Шивринский В.Н. (под редак.) Проектирование приборов, систем и измерительно-вычислительных комплексов

Подождите немного. Документ загружается.

111

Заключение

Вы ознакомились с основными принципами устройства и проектирования

информационных измерительных систем, методами расчета их статических и

динамических характеристик. Завершающей стадией обучения является курсо-

вое проектирование. Курсовой проект содействует систематизации, закрепле-

нию и расширению научно-технических знаний в соответствии с современными

достижениями отечественной и зарубежной науки и техники, овладению мето-

дами научных исследований и углубленному изучению отдельных вопросов в

соответствии с темой проекта.

Студенты самостоятельно выбирают тему проекта, которая согласуется с

руководителем. Тематика курсовых проектов должна отражать содержание

курсов «Основы проектирования приборов и систем» и «Проектирование изме-

рительно-вычислительных комплексов». Она может включать разработку сле-

дующих систем: 1) горизонтальный астрокомпас; 2) горизонтальный астроори-

ентатор; 3) пилотажно-навигационная система воздушных сигналов; 4) навига-

ционная система воздушного счисления пути; 5) инерциальная навигационная

система; 6) курсовая система; 7) командно-пилотажная навигационная система;

8) система контроля топливной аппаратуры; 9) система автоматизированной

поверки электроизмерительных приборов и др.

Исходные данные, имеющиеся в задании на курсовой проект, являются не-

обходимыми, но недостаточными. Для того чтобы выявить принцип построения

и функциональную структуру системы, студенту необходимо сделать анализ

исходных данных и уточнить ряд положений. Выбор структуры системы и со-

става функциональных блоков осуществляется на основе аналитического обзо-

ра. Предметом анализа должны быть результаты исследований по аналогичным

вопросам, изложенным в специальной литературе, научных статьях, рефера-

тивных и других информационных журналах, патентных материалах.

Содержание и объем графической части уточняется руководителем, однако

в каждом проекте должны быть представлены: функциональная схема системы,

блок-схема алгоритма обработки измерительной информации, фрагменты

принципиальных схем функциональных модулей ИВК. Графическая часть вы-

полняется в полном соответствии с действующими ГОСТ единой системы кон-

структорской документации (ЕСКД) и снабжается спецификацией. Оформление

пояснительной записки выполняется по ГОСТ 7.32-91 «Отчет о научно-

исследовательской работе. Общие требования и правила оформления».

Более подробно с содержанием курсового проекта, примерами оформления,

лабораторными работами можно ознакомиться в соответствующих файлах на

сайте кафедры ИВК (директорий Shivr_ftp).

112

Экзаменационные вопросы

1. Понятие «измерение». Структурные схемы средств измерений.

2. Виды измерений. Виды погрешностей измерений и источники их появления.

3. Погрешности косвенных измерений. Систематические погрешности. Слу-

чайные погрешности.

4. Классификация средств измерений.

5. Статические характеристики средств измерений.

6. Динамические характеристики средств измерений.

7. Погрешности средств измерений. Нормирование метрологических характе-

ристик.

8. Автоматизированные информационные системы. Государственная система

приборов и агрегатные комплексы.

9. Основные структуры автоматизированных измерительных систем.

10. Основные этапы проектирования приборов и ИИС.

11. Цикл проектирования системы. Язык проектирования.

12. Требования пользователей и функциональная спецификация.

13. Выбор чувствительного элемента.

14. Выбор метода измерения и формирование структурной схемы.

15. Методы расчета статических характеристик.

16. Методы расчета динамических характеристик.

17. Оптимизация параметров приборов и систем.

18. Определение погрешностей измерительного звена по его расчетной харак-

теристике.

19. Определение погрешностей прибора по структурной схеме.

20. Расчет допусков на погрешность прибора.

113

21. Структуры ИВК.

22. Характеристики ИВК.

23. Принципы формирования комплексов получения информации.

24. Общая характеристика интерфейсов. Классификация интерфейсов.

25. Системные интерфейсы.

26. Интерфейсы магистрально-модульных мультипроцессорных систем.

27. Интерфейсы периферийного оборудования. Интерфейс ИРПР.

28. Интерфейсы периферийного оборудования. Интерфейс ИРПС.

29. Интерфейсы программируемых приборов. Общее построение интерфейса

Hewlett-Packard.

30. Интерфейсы программируемых приборов. Интерфейсы системы КАМАК.

31. Структуры средств системного обмена.

32. Субкомплексы. Групповые нормирующие преобразователи.

33. Субкомплексы с программируемой структурой (СПС).

34. Структуры измерительной части СПС. Реализация структур субкомплексов.

35. Разработать программу для навигационного автомата условной, полярной,

географической системы координат. Интегрирование выполнить методом

прямоугольников, методом трапеций.

36. Разработать программу для измерителя барометрической высоты, истинной

воздушной скорости.

37. Разработать программу для определения высоты, азимута светила.

38. Разработать программу для вывода дискретных сигналов системы «Курсор»

по случайному закону, предусмотрев в программе временную задержку и

останов по нажатию клавиши дискретного ввода «0».

39. Разработать программу автоматизированной поверки магнитоэлектрическо-

го вольтметра.

114

40. Разработать программу управления напряжением в системе «Курсор» по

следующему закону: U = U

⋅sin(ω⋅t + ϕ

); где ω = 2⋅π⋅f; U

= 9 В; ϕ

= π/2;

f = 0,02 Гц; в программе предусмотреть останов по нажатию клавиши

«Пробел».

41. Разработать программу УМК по следующему алгоритму: установить на вы-

ходах ЦАП

и ЦАП

0 В; установить на выходе ЦАП

5 В; установить на

выходе ЦАП

0 В; изменяя код от 00 до 0F, осуществите вывод напряжения

по каналу ЦАП

; безусловный переход на начало программы. Сигнал ЦАП

подайте на вход «У» осциллографа, в качестве синхронизирующего исполь-

зуйте выходной сигнал ЦАП

42. Разработать программу для задания параметров генератора Г5-75 через при-

борный интерфейс.

43. Разработать программу для вывода файла на экран дисплея через интерфейс

ИРПР.

44. Разработать программу для обмена информацией между машинами через

интерфейс RS-232.

Библиографический список

1. Балашов, Е. П. Проектирование информационно-управляющих систем

/ Е. П. Балашов, Д. В. Пузанков. – М. : Радио и связь, 1987. – 256 с.

2. Боднер, В. А. Приборы первичной информации : учебник для авиацион-

ных вузов / В. А. Боднер. – М. : Машиностроение, 1981. – 344 с.

3. Браславский, Д. А. Авиационные приборы и автоматы / Д. А. Браслав-

ский, С. С. Логунов, Д. С. Пельпор. – М. : Машиностроение, 1978. – 432 с.

4. Браславский, Д. А. Приборы и датчики летательных аппаратов : учебник

для вузов / Д. А. Браславский. – М. : Машиностроение, 1970. – 392 с.

5. Браславский, Д. А. Точность измерительных устройств / Д. А. Браслав-

ский, В. В. Петров. – М. : Машиностроение, 1976. – 312 с.

6. Вальков, В. М. Автоматизированные системы управления технологиче-

скими процессами / В. М. Вальков, В. Е. Вершин. – Л. : Политехника, 1991. –

269 с.

7. Гордеев, А. А. Пособие по проектированию автоматических информаци-

онных устройств по курсу «Автоматические информационные устройства и

системы летательных аппаратов» / А. А. Гордеев, Л. Г. Кирпичникова. – М. :

МАИ, 1975. – 79 с.

115

8. Гуткин, Л. С. Проектирование радиосистем и радиоустройств : учеб. по-

собие для вузов / Л. С. Гуткин. – М. : Радио и связь, 1980. – 288 с.

9. Добрынин, Е. М. Приборы автоматического контроля размеров в маши-

ностроении / Е. М. Добрынин. – М. : Машгиз, 1960. – 302 с.

10. Интерфейсы систем обработки данных : справочник / А. А. Мячев,

В. Н. Степанов, В. К. Щербо. – М. : Радио и связь, 1989. – 416 с.

11. Каган, В. М. Основы проектирования микропроцессорных устройств ав-

томатики / В. М. Каган, В. В. Сташин. – М. : Энергоатомиздат, 1987. – 304 с.

12. Капиев, Р. Э. Измерительно-вычислительные комплексы / Р. Э. Капиев.

– Л. : Энергоатомиздат, 1988. – 176 с.

13. Колосов, В. Г. Проектирование узлов и систем автоматики и вычисли-

тельной техники : учеб. пособие для вузов / В. Г. Колосов, В. Ф. Мелехин. – Л. :

Энергоатомиздат, 1983. – 256 с.

14. Липаев, В. В. Проектирование программных средств : учеб. пособие для

вузов / В. В. Липаев. – М. : Высшая школа, 1990. – 303 с.

15. Основы метрологии и электрические измерения : учебник для вузов

/ Б. Я. Авдеев, Е. М. Антонюк, Е. М. Душин и др. ; под ред. Е. М. Душина. – 6-е

изд., перераб. и доп. – Л. : Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. – 480 с.

16. Помыкаев, И. И. Навигационные приборы и системы : учеб. пособие для

вузов / И. И. Помыкаев, В. П. Селезнев, Л. А. Дмитроченко ; под ред.

И. И. Помыкаева. – М. : Машиностроение, 1983. – 456 с.

17. Савельев, А. Я. Конструирование ЭВМ и систем : учебник для вузов

/ А. Я. Савельев, В. А. Овчинников. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Высш. шк.,

1989. – 312 с.

18. Селезнев, В. П. Навигационные устройства / В. П. Селезнев. – М. : Ма-

шиностроение, 1974. – 600 с.

19. Соломатин, Н. М. Выбор микроЭВМ для информационных систем :

учеб. пособие для втузов / Н. М. Соломатин, Р. П. Шервитис, М. М. Макшан-

цев. – М. : Высш. шк., 1987. – 109 с.

20. Федоров, А. М. Метрологическое обеспечение электронных средств из-

мерений электрических величин : справочная книга / А. М. Федоров, Н. Я. Цы-

ган, В. И. Мичурин. – Л. : Энергоатомиздат, 1988. – 208 с.

21. Фридмен, М. Проектирование систем с микрокомпьютерами / М. Фрид-

мен, Л. Ивенс ; пер. с англ. – М. : Мир, 1986. – 405 с.

22. Цапенко, М. П. Измерительные информационные системы: Структуры и

алгоритмы, системотехническое проектирование / М. П. Цапенко. – М. : Энер-

гоатомиздат, 1985. – 439 с.

23. Чернявский, Е. А. Измерительно-вычислительные средства автоматиза-

ции производственных процессов / Е. А. Чернявский, Д. Д. Недосекин,

В. В. Алексеев. – Л. : Энергоатомиздат, 1989. – 272 с.

116

ОГ Л А В Л Е Н И Е

Предисловие 3

Глава 1. Основные термины и определения

Введение ( 4 ). Предмет курса, понятие «измерение» ( 5 ). Структурные

схемы средств измерений ( 6 ). Виды измерений ( 8 ). Виды погрешно-

стей измерений и источники их появления ( 8 ). Погрешности косвен-

ных измерений ( 9 ). Систематические погрешности ( 9 ). Случайные

погрешности ( 9 ).

Глава 2. Характеристики средств измерений

Классификация средств измерений ( 10 ). Статические характеристики

средств измерений ( 12 ). Динамические характеристики средств изме-

рений ( 14 ). Погрешности средств измерений ( 14 ). Нормирование

метрологических характеристик ( 16 ). Автоматизированные информа-

ционные системы ( 18 ). Государственная система приборов и агрегат-

ные комплексы. Основные блоки измерительных систем ( 18 ). Основ-

ные структуры измерительных информационных систем ( 20 ).

Глава 3. Основные этапы проектирования приборов и ИИС

Техническое задание ( 21 ). Техническое предложение ( 21 ). Эскизный

проект ( 22 ). Технический проект ( 22 ). Рабочая документация ( 22 ).

Цикл проектирования системы ( 23 ). Язык проектирования ( 24 ). Тре-

бования пользователей и функциональная спецификация ( 26 ).

Глава 4. Основы проектирования приборов

Выбор чувствительного элемента ( 29 ). Выбор метода измерения и

формирование структурной схемы ( 31 ). Принципы конструирования

приборов ( 35 ).

Глава 5. Расчет характеристик приборов и систем

Общие понятия ( 36 ). Методы расчета статических характеристик

( 37 ). Методы расчета динамических характеристик ( 41 ). Оптимиза-

ция параметров приборов и систем ( 45 ).

Глава 6. Расчет погрешностей приборов и систем

Определение погрешностей измерительного звена по его расчетной ха-

рактеристике ( 46 ). Определение погрешностей прибора по структур-

ной схеме ( 48 ). Расчет допусков на погрешность прибора ( 50 ).

Глава 7. Общая характеристика измерительно-вычислительных

комплексов

Структуры ИВК ( 54 ). Характеристики ИВК ( 60 ). Принципы форми-

рования комплексов получения информации ( 63 ). Классификация

средств обмена непрерывными сигналами ( 64 ).

117

Глава 8. Средства системного обмена

Общая характеристика интерфейсов ( 67 ). Классификация интерфейсов

( 67 ). Системные интерфейсы ( 68 ). Системная магистраль “I/O

Channel” IBM PC/AT ( 71 ). Интерфейсы магистрально-модульных

мультипроцессорных систем ( 73 ). Интерфейсы периферийного обору-

дования ( 74 ). Интерфейс ИРПР ( 74 ). Интерфейс ИРПС ( 77 ). Интер-

фейсы программируемых приборов. Общее построение интерфейса

Hewlett-Packard ( 80 ). Интерфейсы системы КАМАК ( 84 ). Структуры

средств системного обмена ( 87 ).

Глава 9. Субкомплексы

Групповые нормирующие преобразователи ( 91 ). Субкомплексы с про-

граммируемой структурой ( 94 ). Реализация структур субкомплек-

сов ( 100 ). Роль и состав программного обеспечения ( 102 ). Общие ха-

рактеристики операционных систем реального времени ( 104 ). Состав-

ные части операционной системы MS DOS ( 108 ). Языки программи-

рования, трансляторы ( 109 ).

Заключение 110

Экзаменационные вопросы 111

Библиографический список 113

Учебное издание

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИБОРОВ, СИСТЕМ И

ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ

Конспект лекций

Сост. ШИВРИНСКИЙ Вячеслав Николаевич

Редактор М. В. Штаева

Подписано в печать 27.04.2009. Формат 60×84/16.

Усл. печ. л. 6,75. Тираж 100 экз.

Ульяновский государственный технический университет

432027, Ульяновск, Сев. Венец, 32

Типография УлГТУ, 432027, Ульяновск, Сев. Венец, 32.