Файл: Разработка программы обработки данных.docx

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Московский государственный технический университет имени Н.Э.
Баумана (национальный исследовательский университет)»
(МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Факультет ИУ – «Информатика и системы управления»

Кафедра ИУ-3 – «Информационные системы и телекоммуникации»

Отчёт по домашнему заданию № 3
по дисциплине «Методы и средства проектирования информационных
систем и технологий»
на тему «Разработка программы обработки данных»
Задание №18
Устройство допускного контроля 10А10
Студент группы ИУ3-71Б О.А. Мурашкин

20.01.23

Профессор кафедры ИУ-3 В.С. Выхованец

Москва, 2023

Содержание

1 Информационный элемент

Темой домашнего задания является разработка и расчет схемы подключения устройства допускового контроля 10A10 [1] к микроконтроллеру MSP430FG4618 [2].

10A10 представляет собой выпрямительный диод. Отличительная способность диода - передавать электрический ток только в одном направлении с возможностью преобразовывать переменный ток в постоянный.

По своим техническим характеристикам диод 10A10 является современным маломощным выпрямительным устройством.Сделан из кремния с диффузной конструкцией перехода.

Технические параметры 10A10 позволяют говорить о нём как о специализированном выпрямительном диоде, разработанном для сетей высокого переменного напряжения с рабочей частотой до 60 Гц. Основные предельно допустимые характеристики для 10A10:

• 
  пиковое обратное импульсное напряжение — до 1000 В;
  
• 
  максимальный прямой выпрямленный ток — до 10 А;
  
• 
  диапазон рабочих температур от минус 55 до плюс 150 °C
  

Внешний вид диода10A10 приведена на рисунке 1.


Рисунок 1 – Внешний вид диода 10A10

2 Схема электрическая принципиальная устройства

Рисунок 2 – Принципиальная схема

---

Согласно требованию задания необходимо разработать устройство, которое будет определять годность диода 10A10 по значению тока утечки. Для измерения тока утечки используется токосъемный резистор R1.

Для повышения точности и разрешающей способности измерения в схеме используется неинвертирующий усилитель на операционном усилителе, встроенном в микроконтроллер.

Резисторы R2 и R3 задают коэффициент усиления операционного усилителя. Для подачи питания на диод используется реле K1. Для переключения реле используется полевой транзистор VT1.

Диод VT2 служит для ограничения электродвижущей силы самоиндукции в катушке реле. Так как по техническому заданию задано напряжение питания 24В, необходимо использовать для питания микроконтроллера стабилизатор напряжения на 3В.

3 Схема взаимодействия программ

Для минимизации времени работы микропроцессора по измерению емкости использованы контроллер прерываний, канал прямого доступа к памяти, таймер, аналого-цифровой преобразователь.

На рисунке 3 показана схема взаимодействия программ устройства, которая отображает пути активации процессов программы и взаимодействие с запоминающимися устройствами данных.


Рисунок 3 – схема взаимодействия программ

Процессы активируются путем прямого запуска (рисунок 4, а), при передаче и получении сообщений (рисунок 4, б), путем вызова точки входа (рисунок 4, в), через прерывание (рисунок 4, г), для указания взаимодействия с запоминающимися устройствами используются линии со стрелкой (рисунок 4, д).



Рисунок 4 – Активация процессов и взаимодействие с устройствами

В разрабатываемой информационной системе используются прерывание таймера ISR1 и предопределённый процесс прямого доступа к памяти K1 и процесс обработки данных F. Также используются процедура обработки прерываний ISR1, вызываемая по завершении блочной пересылки канала прямого доступа к памяти. Процедура PI используется для конфигурирования и начальной инициализации устройств. Для запуска процесса приема данных каналом K1 служит процедура PR.

---

Основные устройства информационной системы – это таймер Б, задающий тактовые сигналы протокола передачи SPI и аналого-цифрового преобразователя ADC.

Сначала процедура инициализации PI конфигурирует все компоненты системы. Настраивает Таймер Б (T1) для передачи данных, SPI для передачи данных на микросхему, АЦП (ADC) для измерения значений на измеряемом диоде и на микросхеме; таймер ТВ1 для генерирования прерываний, повторяющихся в определенный промежуток времени; канал ПДП K1 – для передачи значения из регистра TA1 в буфер В1. Далее процессор погружается в сон до прерывания от ТВ1.

Процедура инициализации после конфигурирования устройств вызывает процедуру запуска приема PR, а также запускает процесс обработки данных F. Активация процесса K1 осуществляется процедурой PR путем инициирования блочной пересылки данных каналом прямого доступа к памяти. По завершении блочной пересылки канал вызывает процедуру обработки прерывания ISR1, которая передает сигналы процессу обработки F о необходимости смены обрабатываемых буферов.

4 Описание алгоритма обработки данных

Алгоритм обработки данных подразделяется на шесть частей: процедуру обработки прерываний таймера ISR1, процедуру обработки прерываний таймера ISR2, функцию инициализации PI, функцию запуска приема данных PR, функцию запуска приема данных PT, процедуру обработки данных F.

4.1 Функция инициализации PI

1. 
   Остановка сторожевого таймера.
   
2. 
   Настройка модуля тактирования.
   
3. 
   Настройка входов-выходов
   
4. 
   Инициализация таймера T1 в режим ШИМ для порта Р1.
   
5. 
   Инициализация аналого-цифрового преобразователя ADC.
   
6. 
   Инициализация канала прямого доступа к памяти К1
   
7. 
   Вызов процедуры запуска приема PR.
   
8. 
   Глобальное разрешение прерываний.
   
9. 
   Передача управления процессу обработки данных F
   

4.2 Процедура обработки прерываний ISR1

1. 
   Очистка флага прерывания канала К1
   
2. 
   Передача сообщения процессу обработки данных F
   
3. 
   Возврат из прерывания.
   

4.3 Процедура запуска приема PR

1. 
   Запуск канала прямого доступа к памяти K1
   
2. 
   Настройка и запуск аналогово-цифрового преобразования по триггеру от таймера Т1.
   
3. 
   Возврат из функции
   

4.4 Процесс обработки данных F

1. 
   Переход в спящий режим и ожидание сообщения от обработчиков прерывания ISR1.
   
2. 
   Считать данные из буфера B1.
   
3. 
   Вычислить ток утечки диода
   
4. 
   Вывести значение на индикатор LCD
   
5. 
   Перейти к шагу 1.
   

---

Список литературы

[1] 1N4007: Liu Shunlin, Cao Xiaosheng and Ma Yibo, Design and Analysis on Feedback Energy Loss of RCD Clamping Flyback Converters, Proceedings of the CSEE, 2010. – 33 с.

[2] MSP430x461x. Mixed Signal Microcontroller. – Texas Instruments, 2009. – 95 p.

---