Этапы разработки устройств контроля температуры. Разработка функциональной схемы
Температура – это характеристика теплового равновесия системы.
Устройство контроля температуры – это устройство, которое предназначено для контроля температуры жидкости, твердого объекта, воздуха в помещении и т.п.
Приборы измерения и контроля температуры делятся на контактные и бесконтактные. Контактные имеют надежный тепловой контакт с объектом контроля или измерения. Бесконтактные прямого контакта не имеют, их действие основано на контроле инфракрасного излучения.
Процесс разработки устройства контроля температуры можно разделить на следующие этапы:
- Проектирование структурной схемы устройства.
- Разработка электрической принципиальной схемы устройства.
- Подбор микросхем и разработка отдельных электронных схем устройства.
- Проведение мероприятий, направленных на контроль работоспособности при помощи составления временных диаграмм и коррекции принципиальной электрической схемы при необходимости.
- Проектирование блок-схемы управляющей программы.
- Коррекция принципиальной электрической схемы в зависимости от спроектированной блок-схемы управляющей программы.
- Разработка и подбор программ управления.
- Сведение расчетов и их описание в пояснительной записке.
Контроль проекта должен осуществляться на каждом этапе разработки устройства. Прием готового проекта осуществляет его руководитель. Исполнителями разрабатываются чертежи принципиальной и структурной схемы, чертежи блок-схемы управляющей программы, временные диаграммы, а также расчетно-пояснительная записка.
Самой важной частью устройства контроля температуры является аналого-цифровой преобразователь, предназначенный для преобразования аналогового сигнала, который получают от датчика температуры, в цифровой код, используемый для ввода в электронно-вычислительную машину. Чтобы устройство могло распознавать адреса схем устройства контроля температуры, в его составе обязательно должен быть селектор адреса. Для инициирования регистров чтения и записи в схеме должны формироваться стробы, для чего используется специальный формирователь. Как правило это два управляющих строба: RD, который используется для инициирования регистра чтения, и WR, предназначенный для инициирования регистра записи. С регистра записи информация поступает на цифро-аналоговый преобразователь, формирующий цифровой вход предела максимальной температуры. Для того чтобы читать данные с устройства, используется отдельный регистр чтения, задача которого заключается в приеме данных аналого-цифрового преобразователя сигнала и его передаче на шину. В этот регистра также записывается информация, которая касается выхода температуры за установленные пределы и об обрыве датчиков.
Разработка алгоритма управляющей программы
При разработке алгоритма управляющей программы сначала осуществляется запись исходных данных в регистры устройства контроля температуры. Затем сохраняется адрес предыдущего/старого обработчика прерывания и заменяется на новый адрес обработчика. на дисплей выводится меню выбора действия и ожидается сигнал с клавиатуры. Как правило у программ, которые используются для разработки алгоритма, после окончания перечисленных операций, появляется окно, с тремя пунктами: “Задание предельных значений температур”, “Выход” или “Начать измерение”. В случае выбора первого пункта программа начинает задавать значение предельных температур, вводимых оператором или разработчиком. Если выбирается пункт “Выход”, то программа восстанавливает старый обработчик прерывания, и процесс завершается. Когда выбирается третий пункт, то записывается бит разрешения прерываний. Затем управляющее слово записывается в регистры записи. После этого, при помощи проверки условия, устанавливается флаг появления прерывания или сбрасывается, программа определяет выполнялась ли подпрограмма-обработчик прерывания или нет. Обработчик прерывания выполняется только тогда, когда устройство послало запрос на прерывание. Данная подпрограмма выполняет следующие действия:
- Установка флага появления прерывания.
- Чтение данных с устройства.
- Снятие запроса на прерывание.
После выполнения подпрограммы происходит выделение старшего и младшего байтов отклика, полученного с устройства. Младший превращается в отклик о температуре на выбранном заранее датчике. После этого выполняются вывод данных на дисплей и запись управляющего слова в регистры записи устройства. Определяются состояния битов старшего байта, служащие основанием для вывода на дисплей данных о выходе температуры из заданных пределов и об обрыве датчика, если он имеет место быть. После этого срабатывает флаг прерывания.
