Цифровой и импульсный ввод данных

Цифровая информация на вход УМК подается с выхода цифровых устройств системы в виде готовых цифровых данных определенного формата.

Рисунок 9. Цифровых ввод данных от одного устройства на входе УМК

Ввод цифровых данных сводиться к чтению информации с выхода регистра D0-D7 в порт ввода УМК. Задача усложняется, если цифровых устройств на входе несколько.

Рисунок 10. Цифровой ввод данных от нескольких устройств на входе УМК

SETB P2.0

CLP P2.1

MOV A, R1

Ввод информации от нескольких регистров решается путем мультиплексирования отдельных шин данных. Для этого выходы регистров объединяются в общую шину данных УМК, подключенных к порту ввода. Чтение информации из отдельных регистров осуществляется подачей сигнала разрешения работы с выходов порта вывода на входы разрешения Е регистров.

Импульсные сигналы по своей информационной сути представляют собой кратковременные одноразрядные двоичные сигналы, при условии равенства амплитуды этих сигналов стандартному уровню УМК контроллера прием импульсных сигналов осуществляется через стандартный порт ввода, к отдельным разрядам которого присоединено несколько датчиков импульсных сигналов.

Импульсные сигналы могут подаваться от бесконтактных электронных датчиков, от конечных выключателей, блок-контактов коммутационной аппаратуры, кнопок управления, с выходов компараторов пороговых устройств и т.п.

Поступающие с импульсных датчиков сигналы сильно различаются по длительности. Например, блок-контакт пускателя может быть замкнут несколько часов, пока работает устройство. С другой стороны датчик (электронный) частоты вращения выдает импульсы длительностью несколько десятком микросекунд. Различаются импульсы и по частоте следования: сигнал аварийного отключения действует очень редко, с другой стороны тот же импульсный датчик может выдавать в секунду серию в 10ч100 ТКИ импульсов.

Отдельные источники импульсных сигналов подключаются к отдельным разрядам порта ввода. При большом числе таких датчиков с однотипным характером сигналов их можно подключить к одному разряду порта ввода через мультиплексор, либо через аналогово-цифровой коммутатор.

Такие источники импульсных сигналов как фотодатчик (1), кнопка управления (2), фиксатор коротких импульсов на триггере (3) подключен к отдельным разрядам порта ввода. Сигналы состояния блок-контактов (4) могут подключаться на отдельный разряд порта через коммутатор SW. Для ввода серий импульсов, например, от датчика частоты вращения (5) их необходимо предварительно посчитать либо с помощью автономного счетчика, либо с помощью встроенного счетчика-контроллера и ввод информационного параметра в этом случае соответствует цифровому вводу.

В зависимости от свойств сигнала, т.е. его длительности и частоты следования и способа его обработки в УМК различают статический и динамический ввод данных.

Статический ввод служит для опроса и приема двоичных сигналов, не подлежащих хранению. При этом регистрируются лишь те сигналы, которые поступают на входы порта в момент программного опроса в виде статических значений логического нуля или логической единицы.

Рисунок 12. Статический ввод данных

Динамический ввод с формированием сигнала прерывания. Применяется в том случае, когда необходимо фиксировать момент изменения сигнала, т.е. его фронт или спад.

Рисунок 11. Импульсный ввод данных

Для организации динамического ввода используют внешние входы прерывания в МК51 (INT0, INT1), которые могут быть запрограммированы на фиксацию среза. Если число источников прерывания невелико (не более 2-х), то их входы подключаются непосредственно к INT0, INT1.

Применение: для организации четного сигнала прерывания от источников к их выходам подсоединяются фильтры подавления помех и компаратор для восстановления четного фронта среза.

Рисунок 13. Динамический ввод данных, если число источников прерывания не превышает 2-х

Если число источников прерывания велико, т.е. превышает число входов прерывания контактора, то выходы датчиков могут объединяться с помощью логики “ИЛИ” для получения общего для всех источников сигнала прерывания.

Недостаток: одинаковый приоритет всех источников прерывания, поэтому для определения реального источника подавшего запрос прерывания в подпрограмму обработки прерывания через порт ввода читается состояние всех датчиков.

Рисунок 14. Динамический ввод данных, если число источников прерывания больше 2-х

Цифровой ввод обычно осуществляется через порт ввода УМК в регистр внешнего устройства и процедура аналогична записи операнда в ячейку памяти внешнего ОЗУ.

Рисунок 15. Цифровой вывод данных

Если число внешних устройств велико, то входы всех внешних регистров объединяются на общую шину данных контроллера и запись информации в них осуществляется путем демультиплексирования выходной шины данных.

Рисунок 16. Цифровой вывод о нескольких внешних устройств

Процедура демультиплексирования осуществляется подачей сигнала разрешения Е со второго порта УМК на один из регистров, после чего данные D0-D7 записываются в регистр.

Импульсный ввод информации осуществляется по отдельным разрядам порта ввода. При этом формирование сигнала управления может производиться по отдельным битам портов, либо в виде группы логически взаимосвязанных битов (в виде полного байта), например для управления тиристорами.

Импульсные сигналы используются для управления:

а) исполнительными двигателями типа шаговых;

б) коммутационной аппаратурой (реле);

в) силовыми полупроводниковыми ключами (тиристорами, транзисторами);

г) индикаторными устройствами (лампа, светодиод);

д) элементами цифровой логики, расположенными на объекте.

Как и при вводе данных различают:

1) статический вывод, когда выдаваемый сигнал храниться в регистре порта до тех пор пока в него не будет записано новое значение;

2) динамический вывод, когда выходной сигнал появляется на короткий интервал времени, а реальная продолжительность сигнала управления исполнительного устройства задается отдельной внешней схемой задержки времени.

Буфер - элемент согласования выходных параметров поров УМК с параметрами управления исполнительного органа, при этом происходит согласование по току и по напряжению, выходному сопротивлению.

Для IGBT и МОП транзисторов существуют драйверы управления (содержат встроенную защиту, позволяющую поднимать уровень напряжения).

Рисунок 17. Импульсный вывод данных