МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

Кафедра ПР-1 "Приборы и информационно-измерительные системы"

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой

____________(Слепцов В.В.)

«___»_________2010г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению курсового проекта

по дисциплине 2122 "Конструирование измерительных приборов"

Обсуждены на заседании кафедры

(предметно-методической секции)

«__»___________2010г.

Протокол № __

МГУПИ – 2010.

С О Д Е Р Ж А Н И Е

1 Микропроцессорные приборы как объект проектирования……...…3

2 Цели и задачи курсового проектирования……………………………5

2.1 Выбор темы курсовой работы…………………………………………..6

2.2 Темы курсовых проектов…………………………………………….7

2.3 Подготовка плана курсового проекта……………………………….8

2.4 Рекомендации по содержанию и объему курсового проекта……...8

2.4.1 Введение…………………………………………………………….8

2.4.2 Обзор по решаемой проблеме……………………………………..9

2.4.3 Конструкторский раздел…………………………………………...9

2.4.4 Заключение и выводы……………………………………………..10

2.4.5 Список использованной литературы…………………………….10

2.4.6 Приложения……………………………………………………….11

2.4.7 Рекомендации по оформлению и защите проекта……………...11

3 Пример оформления курсового проекта……………………………14

4 Литература ...........................................................................................14

1 Микропроцессорные приборы как объект проектирования

Современные аналого-цифровые микропроцессорные приборы (МПП) представляют собой за­кон­ченные устройства, осуществляющие взаимодействие с объектом измерения, ис­следова­ния или управления и с человеком-оператором и (или) системой сбора и обработки информа­ции. Такие при­боры строятся на основе аналоговых входных элементов и цифровых преобра­зующих и выходных элементов с жестко закрепленными или программируемыми функциями. Применение микропроцес­соров в приборах обеспечивает существенное улучше­ние их техни­ческих характеристик, а также придает приборам новые качества:

- адаптацию к измеряемому сигналу путем автоматического выбора диапазона измере­ний, норма­лизации сигналов, уменьшения влияния неинформативных паразитных парамет­ров, иденти­фикации объектов измерения и их характеристик и т.п.;

- совмещение процессов измерения, преобразования формы информации и ее обра­ботки по ал­го­ритмам, которые ранее не использовались из-за сложностей аппаратной реали­зации;

- улучшение взаимодействия с человеком-оператором за счет представления результа­тов изме­ре­ния в наглядной и удобной форме, обеспечения программных режимов работы прибора, уп­роще­ния процессов регулировки, настройки, контроля, интерпретации нестан­дартных ситуа­ций и т.п.

Все эти положительные качества наиболее успешно могут быть реализованы в програм­ми­руемых МПП. Их принципиальной осо­бенностью является многофунк­цио­нальность и возможность расширения и смены выполняе­мых функций практи­чески без измене­ний в составе аппаратных средств. Для программируе­мых МПП характер­ным является наличие в их структуре единого центрального ядра, которое осуществляет все функции по формированию сигна­лов управления и цифровой обработке информации. Та­ким ядром в составе прибора является мик­ропроцессорный контроллер (МК)

На рисунке 1.1- показана укрупненная структурная схема прибора, где все пояснения даны в под рису­ночных надписях.

ПП —первичный преобразователь; ВП - вторичный преобразователь; ИС - измери­тельная схема; УСО - устройство связи с объектом; МК - микроконтроллер; СУИ — система управления индикацией; ПИУ - панель индикации и управления; СУП - система управления прибором; КИП - комбинированный источник питания.

Рисунок 1.1 -Укрупненная структурная схема прибора

МК в составе МПП используется для решения разнообразных задач, которые можно разбить на пять основных групп задач:

1 Управление последовательностью функционирования МПП путем выдачи управ­ляющих воз­действий на все компоненты прибора, изменения структуры и функций прибора при от­казах его блоков, переключения на различные алгоритмы управления прибором;

2 Контроль за работой подсистем прибора и диагностика неисправностей с их после­дующей ло­кализацией;

3 Обработка информации в цифровой форме, в том числе, калибровка прибора, кор­рекция систе­матических погрешностей, компенсация случайных ошибок, сжатие информа­ции, ее восстановле­ние, получение достоверных оценок, прогнозирование и интерполяция, формиро­вание управляющих сигналов и другие действия, которые могут быть формализованы и про­граммно реализованы;

4 Организация связи с человеком-оператором, т.е. представление информации в удоб­ной и обо­зримой для человека форме, освобождение человека от рутинных операций (настройки, вычисле­ний и др.), использование функционально-программируемой клавиатуры для упро­щения управления прибором и т.п.;

5 Сопряжение с системой и другими приборами за счет реализа­ции разнообразных ин­тер­фейс­ных Функций, адаптации к вход­ным сигналам и прочее.

Ядро прибора в виде МК позво­ляет реализовать все перечис­ленные функции. С помощью дешифратора адреса (ДА) выбирается нужный номер аналого­вого канала из числа тех каналов, которые могут быть под­ключены к аналого­вому мультип­лексору. Сигнал с выхода мультиплексора поступает на измерительный усилитель ка­нала (ИУ) коэффициент усиления которого может программно изменяться, за счет чего достига­ется масштабирование входных сигналов. С выхода ИУ сигнал поступает на аналоговое запо­минающее устройство (АЗУ), а затем - на вход аналого-цифро­вого преобразователя (АЦП) управление кото­рым осуществляется МВ через соответствующую интерфейсную схему. С вы­хода АЦП снимается сигнал в цифровой форме и поступает в МК, где производится требуемая обработка в соответствии с выбран­ными алгоритмами. Человек-оператор может вмешиваться в процесс измерения и обработки инфор­мации с помощью кла­виатуры ручного управления. Рассмотренные МПП могут иметь не­сколько аналоговых вход­ных преобразователей, которые, как правило, конструктивно отделены от цифровой части прибора и соединяются с ней специаль­ными линиями связи.