PROGRAMOWANA KARTA ROZSZERZAJĄCA DO WIELOKANAŁOWYCH POMIARÓW CZĘSTOTLIWOŚCI SYGNAŁÓW IMPULSOWYCH

Transkrypt

1 PROGRMOW KRT ROZSZRZJĄC O WILOKŁOWYCH POMIRÓW CZĘSTOTLIWOŚCI SYGŁÓW IMPULSOWYCH dr inż. Jan Ryszard Jasik, dr inż. ligiusz Pawłowski POLITCHIK LUBLSK, Katedra Metrologii lektrycznej i lektronicznej LUBLI, ul. adbystrzycka 38 -mail : JSIK@LKTRO.POL.LUBLI.PL LKP@LKTRO.POL.LUBLI.PL Streszczenie - Przedstawia się aplikację na komputer jednoukładowy opracowanej przez autorów metody równoczesnych pomiarów częstotliwości szeregu sygnałów impulsowych, zrealizowaną w postaci 8-kanałowej karty rozszerzającej do komputera klasy IBM PC. Omawia się algorytmy programów realizowanych przez komputer jednoukładowy zainstalowany na karcie rozszerzającej oraz przez mikroprocesor komputera PC. I. WSTĘP BY OBIKT W W 2 W 3 W n PRZTWORIKI Z WYJŚCIM CZĘSTOTLIWOŚCIOWYM 2 3 n f f 2 f 3 f n WILOKŁOWY, RÓWOCZSY POMIR CZĘSTOTLIWOŚCI BLOK POMIROWY Q WZORZC CZSU PRZTWRZI YCH I PRZTCJ WYIKÓW POMIRÓW SYSTM ITRFJSU KOMPUTR OSOBISTY Rys.. Proponowana struktura systemu pomiarowego. Folie do referatu na ZKw '96 Kiekrz - Poznañ folia nr / 6

2 H L H L II. ZS POMIRU T p =(M-)*T w *T T SYG WJ. SYG UKSZT. T w H L *T =( - )*T w w k p w CHWIL OCZYTU PORTU WJ. OBRZ SYG U W PMIÊCI p ZWRTOŒÆ PMIÊCI RM k BIT BIT 2 BIT n M-6 M-5 M-4 M-3 M-2 M- M RS PMIÊCI z-2 z- z- z- z z z LICZB ZBOCZY Rys.2. Przebiegi czasowe ilustruj¹ce proces pomiaru czêstotliwoœci w jednym kanale. f = T = w T w = z ( k p ) Tw ( ) T f p = M T w ( 2 ) f 2 min = T ( 3 ) p T ma =. ( 4 ) w f = 3 ma M δ ( 5 ) Folie do referatu na ZKw '96 Kiekrz - Poznañ folia nr 2 / 6

3 f f i f 8 UZ IZOLOW UK Y WJŒCIOW IG UK µk P P0 ITL 803 P2 P3 Q 573 B U F R S Y RM PROM MOU POMIROWY UK ITRFJSU POMIROW MOU RZÊY UK ITRFJSU MGISTRL LOKL MOU U RZÊGO PROCSOR RZÊY PMIÊCI MOU U RZÊGO UK Y W-WY MOU U RZÊGO UK Y WIZULIZCJI WYIKÓW Rys.3. Schemat blokowy uk³adu pomiarowego w strukturze dwuprocesorowej. STRT Inicjalizacja modułu pomiarowego programowanie portu wejściowego MOUŁ RZĘY Cykliczny odczyt portu wejściowego i zapis danych do pamięci naliza zawartości pamięci i wyznaczenie wyników cząstkowych STRT Inicjalizacja modułu nadrzędnego przygotowanie transmisji danych Transmisja danych system interfejsu Odbiór danych MOUŁ POMIROWY obliczenie końcowych wyników pomiarów wizualizacja wyników pomiarów Rys.4. Schemat blokowy realizowanych algorytmów. Folie do referatu na ZKw '96 Kiekrz - Poznañ folia nr 3 / 6

4 III. RLIZCJ TCHICZ f f i f 8 Z UZ +5V IG P UK µk P IT0 ITL 803 P0 P2 /WR 573 B U F R S Y RM 32KB PROM 8KB Q SYCH 5 +5V 30H KR BUFR H WRIT R RJBUF BUF +5V IOR IOWR IRQ MGISTRL IBM PC Rys.5. Schemat blokowy karty rozszerzającej. Zrealizowana karta rozszerzająca zawiera mikrokomputer jednoukładowy (Intel 803), pamięć programu PROM, niezbędną do realizacji procedur pomiarowych pamięć RM, odpowiednie wejściowe układy zabezpieczające UZ i układy kształtujące UK. Przetwornica napięcia P i zestaw transoptorów IG zapewniają galwaniczną izolację obwodów wejściowych. Współpracę z szyną komputera nadrzędnego umożliwiają układy buforujące szynę danych BUF i szynę adresową BUFR. odatkowy rejestr RJBUF gwarantuje bezkolizyjną wymianę danych pomiędzy systemami, która jest nadzorowana za pomocą systemu przerwań. ekoder adresowy KR dekoduje dwa adresy w przestrzeni adresowej układów I/O komputera PC: adres 300H który służy do odczytu danych pomiarowych z karty do pamięci komputera nadrzędnego, oraz adres 30H generujący sygnał przerwania IT0 dla mikrokomputera 803, co sygnalizuje gotowość komputera nadrzędnego do odbioru danych. Układ synchronizacji SYCH generuje sygnał WRIT zapisujący dane do rejestru buforowego RJBUF i jednocześnie zgłaszający żądanie przerwania IRQ do komputera nadrzędnego PC, co sygnalizuje gotowość danych do odczytu. Pracą karty sterują więc dwa programy, realizowane niezależnie przez mikrokomputer jednoukładowy zainstalowany na karcie pomiarowej i przez mikroprocesor komputera nadrzędnego. Oba programy są okresowo synchronizowane poprzez systemy przerwań w celu przesłania danych pomiarowych. Folie do referatu na ZKw '96 Kiekrz - Poznañ folia nr 4 / 6

5 IV. OPROGRMOWI PROGRM KRTY STRT IICJLIZCJ KRTY PROGRM PC STRT IICJLIZCJ PROGRMU WYKOJ POMIR CZKJ PRZTWÓRZ OBLICZ WYIKI CZKJ IT0 WYŒWITL WYIKI IT0 IRQ O BUFOR OBIRZ Z BUFOR WYSLIJ IRQ O PC WYSLIJ IT0 O KRTY RT RT Rys.6. Schemat blokowy programów karty pomiarowej i komputera PC. Program mikrokomputera 803 po wstępnej inicjalizacji wykonuje pomiar, przetwarza wstępnie uzyskane dane i przechodzi do stanu oczekiwania na przerwanie sprzętowe IT0. W tym samym czasie program komputera PC po wstępnej inicjalizacji (lub też po przetworzeniu poprzednich danych) osiąga stan gotowości do odbioru nowych danych, co sygnalizuje do mikrokomputera poprzez wywołanie przerwania IT0 za pomocą portu o adresie 30H. Program obsługi przerwania IT0 wpisuje jeden bajt danych do rejestru buforowego RJBUF i zgłasza przerwanie IRQ do komputera nadrzędnego. Program obsługi przerwania w komputerze PC odczytuje bajt danych z portu o adresie 300H i znów zgłasza przerwanie IT0 sygnalizując gotowość przejęcia dalszych danych. Proces powtarza się aż do przesłania pełnego bloku danych o długości 36 bajtów, który zawiera kolejno 8 czterobajtowych wstępnie przetworzonych wyników pomiarów z poszczególnych kanałów oraz dodatkowo 4 bajty synchronizujące. Cztery bajty danych dla każdego kanału reprezentują dwie 6-bitowe liczby, tzn. liczbę okresów sygnału mierzonego oraz czas ich trwania wyrażony liczbą w okresów Tw. Zastosowano więc mieszany, równoległo-szeregowy sposób transmisji: bity-równolegle, bajty-szeregowo. Program nadrzędny oblicza wyniki pomiarów na podstawie odebranych bajtów danych, uwzględniając częstotliwość taktującą mikrokomputer 803 oraz strukturę programu (liczbę cykli maszynowych w głównej pętli określającej czas Tw). Folie do referatu na ZKw '96 Kiekrz - Poznañ folia nr 5 / 6

6 VI. POSUMOWI W układzie zarezerwowano na dane pomiarowe pamięć o pojemności M=0240 B, natomiast czas trwania pętli pomiarowej wynosi Tw=0 µs. Praktycznie potwierdzone pomiarami parametry metrologiczne układu są następujące: czas trwania pomiaru Tp,=0. s, górna i dolna granica zakresu pomiarowego f ma=00 khz i f min=20hz oraz maksymalny błąd pomiaru df ma=0.03 %. Czas trwania pomiaru, dokładność i zakres pomiarowy można dodatkowo modyfikować zależnie od potrzeb, poprzez zmianę pojemności pamięci oraz liczby operacji OP w pętli głównej programu Temperatura 250 Temperatura w komorze [st.c] Moc agregatu Moc agregatu [ W ] Czas pomiaru [ s ] Rys.7. Wyniki zastosowania uk³adu do badania urz¹dzenia ch³odniczego. LITRTUR [] Jasik J.R., Pawłowski.: Koncepcja nowego systemu pomiarowego, bazującego na komputerze osobistym z niestandardowym interfejsem, Szkoła-Konferencja Metrologia wspomagana komputerowo, Zegrze k. Warszawy, maj 993, Referaty, tom 2/. [2] Jasik J.R., Pawłowski., Toborek K.: wuprocesorowy system z równoczesnym pomiarem parametrów sygnałów szeregu czujników o wyjściu częstotliwościowym, Konferencja CO '94, Zegrze k.warszawy, maj 994, Materiały konferencyjne tom I. [3] Jasik Jan R., Pawłowski.: Problemy zbierania i obróbki danych w komputerowym wielokanałowym systemie pomiarowym z częstotliwościowym nośnikiem informacji, Szkoła-Konferencja Metrologia wspomagana komputerowo, Zegrze k. Warszawy, maj 995, Referaty tom 2. Folie do referatu na ZKw '96 Kiekrz - Poznañ folia nr 6 / 6