Методические указания по дисциплине «Микропроцессорные устройства и системы железнодорожного транспорта» для бакалавров направлений

Микропроцессорный дешифратор кодов КПТШ

В настоящее время нашли широкое применение однокристальные микроконтроллеры, отличающиеся самостоятельностью работы, малыми габаритами, малым потреблением электроэнергии, быстродействием и дешевизной. Снижение веса аппаратуры за счёт применения микропроцессора примерно снижается в десятки раз, то же самое можно сказать о потребляемой электроэнергии. Дешевизна и малые габариты однокристальных микроконтроллеров, позволяют повысить надёжность устройств выполненных на их основе, за счёт возможности резервирования и самодиагностики.
В качестве однокристального микроконтроллера выбран PIC процессор нашедший широкое применение в системах автоматического управления. Программное обеспечение разработано на основе алгоритма работы дешифратора сигнальной точки, кодовой автоблокировки. Аппаратная часть реализована на PIC процессоре серии PIC16F84, так как он из всего семейства наиболее подходящий к нашим требованиям, а именно работает от напряжения +5В, имеет два порта ввода вывода, пятиразрядный и восьмиразрядный.

Рис.3. Временная диаграмма импульсов вырабатываемых КПТШ-5 и КПТШ-8

Анализ кодов показал, что их период следования равен 1,6с., и отличаются между собой только длительностью импульсов и их количеством (См. рис.3). В данном проекте я анализирую суммарную длительность импульсов за период 1,6с. и их количество. По полученной длительности и числу импульсов принимается решение о принятом коде.

Принимая во внимание всё выше сказанное можно выделить основные задачи алгоритма работы дешифратора числовых импульсов:

1. 
   Полученный выпрямленный сигнал процессор должен проанализировать на значение амплитуды.
   
2. 
   Если амплитуда достаточного уровня, должен запускаться таймер отсчета и длительности импульса.
   
3. 
   По полученным временным значениям программа ЦП должна проанализировать, к какому коду принадлежит данный импульс.
   

Приведённый на рис.4., алгоритм работы микропроцессорного дешифратора, удовлетворяет всем поставленным требованиям.

Рис.4. Алгоритм работы микропроцессорного дешифратора
Работать дешифратор начинает с момента приёма фронта импульса, включением таймера, отсчёта 1,6с и счётчика, считающего длительность импульсов. Полученное значение счётчика, по прошествии 1,6с, сравнивается с эталонным значением, если оно в пределах значения какой-либо кодовой комбинации, идет дальнейшая обработка сигнала, а если нет, то производится выход из подпрограммы.
При полном отсутствии сигналов, что имеет место в шунтовом режиме, включается светодиод «О».
Формирователь импульсов, КПТШ, из-за износа механических частей не может достаточно точно вырабатывать импульсы, поэтому в программу внесён разброс по измерению длительности импульса, и он произведен в произвольной форме ±0,01с, тогда, например, длительность первого импульса кода 3 задаётся в программе как 3,6≤t_з ≤3,4.
На основании вышеизложенного материала, разработана принципиальная схема микропроцессорной установки, приведённая на рис.5. Из принципиальной схемы видно, что на входы osc1 и osc2 подключён кварцевый резонатор Q на 32Кгц. С1 и С2 для нормализации работы кварца. Кнопка «Сброса» для приведения схемы в исходное состояние, а исключение эффекта дребезга контактов в схеме достигается введением элементов R1 и С3. Порт RA0-RA4 не используется и его выводы заземлены. Выводы RB0-RB4 настроены на вывод информации на светодиоды, для ограничения величины напряжения на светодиодах используются резисторы R2-R5. Выводы RВ4-RВ6 не используются и заземлены. Фильтр-ограничитель, для исключения эффекта дребезга контактов КПТШ и определение порога срабатывания, собран на элементах Ro, Co, VDo. Питание схемы осуществляется через стабилизатор КР142ЕН5А, на вход которого должно подаваться напряжение в пределах 4-15В, а с выхода снимается стабилизированное напряжение +5В.

Рис.5. Принципиальная схема установки