Об'єкти управління (ОУ) побутової техніки за своїм призначенням діляться на два класи. До першого класу відносяться добре відомі об'єкти, призначені для використання в домашніх умовах: телевізори, відеомагнітофони та інші пристрої побутової радіоелектронної апаратури (БРЕА), а також холодильники, пральні машини, кухонні комбайни та ін До другого класу відносяться об'єкти, призначені для надання послуг населенню у виробничих умовах: промислові пральні машини, машини хімічного чищення одягу, верстатне обладнання підприємств з ремонту та виготовлення меблів на замовлення населення.
Системи управління об'єктами першого класу будуються на базі одного керуючого пристрою, з'єднаного з об'єктом управління кількома каналами зв'язку. В якості керуючого пристрою системи може використовуватися мікропроцесорний контролер (МК), побудований на базі мікропроцесора певного типу. Інформація про стан об'єкта управління передається в мікропроцесорний контролер через блок внормовують перетворювачів (БН), комутатор (К) і аналого-цифровий перетворювач (АЦП). Нормуючі перетворювачі використовуються в системі для узгодження рівнів інформаційних сигналів на виході об'єкта управління з рівнями вхідних сигналів комутатора. Аналого-цифровий перетворювач служить для перетворення аналогових сигналів з виходу об'єкта в цифровий код. Після перетворення цифрової інформації про стан об'єкта управління за певним алгоритмом, звичайно міститься в пам'яті МК, виробляються керуючі впливи, які надходять на вхід об'єкта управління через цифроаналоговий перетворювач (ЦАП) і виконавчий пристрій (ВП). Зауважимо що якщо мультиплексування вхідних сигналів ОУ на вході АЦП можливо практично завжди, то мультиплексування керуючих сигналів на вході МК часто неприпустимо. Така структура керуючої системи пояснюється необхідністю запам'ятовування кожного
Слід зауважити, що серед вихідних сигналів побутових об'єктів управління аналогового типу можуть бути й дискретні сигнали. Введення таких сигналів у мікропроцесорний контролер здійснюється через блок формування сигналу (БФС), призначення якого - узгодити їх рівні та потужності з вхідними ланцюгами мікропроцесорного контролера. За наявності декількох дискретних сигналів для їх введення в МК можна використовувати мультиплексування. При наявності на вході об'єкта управління виконавчого пристрою дискретного типу (Юд) (підсилювачі потужності, тиристорні перетворювачі, що працюють у ключовому режимі), керуючий вплив формується в мікропроцесорний контролер і подається в іуд без використання ЦАП. Система управління може вирішувати різні завдання: підтримка на певному рівні або зміна за певним законом вихідних параметрів об'єкта управління; програмне зміна вихідних параметрів об'єкту і відстеження їх змін у відповідності з деякими зовнішніми сигналами; відстеження їх змін у відповідності з деякими зовнішніми сигналами; дискретних сигналів для їх введення в мікропроцесорний контролер можна використовувати мультиплексування. При наявності на вході об'єкта управління виконавчого пристрою дискретного типу (Юд) (підсилювачі потужності, тиристорні перетворювачі, що працюють у ключовому режимі), керуючий вплив формується в мікропроцесорному контролері і подається в іуд без використання ЦАП. включення або виключення потоку енергії в об'єкти управління за часом або за заданим амплітудному значенням контрольованого параметра; збір інформації про стан об'єкта управління та її обробка із збереженням результатів обробки в пристроях пам'яті.
Центральне місце в даній системі займає мікропроцесорний контролер, а інші елементи - БН, К, АЦП, ЦАП та ВП - забезпечують зв'язок мікропроцесорного контролера з об'єктом управління. Часто їх об'єднують одним загальною назвою - пристрій зв'язку з об'єктом (ПЗО). Конструктивно всі елементи системи можуть розташовуватися на одній платі, яка розміщується в конструктиві об'єкта управління. Контролер може бути виконаний на базі певного типу мікропроцесора і кількох мікросхем підкріплення. При використанні МК як вбудованого засоби управління в окремо взяті об'єкти технічні параметри мікропроцесорного контролера і УСО можуть бути неуніфікованих, і, отже, системи управління різних об'єктів не взаємозамінні. Загальна вартість автоматизованої побутової техніки при цьому стає значною.
Для зниження витрат на систему управління об'єктами побутового призначення можливе використання одного універсального комплекту МК і УСО, які при необхідності можуть бути підключені до будь-якого з об'єктів. Такий підхід до автоматизації побутової техніки особливо доцільний, коли споживач є володарем побутової ПЕОМ. Невеликим набором засобів сполучення з об'єктом можна забезпечити в цьому випадку рішення багатьох побутових завдань, доручивши керуючої ПЕОМ контроль і управління різними побутовими процесами людини. Об'єкти управління другого класу зазвичай об'єднуються в групи, які складають технологічну лінію. Системи управління об'єктами цього класу можуть будуватися за тим же принципом, складаючи сукупність одноконтурних систем управління даного рівня (рис. 1.2). У цьому випадку кожна локальна система управління одним з об'єктів працює незалежно від інших систем. При необхідності інформація про стан об'єктів може бути передана в центральне обчислювальний пристрій для вирішення деяких загальних для групи об'єктів керуючих задач.
Ті ж завдання управління можна вирішити і з використанням центрального МК, керуючого всією групою об'єктів. У кожній з цих систем є свої достоїнства і недоліки. У розподіленій системі управління використовуються кілька контролерів (за кількістю каналів управління). Очевидно, що вартість такої системи буде більше, але її надійність набагато вища, бо вихід з ладу одного мікропроцесорного контролера мало позначиться на технологічному процесі в цілому
Витрати на систему управління з центральним мікропроцесорним контролером менше, але її надійність теж нижче, тому що в основному вона визначається надійністю центрального мікропроцесорного контролера. Кінцевий вибір принципу управління проектованих мікропроцесорних систем залежить від багатьох взаємопов'язаних чинників, найважливішими з яких є вартість, надійність, гнучкість, здатність працювати у реальному масштабі часу. Для побутової техніки перші два показника - вартість і надійність - часто виявляються визначальними.
Мікропроцесорні системи переробки інформації
а) системи переробки текстової інформації
Основними елементами системи переробки текстової інформації із застосуванням мікропроцесорів є персональна мікроЕОМ і лазерний принтер.
Введення текстової інформації в ЕОМ здійснюється за допомогою клавіатури.
Схема контролера клавіатури наведена на рис.1. Найважливіші завдання, що виникають при розробці контролера клавіатури, - це забезпечення захисту від одночасного натискання декількох клавіш і виключення впливу перехідних процесів при натисканні клавіша ("Дребезги" контактів).
"Дребезги" контактів полягає в тому, що при натисканні клавіша виникає перехідний процес, тому замість однієї цифри 0 або 1 на вхід мікропроцесора може бути подана сукупність нулів та одиниць. Придушення перешкод від "брязкоту" контактів здійснюється зазвичай шляхом повторного зчитування даних з клавіатури через певну часову затримку.
Ідентифікація натиснутоюклавіші здійснюється з використанням матриці двійкових перемикачів, встановлених на перетині горизонтальних (вихідних) та вертикальних (вхідних) лінії зв'язку. Знаходження натиснутою клавіші виконується методом сканування. При цьому координати клавіші в матриці визначаються за номером вертикальної лінії, на яку подано нульовий сигнал, і за номером горизонтальної лінії, з якої знімається нульовий сигнал, а номер лінії зв'язку матриці - за допомогою лічильника сканування.
Взаємодія контролера з мікропроцесором здійснюється в режимі переривання.
До складу контролера входить також пристрій виведення інформації на лінійний дисплей. Воно необхідне для контролю виведеної інформації.
Рис. 1 Схема контролера клавіатури
Для відображення алфавітно-цифрової і графічної інформації служить відеотермінал. Контролер відеотермінала (рис.2) забезпечує зв'язок мікропроцесора ЕЛТ. Він дозволяє змінювати формат растра, кількість рядків розгортки, проводити маніпуляції з маркером і світловим пером.
Основним завданням при створенні відеотермінала є забезпечення швидкої передачі даних з ОЗУ в контролер відеотерміналу. Вирішення цього завдання можливе при використанні контролера прямого доступу до пам'яті.
У складі контролера ЕПТ є двотактне буферне ОЗУ. Під час виведення даних першого рядка з однієї зони ОЗУ в другу зону завантажується інформація про другому рядку з ОЗУ мікропроцесора. Блок генерації знаків побудований на постійному ЗУ.
Основними завданнями розв'язуваними контролером накопичувачів на гнучких дисках НГМД (рис.28), є: вибір накопичувача доріжки, знаходження необхідного сектора, пошук знака в записі і перевірка коду на парність.
Рис. 2 Схема контролера терміналу
У системах переробки текстової інформації потрібен великий обсяг зовнішньої пам'яті. У цьому випадку контролер виконує ряд додаткових завдань: розподіляє пам'ять між окремими етапами процесу переробки тексту (при багатоетапної його переробки), здійснювати контроль знаків з використанням перешкодозахисних кодів.
На рис. 2 наведена схема з'єднання мікроЕОМ з лазерним принтером. Усі завдання з обробки тексту (формування рядків, переноси складів, формування сторінок) здійснюються мікроЕОМ.
Лазерний принтер, приєднаний до магістралей мікроЕОМ за допомогою контролера, видає сформований текст на папір. У контролер текстова інформація подається з ЕОМ через буферне ЗУ, яке володіє невеликою ємністю і дозволяє записати у ньому зазвичай тільки один рядок тексту.
Управління роботою лазерного принтера здійснюється також за допомогою ЕОМ. Найважливішим елементом, що управляє є регістр стану, в якому фіксується стан мікропроцесора, буферного і зовнішнього запам'ятовуючого пристрою лазерного принтера.
б) системи переробки ілюстраційні інформації
У системах переробки ілюстраційні інформації мікропроцесорні (системи) пристрої можуть застосовуватися для вирішення наступних основних завдань:
- Корекція зображення шляхом обробки сигналів, представлених у цифровій формі
- Управління аналоговими і цифровими пристроями обробки ілюстраційні інформації
- Сполучення каналів обробки інформації з вивідними пристроями
Сигнал, що виробляється анализирующим пристроєм гравірувального апарату, електронного цветокорректор, системою факсимільного передачі зображень, має аналогову форму. Він несе інформацію про оптичної щільності зображення оригіналу в різних його точках. Принципи корекції зображень, що сприяє підвищенню його якості.
Застосування мікропроцесорів для обробки ілюстраційні інформації вимагає включення в канал перетворення сигналів аналого-цифрових і цифроаналогових перетворювачів.
На рис.3 зображено типова схема поєднання аналого-цифрового перетворювача з 8 розрядним мікропроцесором. Перетворювач має вхід, куди після посилення і фільтрації подається аналоговий сигнал, і цифровий вхід. Після закінчення циклу перетворення подається сигнал готовності.
Рис. 3 Схема з'єднання ЕОМ з лазерним принтером
Для підвищення числа розрядів даних, оброблюваних мікропроцесором, їх введення здійснюється через два буферних регістрів. Один з регістрів служить для запису молодших розрядів коду, інший - старших розрядів коду.
Підпрограма введення 10-розрядного коду в реєстрову пару В, С має наступний вигляд:
Розглянуте пристрій сполучення перетворювача з процесором володіє істотним недоліком - великим часом очікування мікропроцесором команди готовності від перетворювача. Тому мікропроцесор працює в режимі переривання, причому команди переривання готовності ПГ є сигналом переривання.
Підпрограма JNP, яка забезпечує введення 10-розрядного коду в пам'ять за адресою, що знаходиться в осередку POINT, має вигляд:
(Рації подається аналоговий сигнал, і цифровий вихід. Після закінчення циклу перетворення інформації з перетворювача подається сигнал готовності. Для підвищення числа розрядів даних, оброблюваних мікропроцесором, їх введення здійснюється через два буфера).
В результаті виконання цієї підпрограми 10-розрядний код завантажується в дві його послідовні комірки пам'яті.
Синтезують пристрої систем переробки ілюстраційні інформації зазвичай працюють з використанням аналогових сигналів, тому до складу таких систем входять цифроаналогові перетворювачі.
Рис. 3 Схема включення аналого-цифрового перетворювача
Якщо розрядність такого перетворювача більше розрядності мікропроцесора, то інформація на вхід перетворювача надходить у вигляді двох послідовних байтів. Для цього дані з магістралі мікропроцесора подаються на вхід двох регістрів (рис.4). В одному з них реєструється молодший байт коду, в іншому я-старший байт коду. Перед подачею коду на перетворювач ЦП молодший і старший байти повинні сформуватися в одне слово. Для цього є ще один регістр 3. Цей регістр приймає інформацію з регістрів 1 і 2, об'єднує її в одне слово і подає її в перетворювач при наявності дозволу з магістралей управління МУ. До складу комплексних систем переробки тексту та ілюстрацій, а також оптимізаторів електронних цветокорректор входять дисплей, що служать для контролю напівтонових зображень та їх корекції. Реєстрація напівтонових зображень вимагає досить великого обсягу пам'яті. Так, при синтезі ділянки зображення, що складається з 256 × 256 елементів при 16 градаціях чорного і білого зображення, необхідний обсяг пам'яті пристрою, що запам'ятовує в 32 Кб.
Структурна схема інтерфейсу для виведення зображення з мікропроцесора на екран напівтонового чорно-білого і кольорового дисплея представлена на рис.5
Сигнали від синхронізатора подаються на генератор адреси, яка формує адреси для подальшого звернення до всіх осередків зовнішнього запам'ятовуючого пристрою. Відеосигнал формується цифро-аналоговим перетворювачем, на який надходять сигнали від цього пристрою. Зовнішнє запам'ятовуючий пристрій пов'язано з магістраллю мікропроцесора через буферне ЗУ. Сигнали рядкової і кадрової розгортки подаються на чорно-білий термінал безпосередньо з блоку синхронізації зображенні.
Рис. 4 Схема включення цифроаналогового перетворювача
Принцип дії кольорового напівтонового дисплея аналогічний принципу дії чорно-білого дисплея. Для отримання кольорового зображення сигнал із зовнішнього ЗУ подається на дешифратор кольору. З виходу дешифратора сигнали, відповідні трьом основним кольорам, подаються на кольоровий термінал.
Рис. 5 Схема напівтонового дисплея
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
http://www.radiomaster.ru/stati/mps/k580/1_k580.php
Бекніязов Ж.У. Навчально-методичний комплекс з дисципліни "Мікропроцесорна техніка для студентів КазНТУ ім. К. І. Сатпаєва за спеціальністю" 050722-Поліграфія ", Алмати, КазНТУ, 2006р