Петросьянц В.В. Измерительно-вычислительные комплексы (канал общего пользования)

Подождите немного. Документ загружается.

130

синхронизация приема; Т -источник; L- приемник; RL- дистанционное/местное

управление; DC - сброс прибора; DT - запуск прибора;

программирование буквенно-цифровым кодом всех органов управления,

расположенных на передней панели прибора;

выдачу информации (данных измерений) в КОП;

формат выдаваемой информации соответствует ГОСТ 26.003-80.

Блок сопряжения с КОП

Блок сопряжения с каналом общего пользования предназначен для обес-

печения механической, электрической, функциональной и операционной со-

вместимости цифрового вольтметра с устройствами, входящими в систему ин-

терфейса (рис. 51).

Схема преобразования выходной информации преобразует параллельный

код рода работ вольтметра, режим измерения, мантиссы, знака мантиссы и по-

рядка результата измерения, формируемых в цифровой части вольтметра, в по-

следовательность двенадцати семибитовых слов, формат которых представлен в

таблице 26. Эта схема также синхронизирует работу цифровой части вольтметра

и блока сопряжения с КОП. Она запрещает запись новой информации о мантиссе

и режиме измерения в регистры схемы преобразования выходной информации в

то время, когда вольтметр передает информацию в КОП. Одновременно в циф-

ровую часть вольтметра выдается сигнал "запрет", который запрещает смену ин-

формации о роде работы вольтметра, пределе измерения и знаке измеряемой ве-

личины в регистрах цифровой части на время передачи информации в КОП.

Схема дешифрации команд 2 ( дешифрации программных кодов) обеспе-

чивает дешифрацию буквенно-цифрового кода поступающего из КОП, когда

вольтметр находится в режиме приема, в код рода работы, предела измерения,

вида запуска и хранения этой информации. При поступлении идентификатора

конца программы (Е) схемой дешифрации программных кодов вырабатывается

сигнал "строб", который записывает коды рода работы, пределы измерения, ви-

да запуска в цифровую часть вольтметра.

131

Рис51. Структурная схема блока сопряжения В7 - 40/1 с КОП

Схема дешифрации универсальных и адресных команд (дешифратор команд

1) реализует интерфейсные функции DT запуск прибора и DC - сброс прибора, а

также вырабатывает сообщение " ВНМ"- возврат на местный, которое поступает

на схему реализации интерфейсной функции RL - дистанционный/местный. Ад-

ресная команда " ВНМ" обеспечивает предварительно адресованного на прием

вольтметра с дистанционного управления на управление от передней панели.

132

Таблица 26. Коды выдаваемой в КОП информации

Код в КОП

Наименование

функции

ЕД.

измер.

Сим-

вол

ЛД6

ЛД5

ЛД4

ЛДЗ

ЛД2 ЛД1 ЛД0

Напряжение постоянное

V U 1 0 1 0 1 0 1

Напряжение переменное

V V 1 0 1 0 1 1 0

Сопротивление к

Ω

R 1 0 1 0 0 1 0

Ток А I 1 0 0 1 0 0 1

Плюс

0 1 0 1 0 1 1

Минус - 0 1 0 1 1 0 1

Перегрузка Р 1 0 1 0 0 0 0

Разделитель Е 1 0 0 0 1 0 1

Неполярная величина

Н 1 0 0 1 0 0 0

Нуль 0 0 1 1 0 0 0 0

Единица 1 0 1 1 0 0 0 1

Два 2 0 1 1 0 0 1 0

Три 3 0 1 1 0 0 1 1

Четыре 4 0 1 1 0 1 0 0

Пять 5 0 1 1 0 1 0 1

Шесть 6 0 1 1 0 1 1 0

Семь 7 0 1 1 0 1 1 1

Восемь 8 0 1 1 1 0 0 0

Девять 9 0 1 1 1 0 0 1

Перевод строки ПС 0 0 0 1 0 1 0

Схема реализации интерфейсных функций L и Т - приемник и источник со-

ответственно, обеспечивает управление другими схемами блока сопряжения и да-

ет возможность вольтметру передавать (принимать) информацию в (из) КОП.

Схема реализации интерфейсной функции RL - дистанционный/местный

дает возможность вольтметру делать выбор между двумя источниками входной

информации. Сообщение РДУ - разрешено дистанционное управление, выраба-

тываемое схемой, обеспечивает управление вольтметром или с передней пане-

ли (РДУ=1) или от программных кодов (РДУ=0), вырабатываемых схемой де-

шифрации программных кодов.

Схема реализации интерфейсных функций SH и АН обеспечивает пра-

вильную передачу (прием) вольтметром многолинейных сообщений.

133

Формат сообщений вольтметра В 7-40/1

Вольтметр универсальный цифровой В7-40/1 в автоматизированной сис-

теме поверки терморезисторов является источником; значит, вместе с интер-

фейсными сообщениями, которые управляют интерфейсными функциями при-

бора, он принимает программные сообщения (табл. 27), ориентирующие его на

выполнение определенных действий. Кроме того, вольтметр выдает результаты

измерений сопротивления терморезистора (табл. 28).

Таблица 27. Формат программных сообщений вольтметра

Номер байта

Програм-

мирование

рода работ

Род работы

Програм-

мирование

предела

Пределы

Програм-

мирование

вида запуска

Виды за-

пуска

Конец про-

граммы

Измерение

постоянного

тока

20 МОm

Измерение

переменного

тока

2000

V, mA,

kOm

Измерение

сопроти-

вления

200

V, mA,

kOm

Внутр.

Измерение

постоянного

напряжения

V, mA,

kOm

Измерение

переменного

напряжения

V,mA,

kOm

200

mV, μА,

Оm

Внешн.

Перечисленные выше форматы сообщений, используемые в ав-

томатизированной системе поверки терморезистора, программным путем пре-

образуются в числовые значения, для отображения результатов измерений. Ве-

личины, которые нужно отобразить на индикаторе прибора, наоборот, из чи-

словых значений преобразуются в последовательность байтов и по алгоритму

посылаются в прибор в виде команд или данных.

134

Таблица 28. Формат выдаваемой в КОП информации

Номер байта

1 2 3 4-8 9 10 11 12

Измеряе-

мая

функция

Пробел,

перегруз-

ка

Знак

мантиссы,

пробел

Мантисса

Символ

порядка

Знак

порядка

Порядок

Перевод

строк

U Пробел

V ХХХХХ Е - X ПС

R Р Пробел

Вольтметр В7-40/1 в режиме "приемник"

Для того чтобы прибор мог произвести измерения какой-нибудь величи-

ны, его сначала необходимо запрограммировать на выполнение определенных

действий, например, настройку на род измеряемой величины, диапазон измере-

ний и т.д. Поэтому перед тем как настраивать вольтметр на выполнение интер-

фейсной функции "источник", его нужно настроить на выполнение интерфейс-

ной функции " приемник". Выполнение этой интерфейсной функции у вольт-

метра происходит так же, как и у генератора сигналов, в соответствии с диа-

граммой на рисунке 50. Код программных сообщений для вольтметра пред-

ставлен в таблице 29.

Вольтметр В7-40/1 в режиме "источник"

Функция интерфейса КОП "источник" обеспечивает возможность посылать ос-

новные данные или данные состояния через интерфейс на другие устройства. Эта воз-

можность существует только тогда, когда функция "источник" адресована на передачу.

Интерфейсная функция "источник" должна выполняться в соответствии с

п. 2.1.4 (рис. 52) на основе цифрового вольтметра в рассматриваемой автомати-

зированной системе измерения сопротивлений терморезисторов.

В состоянии источника " холостой ход" ( СИХХ) прибор не участвует в

посылке байтов данных. Для того чтобы выбрать, какой прибор будет посылать

свои данные измерений, его нужно адресовать на передачу. Это можно сде-

лать, если в состоянии СИХХ в прибор послать сообщение МАИ при активном

135

Таблица 29. Коды программных сообщений вольтметра

Код в КОП

Программируемый

параметр

Программи-

руемый

идентифи-

катор

Д6 Д5 Д4 ЛДЗ

ЛД2

ЛД1

Д0

Род работы

F 1 0 0 0 1 1 0

Измерение постоянного тока

I 0 1 1 0 0 0 1

Измерение сопротивления

2 0 1 1 0 0 1 0

Измерение переменного тока

3 0 1 1 0 0 1 1

Измерение постоянного на-

пряжения

5 0 1 1 1 0 0 1

Измерение переменного на-

пряжения

6 0 1 1 1 0 1 0

Предел

В 1 0 0 0 0 1 0

20 MQ

0 0 1 1 0 0 0 0

2000 V, mА, к

Ω

1 0 1 1 0 0 0 1

200 V, mА, к

Ω

2 0 1 1 0 0 1 0

20 V, мкА, к

Ω

3 0 1 1 0 0 1 1

2 V, mА, к

Ω

4 0 1 1 0 1 0 0

200 mV, мкA,

Ω

5 0 1 1 0 1 0 1

АВП

7 0 1 1 0 1 1 1

Вид запуска

D 1 0 0 0 1 0 0

Периодический запуск

(внутренний)

0 0 1 1 0 0 0 0

Внешний запуск

1 0 1 1 0 0 0 1

Конец программы

Е 1 0 0 0 1 0 1

Рис. 52. Упрощенная диаграмма состояний функции "источник

СПРМ, тогда прибор перейдет в состояние СИАД. Это состояние указывает на

то, что прибор готов посылать данные (он адресован). Если теперь послать со-

общение УП ложно, то прибор перейдет из состояния СИАД в состояние СИ-

136

АК. В этом состоянии прибор позволяет передавать байт данных. Код и формат

данных измерений, посылаемых прибором в КОП, приведены в таблице 26 и

таблице 28. Прибор находится в состоянии СИАК и передает байт данных.

После передачи байта данных, сообщением УП истинно прибор перехо-

дит в состояние СИАД. Каждый следующий цикл измерений, производимых

вольтметром, будет сопровождаться переводом функции "источник" из состоя-

ния СИАД в СИАК и наоборот. В результате этого будет реализован процесс

измерения сопротивления терморезистора в заданном пользователем диапазоне

температур.

4.3.3. Персональный компьютер IBM PC

Персональный компьютер [10, 11], используя контроллер-адаптер (плату

сопряжения шины КОП и шины IBM PC), с помощью разработанного для дан-

ного учебного ИВК программного обеспечения выполняет в автоматизирован-

ной системе поверки терморезисторов функцию интерфейса "контроллер".

Функция интерфейса " контроллер" позволяет устройству посылать: ко-

манды приема и передачи; универсальные команды; адресные команды.

Команды приема и передачи задают, какое из устройств будет передавать

данные, а какое их принимать. Последние пять разрядов команды приема или

передачи, передаваемой на шину КОП контроллером, содержат адрес устройст-

ва, которое должно соответственно принимать или передавать данные. Когда

устройство получает команду приема, пять адресных разрядов которой совпа-

дают с его адресом, оно переключается в режим приема. Аналогично этому ко-

манда передачи переводит устройство с заложенным в команде адресом в ре-

жим передачи.

Универсальные команды адресуются ко всем устройствам, под-

ключенным к шине КОП. Универсальных команд пять: блокировка автономно-

го управления; сброс устройств; отмена настройки на параллельный опрос; раз-

решение последовательного опроса; блокировка последовательного опроса.

137

Для реализации заданных приборам интерфейсных функций достаточно

одной универсальной команды - сброс устройств, которая влечет за собой сброс

в исходное состояние всех устройств на шине КОП.

На адресные команды реагируют только те устройства, которым непо-

средственно перед этим была передана команда приема. Имеется пять адресных

команд: перейти в автономный режим; сброс выбранного устройства; настройка

на параллельный опрос; групповой запуск; получение управления.

Помимо интерфейсной функции "контроллер", персональный компьютер

IBM PC выполняет и интерфейсные функции "источник", "приемник". Выпол-

нение всех этих функций осуществляется с помощью программного обеспече-

ния, приводимого ниже.

4.4. Программное обеспечение автоматизированной системы поверки

терморезисторов

4.4.1. Постановка задачи программирования

Для организации взаимодействия персонального компьютера IBM PC с

измерительными приборами с помощью приборного интерфейса МЭК 625.1

(КОП), с целью получения температурных зависимостей сопротивления рези-

сторов и получения навыков работы с ИВК, необходимо решить следующие за-

дачи:

программирование приборов, входящих в автоматизированную систему;

организация обмена данными между приборами;

преобразование форматов измеренных данных;

вывод результатов измерений в виде графика, на котором и будет пред-

ставлена температурная зависимость сопротивления терморезистора.

Первые две задачи решаются с учетом аппаратной части, разработанной

для связи интерфейса персонального компьютера и приборного интерфейса

МЭК 625.1, то есть с учетом имеющегося контроллера-адаптера.

Остальные задачи решаются программным путем с использованием языка

138

программирования высокого уровня Турбо Паскаль [12]. Турбо Паскаль - это

мощное расширение американского стандарта (ANSI Pascal), учитывающее ар-

хитектурные особенности операционной обстановки MS-DOS и снабженное

внушительными по объему и разнообразию пакетами стандартных процедур.

Так же как и язык Турбо Си, язык Турбо Паскаль имеет современные ин-

струментальные программные средства ( универсальный текстовый редактор,

компилятор входного языка, редактор связей и встроенный символьный отлад-

чик), а многооконный интерфейс с развитой системой меню обеспечивает вы-

сокую производительность труда программиста. Используя аппарат модулей

(units), то есть независимо хранимых и разрабатываемых, независимо компили-

руемых и тестируемых программных единиц со строго определенными ин-

терфейсами, которые могут объединяться в различных сочетаниях, можно до-

биться получения такой структуры программы, которая бы удовлетворяла сле-

дующим требованиям. Во-первых, отражала бы процессы обмена данными в

автоматизированной системе, во-вторых, давала возможность эффективной

организации коллективных разработок. Модульные средства в Турбо Паскале

заметно слабее аналогичных возможностей языка Турбо Си [13, 14], но стиль

написания программы позволит менее квалифицированному специалисту с по-

мощью внесения изменений в программу наглядно изучить процессы взаимо-

действия КОП с приборами и персональным компьютером. Системно-

зависимые расширения, допускающие непосредственное включение в текст

программы фрагментов, написанных на языке ассемблера, позволят использо-

вать преимущества этого языка в работе с аппаратной частью интерфейса КОП.

Основное эмпирическое соотношение, используемое для описания зави-

симости сопротивления терморезистора от температуры, имеет вид [7]

,eRR(T)

)]1/T(1/T[

−β

⋅=

(14)

где R(T)- сопротивление резистора при температуре Т;

- сопротивление терморезистора при Т0=273 К;

β - характеристическая температура; параметр, выраженный в градусах

139

Кельвина, зависит от материала терморезистора.

В автоматизированной системе поверки терморезисторов неизвестны ве-

личины R0 и β. По проделанным измерениям строится график температурной

зависимости R(T) . Из массива полученных R(T

) выбирается первый и послед-

ний элемент. Получаем систему из двух уравнений











⋅=

−β

.eR)R(T

,eR)R(T

)]1/T(1/T[

(15)

Решая эту систему уравнений, находим R

и β. Подставляем полученные

значения в формулу (14) и определяем зависимость R(T) терморезистора. По

найденной температурной зависимости также строится график функции.

4.4.2. Структура программы

Необходимо отметить, что программа управления процессом поверки

терморезисторов является частью программного обеспечения учебного ИВК на

базе интерфейса КОП, поэтому не является исполняемой, но ее объекты ис-

пользуются другими программными единицами. Данная программа организует

управление учебным ИВК для обеспечения обмена данными между приборами

ГЗ-122, В7-40/1 и компьютером IBM PC по стандарту интерфейса КОП.

На рисунке 53, показано взаимодействие между отдельными модулями

(компонентами) программы.

M_MENU является внешним модулем, который осуществляет связь с вы-

зывающей его программой и реализует функции меню для вызова модулей,

входящих в него. Объектом, предназначенным для использования вызывающей

программой является процедура I_А11. Эта процедура отображает в текстовом

режиме на экране дисплея меню, по которому пользователь осуществляет вы-

полнение лабораторной работы. Листинг программы приведен в п. 4.4.3.