Программно-аппаратный комплекс для проведения специальных комплексных проверок электронных устройств

3.4 Общее программное обеспечение

3.4.1 В устройствах управления физической установкой (контроллерах) на основе микро-ЭВМ аппаратурные средства и программное обеспечение существуют в форме неделимого аппаратно-программного комплекса. При проектировании контроллеров приходится решать одну из самых сложных задач разработки, а именно задачу оптимального распределения функций контроллера между

аппаратурными средствами и программным обеспечением. Решение этой задачи осложняется тем, что взаимосвязь и взаимовлияние аппаратных средств и программного обеспечения в микропроцессорной технике претерпевают динамичные изменения. Если в начале развития МП-техники определяющим было правило, в соответствии с которым аппаратные средства обеспечивают производительность, а программное обеспечение – дешевизну изделия, то в настоящее время это правило нуждается в серьезной корректировке.

Так как МК представляет собой стандартный массовый (относительно недорогой) логический блок, конкретное назначение которого определяет пользователь с помощью программного обеспечения, то с ростом степени интеграции и, следовательно, функционально-логических возможностей МК резко понижается стоимость изделия в пересчете на выполняемую функцию, что в конечном итоге и обеспечивает достижение высоких технико-экономических показателей изделий на МК. При этом затраты на разработку программного обеспечения изделия в 2 – 10 раз превышают (за время жизни изделия) затраты на приобретение и изготовление аппаратных средств.

Структурная схема программного обеспечения ПАК приведена на рисунке 3.3. Общее программное обеспечение ПАК состоит из программного обеспечения ПК и программного обеспечения адаптера. Более подробное описание этих блоков приводится ниже.

3.4.2 Программное обеспечение адаптера.

Программное обеспечение (ПО) адаптера включает в себя:

– ПО обмена данными;

– ПО обработки информации;

– тестовое ПО.

ПО обмена данными выполняет следующие функции:

– обеспечивает прием/передачу данных от персонального компьютера по последовательному порту;

– обеспечивает обмен данными с объектом тестирования по параллельно-последовательному интерфейсу;

– выполняет функцию согласования скоростей приема/передачи данных между ПК, адаптером и объектом тестирования.

Рисунок 3.3 – Структурная схема программного обеспечения программно-аппаратного комплекса

ПО обработки информации выполняет действия над данными (чтение/запись в ОЗУ, математическая и логическая обработка), необходимые для согласования персонального компьютера и объекта тестирования.

Тестовое программное обеспечение выполняет проверку работоспособности системы, в частности обеспечивает тестирование ОЗУ, проверку отдельных каналов параллельно-последовательного интерфейса связи с объектом тестирования, проверку последовательного порта связи с персональным компьютером. Все программное обеспечение адаптера написано на языке ASM MK-51.

3.4.4 Программное обеспечение персонального компьютера.

ПО ПК включает в себя:

– стандартное ПО;

– интерфейс пользователя;

– ПО обмена и обработки данных.

Стандартное ПО персонального компьютера должно содержать: BIOS, DOS версии 6.22. Для обеспечения удобства использования интерфейса пользователя, в составе стандартного ПО могут использоваться Norton Commander версии 5.00 и Windows версии 3.11.

Программа-интерфейс пользователя выполняет следующие функции:

– обеспечивает ввод/вывод данных, необходимых для управления процессом проверки;

– выполняет обработку данных, вводимых пользователем и получаемых от адаптера в соответствии с задачами управления.

3.5 Расчетная часть

3.5.1 Произведем расчет функционального узла адаптера – измерительной схемы [1] на трех операционных усилителях [2], которая показана на рисунке 3.4.

Схема, представленная на рисунке 3.4, построена так, что она усиливает только разность напряжений, поданных на её входы, и не реагируют на синфазное напряжение. Представляет собой дифференциальный усилитель на каждый вход, которого поступает сигнал с операционных усилителей, включенных как неинвертирующие повторители. Данная схема предназначена для измерения разности потенциалов между двумя точками электрической цепи (контакты ключей ВУ). Для измерения напряжения на контактах ключа необходимо чтобы усиление дифференциального сигнала было намного больше усиления синфазного сигнала, в этом случае коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС) будет максимальным.

Рисунок 3.4 – Измерительная схема на трех операционных усилителях

При выполнении соотношения R4R7 = R5R6, достигается оптимальный КОСС и Uвых = (U/1 – U/2)R5 / R4 Напряжение на резисторе R1 составляет

U1 – U2. Отсюда следует, что U/1 – U/2= (1+(R2+R3/R1))(U1 – U2), тогда

Так как необходимо проверить сопротивление цепи при замкнутом или разомкнутом ключе (разомкнут – R > 106 Ом, замкнут – R < 0,5 Ом) и обеспечить согласование с логикой КМОП (так как сигнал с выхода операционного усилителя поступает на входы микросхемы 1554 КП7 – мультиплексор), то с помощью подбора резисторов определяем нужный коэффициент усиления. Необходимо обеспечить R < 0,5 Ом при токе в 1А, входной уровень нуля для КМОП < 0,3 Uпит, то есть 0,3 · 5 = 1,5 В, следовательно Кд = 1,5 В / 0,5 Ом · 1 А = 3. Входной уровень единицы для КМОП > 0,7 Uпит, то есть 0,7 · 5 В = 3,5 В, если измеренное напряжение ≥ 3,5 В, то ключ разомкнут и сопротивление можно считать достаточно высоким.

Итак, (3.1)

Обычно выбирается R2 = R3 и R4 = R5 = R6 = R7.

Типичное значение сопротивления R1 не менее 1 кОм, чтобы исключить перегрузку источника сигналов (потребление от него чрезмерно большого тока). Для соблюдения равенства в формуле (3.1) необходимо чтобы выполнялось соотношение R2 + R3 = R1, следовательно, выбираем в качестве резисторов R1, R2, R3 резисторы типа C2-33H-0,125-1 кОм +5%-А-Д-В.

Типичное значение сопротивлений R4 и R6 составляет около 10 кОм. Выбираем в качестве резисторов R4 = R6 = R5 = R7 резисторы типа C2-33H.

3.5.2 Произведем расчет функционального узла адаптера [3] – схемы подачи питания на ВУ, приведенной на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 – Транзисторный каскад для управления реле

Основу схемы составляют транзистор VT1 (КТ3107А) и транзисторная матрица DA1 (1HT251) работающие в режиме насыщения как переключающие элементы и управляющие реле. Микросхемами 1554ИР23 (регистры) осуществляющие выбор одного из 16 таких каскадов. Для того чтобы замкнуть контакт реле, необходимо записать в соответствующую ячейку регистра логический «0» (уровень напряжения логического нуля – 1,5 В). Тогда входное напряжение или потенциал точки 1 равен 1,5 В, а входной ток равен 2 мА (I R1 =2 мА). Напряжение в точке 2 (на базе VT1) при открытом переходе база-эмиттер составляет 4,4 В.

 Скачать реферат