Отчет по практическому заданию «Вычислительные устройства асу тп» - файл

приобрести
скачать (254.1 kb.)


Министерство образования и науки Республики Казахстан

ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ.Д.СЕРИКБАЕВА

Школа информационных технологий и интеллектуальных систем

ОТЧЕТ


по практическому заданию «Вычислительные устройства АСУ ТП», «Исполнительные устройства», «Пневматические и гидравлические устройства»

по дисциплине «Технические средства автоматизации)»

Выполнил:

студент 3 курса группы 20-АУТ-3 дот

специальности 6B07101 - Автоматизация и управление

ФИО Русяева Дарья Вадимовна

Проверила:

Кадыролдина Альбина Талапжановна

Усть-Каменогорск, 2022



ИДЗ №3

Вычислительные устройства АСУ ТП.

  1. Объясните назначение аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей в микропроцессорных управляющих устройствах и вычислительных подсистем АСУ ТП.

Аналого-цифровой преобразователь – это устройстве, в котором осуществляются дискретизация и квантование и которое преобразует входной аналоговый сигнал в цифровой сигнал. Цифровой сигнал на выходе АЦП представлен, как правило, сигналами на шине данных.

Аналого-цифровые преобразователи являются устройствами, принимающими входные непрерывные сигналы от аналоговых устройств и выдающими на выходе соответствующие им цифровые сигналы, пригодные для работы с ЭВМ и другими цифровыми устройствами.

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) – это устройство, преобразующее последовательность входных кодов в соответствующий непрерывный выходной сигнал.

Цифро-аналоговый преобразователь предназначен для преобразования числа, определенного, как правило, в виде двоичного кода, в напряжение или ток, пропорциональные значению цифрового кода. В дальнейшем будем считать выходным сигналом ЦАП напряжение.



  1. Назовите важные отличия микроконтроллера от микропроцессора. Какими свойствами должен обладать управляющий микроконтроллер?

Различия между микропроцессором и микроконтроллером:

• Микропроцессор состоит только из центрального процессора, тогда как микроконтроллер содержит процессор, память, ввод-вывод, интегрированные в один чип.

• Микропроцессор используется в персональных компьютерах, тогда как микроконтроллер используется во встроенной системе.

• Микроконтроллер более компактен по размеру по сравнению с микропроцессором.

• Из-за компактных размеров микроконтроллер более эффективен, чем микропроцессор.

• Микропроцессор имеет меньшее количество регистров по сравнению с микроконтроллером.

• Микроконтроллер недорогой и простой с меньшим количеством инструкций для обработки, тогда как микропроцессор сложный и дорогой, с большим количеством инструкций для обработки.

• Микропроцессор использует внешнюю шину для интерфейса с ОЗУ, ПЗУи другими периферийными устройствами, тогда как микроконтроллер использует внутреннюю управляющую шину.

• Микроконтроллер не имеет нулевых флагов, тогда как микропроцессор имеет нулевой флаг состояния.

• Микропроцессоры основаны на модели фон Неймана, тогда как микроконтроллеры основаны на архитектуре Гарварда.

• Микропроцессор-это процессор, в котором память и выходной компонент ввода-вывода подключены извне, тогда как микроконтроллер-это управляющее устройство, в котором память и выходной компонент ввода-вывода присутствуют внутри.

• Схема микропроцессора более сложна по сравнению с микроконтроллером.

• Стоимость микропроцессора высока по сравнению с микроконтроллером.

• Общий размер микропроцессора велик по сравнению с микроконтроллером.

• Потребляемая мощность для микропроцессора высока, тогда как потребляемая мощность для микроконтроллера меньше.

• Микропроцессор доступен в 32-битных и 64-битных версиях, тогда как микроконтроллер доступен в 8-битных, 16-битных и 36-битных версиях.

• Программа для микропроцессора может быть изменена для различных приложений, тогда как программа для микроконтроллера фиксируется после его разработки.

• Тактовая частота микропроцессора высока, тогда как тактовая частота микроконтроллера меньше.

• Микропроцессоры используются там, где требуется интенсивная обработка, тогда как микроконтроллеры используются там, где задача фиксирована и предопределена.

• Структура микропроцессора является гибкой, тогда как структура микроконтроллера фиксирована.

• Энергозависимая память (ОЗУ) для микропроцессора находится в диапазоне от 512 МБ до 32 ГБ, тогда как энергозависимая память (ОЗУ) для микроконтроллера находится в диапазоне от 2 КБ до 256 КБ.

• Жесткий диск (ROM) для микропроцессора находится в диапазоне от 128 ГБ до 2 ТБ, тогда как жесткий диск или флэш-память (ROM) находится в диапазоне от 32 КБ до 2 МБ.



Свойства микроконтроллеров: объём памяти, частота работы, напряжение питания.

Память микроконтроллера для хранения прошивки ограничена. Обычно её хватает с запасом для хранения самой прошивки и связанных с ней данных, но не хватает для хранения привычных пользователям компьютера файлов. Память можно расширить, используя внешние микросхемы или устройства хранения данных. В общем можно подключить к микроконтроллеру хоть винчестер, но в этом случае данные не будут располагаться в общем пространстве памяти, а будут доступны через периферию.

Частота работы является одним из основных параметров быстродействия. Каждая команда процессора выполняется фиксированное число тактов. Частота работы процессора означает количество совершаемых тактов в секунду. Возможно, использовать микроконтроллер не на максимальной частоте. Например, для энергосбережения, когда высокая производительность не нужна.

Напряжение питания влияет на энергопотребление. Важно учитывать его при соединении микроконтроллера и любого другого устройства. Цифровая логика оперирует цифрами 0 и 1, но в реальности они предстают в виде напряжений 0 и VCC (напряжение питания).



  1. Перечислите основные разновидности аналого-цифровых преобразователей, используемых в микропроцессорных управляющих устройствах. Назовите их достоинства и недостатки.

Наиболее скоростным видом АЦП являются параллельные аналого-цифровые преобразователи. В этих видах АЦП требуется передавать большие потоки данных, поэтому они передаются в параллельном виде. Это приводит к тому, что параллельные АЦП обладают большим количеством внешних выводов. В результате габариты микросхем параллельных АЦП достаточно велики. Еще одной особенностью параллельных АЦП является значительный ток потребления. Перечисленные недостатки данного вида АЦП являются платой за высокую скорость преобразования аналогового сигнала в цифровую форму его представления. Скорость преобразования в параллельных АЦП достигает 500 миллионов отсчетов в секунду (500 MSPS). По теореме Котельникова максимальная частота входного сигнала может достигать 250 МГц. В качестве примера можно назвать микросхему AD6641-500 фирмы Analog Devices или микросхему ISLA214P50 фирмы Intersil.

Для достижения еще более высоких скоростей преобразования используют параллельное соединение несколько параллельных АЦП, работающих по очереди. При этом для того, чтобы обеспечить передачу данных к обрабатывающей микросхеме приходится использовать несколько параллельных шин (по одной на каждый АЦП). В качестве примера подобного вида аналого-цифровых преобразователей можно назвать микросхему АЦП MAX109 фирмы Maxim, обеспечивающую скорость преобразования до 2,2 GSPS.

Немного более экономичным видом АЦП являются последовательно-параллельные АЦП. В этих видах АЦП в процессе аналого-цифрового преобразования участвуют цифро-аналоговые преобразователи. Высокая скорость подачи на выход отсчетов аналогового сигнала реализуется за счет конвейерной обработки. В результате для последовательно-параллельных FWG скорость преобразования и скорость выдачи на выход очередного цифрового отсчета не совпадают. В качестве примера можно назвать микросхемы AD6645 и AD9430 фирмы Analog Devices.

Самым распространенным видом АЦП в настоящее время являются АЦП последовательного приближения. Несмотря на то, что в данных видах аналого-цифровых преобразователей невозможна конвейерная обработка данных, а значит время преобразования и период выдачи данных на выходе АЦП совпадают, данный вид АЦП обладает достаточным быстродействием для работы в широком диапазоне задач.

Достоинства и недостатки параллельных АЦП.

Достоинства:

• Скорость. Оцифровка выполняется за один цикл.

• Простота. Относительно простые аналоговые элементы (компараторы), простейшая бинарная логика требуется лишь в конце, чтобы преобразовать последовательность нулей и единиц в выходной бинарный код

• Нет, необходимость использовать схему для кратковременного запоминания отсчетов, так как оцифровка выполняется за один цикл. Это очень важно для задач дальнейшей обработки и восстановления сигнала.

Недостатки: необходимость использования большого количества компараторов в схемах АЦП большой разрядности.

Достоинства и недостатки последовательных АЦП.

• Достоинства: простота исполнения, по сравнению, например, с параллельным АЦП.

• Недостатки: низкая скорость работы, нельзя установить фиксированное время между отсчетами, что недопустимо для большинства задать цифровой обработки сигналов.




Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации