5 kartus. 9. Davikliai (jungikliai) Davikliai gali būti labai įvairūs: matuoti temperatūrai, slėgiui. Gali būti davikliai, kurie gali matuoti ….. Davikliai klasifikuojami labai įvairiai, dažniausiai pagal veikimo principą, kuris remiasi cheminiais ar fizikiniais reiškiniais ir jų savybėmis.Techninių sistemų daviklių išėjimo signalu turi būti elektrinis signalas, tačiau ne visi gaminami davikliai tiesiogiai fizikinį reiškinį keičia į elektrinį. Kai kuriems davikliams reikalingi šalutiniai davikliai. Pagal veikimo principą davikliai skirstomi į fizikinius ir cheminius. Pirmieji gaminami fizikinių, antrieji – cheminių reiškinių pagrindu, nors yra daviklių, kurių negalima priskirti vienam ar kitam tipui. Cheminiams davikliams būdingos problemos, susijusios su patikimumu, tinkamumu masinei gamybai ir kaina. Davikliams keliami reikalavimai: 1. Kokybės charakteristika: 1. Jautrumas 2. Tikslumas 3. Tiesiškumas 4. Atkuriamumas (pakartotinumas) 5. Reakcijos greitis 6. Pakeičiamumas 7. Histerezio nebuvimas 8. Didelis santykis signalas/trūkimas 2. Aukštas patikimumas: 1. Ilgas darbo amžius 2. Stabilumas veikiant aplinkai 3. Begediminis darbas 3. Technologiškumas: 1. Maži gabaritai ir masė 2. Konstrukcijos paprastumas 3. Maža savikaina Daviklių vystymosi tendencija: 1. Integralinis išpildymas. Integralinė technologija į daviklius įkomponuoja stiprinimo schemas, ASK ir kt.interfeiso schemas (pvz.:schemoms reikalingas nuoseklus duomenų perdavimas). 2. Kombinavimas. Kombinuojant keletą daviklių 1 korpuse, vienu universaliu davikliu galima stebėti keletą fizikinių parametrų, pvz.temperatūra ir kondicionierius. Kita kryptis – daviklių kombinacija su vykdančiaisiais mechanizmais. 3. Intelektualizacija. Davikliai ir mikroprocesoriai gaminami viename korpuse. Šiuo atveju daviklių registruojami parametrai nebus išduodami tiesiogiai, o bus kontroliuojami ir apdorojami mikroprocesoriumi. UP priims sprendimus atžvilgiu gautų duomenų ir supančios aplinkos sąlygų. Daviklių tipai: 1. Temperatūriniai davikliai. a) Elektrinės varžos kitimas, davikliai platininiai, termorezistoriai (su augančia, krintančia ar kritine charakteristika). T0 :-50-3000C. b) Termo evj gavimas. Tam naudojamos termoporos ir puslaidininkiniai elementai. T0: -100-12000 c (-50-250%)/ c) Magnetinio jautrumo keitimas. Naudojami temperatūrai jautrūs davikliai –20 – 1500C. d) Elektrinės talpos keitimas. Naudojami temperatūrai jautrūs kondensatoriai. T: 0-1000C. e) Reiškiniai puslaidininkiuose. T nuo –10 iki 1000C (diodai, tranzistoriai). f) Dažnio keitimas. Naudojamas kvarcinis rezonatorius. T:-50 – 2500C. g) Šiluminiai triukšmai. Naudojamas platininis laidas. T iki 10000C. h) temperatūros keitimas į dažnį: Keičiant , galima keisti dažnumą.  reikia žinoti arba išmatuoti eksperimentiškai. T0 – prad.temperatūra, T-temperatūra, kurią matuojame. 10. Termoporos Termopora – tai įtaisas, susidedantis iš 2 skirtingų metalų ar lydinių laidų, kurie viename gale suvirinti. Termoporos gaminamos: atviru kontaktu, naudojamos ten, kur neagresyvi aplinka; g.b. neįžemintas kontaktas ……………………., g.b. įžemintas kontaktas. Termoporos yra 6 tipų. Jos žymimos raidėmis. Įtampa generuojama iki 75 mV. Termo evj matavimas Taško T3 tamperat8ra, sukurtoji evj bus priešingos krypties nei T1. Matuosime skirtumą T1-T3. Jeigu kontaktą J1 patalpinti į tirpstantį kodą, tai T1 matuotume laipsniais ir 00 atžvilgiu. Čia būtų atskaitos taškas. Praktikoje į grandinę paduodama priešingo ženklo įtampa, negu V3. Tai šalto taško kompensavimo metodas. Pramonėje gamina spec. mikroschemas šiam šaltam taškui kompensuoti. 11. Optiniai davikliai Optiniai davikliai sudaro ypatingą grupę, kuriais galima matuoti įvairius fizikinius reiškinius ir dydžius (temperatūrą, poslinkį, greitį, srautą, ……..). Pagal optinio-elektrinio keitimo principus šie davikliai skirstomi į 4 tipus: 1. pagaminti fotoelektroninės emisijos pagrindu; 2. fotolaidumo pagrindu 3. fotogalvaninio efekto pagrindu; 4. piroelektrinio efekto pagrindu. Optinių daviklių privalumai: 1. Bekontaktinis pojūtis; 2. Integralinės technologijos užtikrina mažus gabaritus ir ilgą darbo amžių; 3. Mažas reakcijos laikas. 4. Galimybė matuoti didelius ir mažus objektus, naudojant optines schemas; 5. Platesnis taikymų spektras. Trūkumai: 1. Jautrūs užterštumui; 2. Gali veikti pašalinė šviesa 3. Gal veikti temperatūra 12. Poslinkio davikliai Matuoja poslinkį. Poslinkiui matuoti naudojami: 1. Potenciometiniai davikliai 2. Tenzo davikliai 3. Tiesiniai diferencial. transformatoriai 4. Pjezo elektriniai davikliai. Rezistoriniai tenzo davikliai Tai tokie keitikliai, kurie keičia savo varžą dėl deformacijos, atsiradusios pasislenkant kontroliuojamam kūnui. Jei plačiai naudojami kaip šalutiniai davikliai, matuojant jėgą, slėgį, paskirtį. Skiriamos 2 klasės: 1. Rezistoriniai ir puslaidininkiniai (tik labai mažiems poslinkiams iki 20m ir reikia didelės išorinės jėgos. 2. Elastiniai – gali matuoti poslinkius iki 50% pradinio daviklio ilgio (guminiai). Elastiniai rezistoriniai tenzo davikliai naudojami medicinoje. Jų konstrukcija tai plonas guminis vamzdelis, vidinis diametras 0.5 mm, išorinis – 2 mm. Vamzdelis užpildytas gyvsidabriu arba pastos tipo elektrolitiku arba laidžia pasta. Vamzdelio galai hermetiškai uždaryti elektrodais, platina arba sidabru. 13. Tiesinis diferencialinis transformatorius. Tai toks transformatorius, kurio išėjimo įtampa proporcinga šerdies poslinkiui atžvilgiu ……….. Antrinės apvijos apjungtos nuosekliai ir priešpriešais, todėl antrinėje evj indikuojamos evj yra indikuojamų evj skirtumas. Naudojami fazei jautrūs demoduliatoriai. Ypatumai: 1. Trinties nebuvimas matuojant. Tai leidžia naudoti TDT (termodif. transformatorių) ten, kur neleistini apkrovimai, atsirandantys dėl trinties. 2. Neribotas darbo laikas. Kontakto ir trinties nebuvimas tarp šerdies ir apvijų rodo, kad nėra nusidėvėjimo. 3. Neribota skiriamoji geba. Be galo jautrūs poslinkiui. Skyrimo gebą riboja tik išorinės skaitančios TDT schemos. Realiai yra mikroninė skiriamoje geba. 4. Nulio stabilumas. TDT konstrukcijos simetrija užtikrina nulio dreifo nebuvimą. Nėra deformacijų, todėl šis transformatorius neturi mechaninės histerezės. 5. Pilnas galvaninis atskyrimas įėjimo nuo išėjimo. 14. Pjezo elektriniai davikliai Kai kurios kietakūnės medžiagos elektriškai jautrūs elektriniams ………… skirstomi į: 1. Aktyvaus tipo, kuriuose pridėtoji mechaninė jėga generuoja elektrinį krūvį. 2. Pasyviosios, kuriose pridėtoji mechaninė jėga keičia medžiagos elektrines charakteristikas. 3. Pjezo elektrinės medžiagos priklauso 1-ajai grupei. Šios medžiagos, veikiamos elektros, deformuojamos. Pjezo elektrinis efektas pasireiškia tuo, kad iškreipiant ………………………., jog teigiamas ir neigiamas krūviai pasislenka į priešingas kristalų paviršiaus puses. Pjezo elektrinių keitiklių signalams apdoroti naudojami 2 metodai: 1. Įtampos stiprinimas 2. Krūvio stiprinimas (labiau paplitęs). 15. Informacijos apdorojimas skiriama lygiagretus ir nuoseklus informacijos apdorojimas. Apdorojant procesus lygiagrečiai, kiekviename kanale tarp daviklių ir vald. mechanizmų yra valdomas įtaisas. Jame realizuojami specifiniai šiam kanalui algoritmai. Kiekvienas kanalas dirba lygiagrečiai, nepriklausomai vienas nuo kito. Nuoseklus informacijos apdorojimas – šiuo atveju įėjimo signalai x1(t), x2(t), xI(t) nuosekliai praeina įtaiso valdymo kanalu ir šie signalai nuosekliai vienas po kito apdorojami valdymo įtaisu. Atskiri matuojamieji signalai nuskaitomi per trumpą laiką t ir perduodami į mikroprocesorinį vald.įtaisą. Duomenų surinkimas, centralizuotas jų apdorojimas ir valdymo stimulų išdavimas turi vykti sinchroniškai su valdymo sistemos procesu, t.y. valdymas turi vykti realiu laiku. 16. Duomenų įvedimo dažnis skiriami įvedimo būdai: 1. Ciklinis – šiuo atveju matuojamieji parametrai apklausiami tam tikrais laiko pastoviais) tarpais ta. Tai vykdoma cikliškai pagal apklausos programą, inicijuojamą operacinės sistemos arba valdomą procesorinės periferijos adresinio skaitiklio. 2. Aciklinis – matuojamųjų taškų apklausa vykdoma atskirai, kryptingai, ir tik tais atvejais, kai to reikalauja valdymo proceso būsena ir operatorius. Tai įvedimas pagal pertraukimus. Apklausos ciklo pasirinkimas priklauso nuo proceso dinamikos ir mikroprocesoriaus vykdymo funkcijų. Pvz.:valdant srautus ar reguliuojant slėgį šis laikas yra sekundžių į vnt., reguliuojant ……. Apie 20 s. Kuo mažesnė ciklo trukmė, tuo tikresnė ir pilnesnė gaunama informacija. Tačiau jei laikas pasirinktas per trumpas, labai apkraunamas P ir nelieka laiko kitiems uždaviniams. Jei laiko tarpas l. didelis, dalis informacijos dingsta; aptarnaujantis personalas negali kokybiškai valdyti proceso ir pats procesas gali būti nestabilus. Todėl parenkant apklausos dažnį ar ciklų trukmę, reikia rasti kompromisą tarp minėtų trūkumų. Laiko funkcija x(t) savo spektru turi max dažnį fmax. Funkcija x(t) vienareikšmiškai g.b. nusakoma veiksmų seka x[kTa], k=0-n, TA-apklausos periodas. kTa

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!