Сборник технических статей

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта
Главная Метрология, стандартизация и сертификация Микропроцессоры и микро-ЭВМ в цифровых измерительных приборах

Микропроцессоры и микро-ЭВМ в цифровых измерительных приборах

Печать

Развитие техники все больше повышает требования к метрологическим характеристикам измерительных средств, к автоматизации процессов измерения и обработки измерительной информации, к обеспечению возможности сопряжения отдельных измерительных средств в ИИС. Удовлетворение этих требований путем синтеза для каждого цифрового измерительного прибора (ЦИП) специальных устройств с жесткой структурой на базе цифровых логических схем малой и средней степеней интеграции ведет к резкому усложнению самих ЦИП, снижению их надежности, сильному увеличению материальных и временных затрат на их проектирование и изготовление и практически сдерживает их дальнейшее развитие. Синтез указанных устройств в виде специализированных БИС, как правило, также оказывается экономически не целесообразным, так как проектирование и изготовление таких БИС может быть оправдано лишь при очень большой серийности (как, например, для электронных часов, калькуляторов).

Появление микропроцессоров (МП), являющихся универсальными и поэтому в силу большой серийности достаточно дешевыми БИС, позволяет создавать также достаточно дешевые микро-ЭВМ, которые могут непосредственно встраиваться в цифровые измерительные приборы и производить всю логическую и математическую обработку цифровой измерительной информации программными методами. При этом микро-ЭВМ может выполнять функции управления процессом измерения (контроллера), математической обработки измерительной информации (вычислителя-калькулятора) или преобразования информации к виду, необходимому для отображения на средствах индикации и регистрации, а также для передачи на внешние устройства в автоматизированных измерительных комплексах в соответствии с требованиями интерфейса.

Микро-ЭВМ создаются на основе МП и ряда вспомогательных БИС (ввода — вывода, интерфейсных, приоритетного прерывания и др.), образующих микропроцессорный комплект (МПК), а также БИС запоминающих устройств (ЗУ), включающих оперативные, постоянные и перепрограммируемые ЗУ (ОЗУ, ПЗУ, ППЗУ). Так, промышленностью выпускается ряд микро-ЭВМ семейств «Электроника С5», «Электроника НЦ», «Электроника 60» и других, среди которых имеются модификации в многоплатном, одноплатном и, последнее достижение интегральной технологии, в однокристальном исполнении. Среди существующих МПК следует выделить серии К580, К587, К589, которые различаются быстродействием, потребляемой мощностью, организацией команд и позволяют решать широкий круг задач. Малые габариты, экономичность, надежность и достаточная дешевизна МП и микро-ЭВМ способствуют их быстрому внедрению в  цифровые измерительные приборы. Важнейшим достоинством использования программных методов является то обстоятельство, что функции одной и той же микро-ЭВМ могут достаточно легко изменяться при соответствующем изменении программы путем смены ПЗУ или перепрограммирования ППЗУ. При этом схема самой микро-ЭВМ может быть в известной степени минимизирована в соответствии с решаемой задачей путем установки ЗУ лишь необходимого объема, установки необходимого числа БИС ввода — вывода и пр.

Таким образом, одна и та. же микро-ЭВМ может использоваться в самых разнообразных  цифровых измерительных приборах и выполнять различные функции, достаточно лишь ввести в нее соответствующую программу. Это, во-первых, позволяет значительно сократить время и материальные затраты на разработку и изготовление новых ЦИП и приводит к их значительному упрощению, удешевлению и увеличению надежности. В частности, в настоящее время считается, что цифровое устройство, содержащее около 50 корпусов малой и средней степеней интеграции, экономически целесообразнее выполнить на МП. Этот чисто количественный критерий уже может служить основанием для использования МП. При этом МП может использоваться самостоятельно (как, например, в качестве устройства управления в АЦП поразрядного уравновешивания), так и в составе соответствующей микро-ЭВМ.

Во-вторых, наличие в составе  цифровых измерительных приборов микро-ЭВМ с ее способностью проведения сложной обработки измерительной информации и автоматического управления процессом измерения позволяет реализовать сложнейшие алгоритмы измерения, ранее невозможные из-за технических трудностей. Поэтому можно утверждать, что современные ЦИП нельзя создать оптимальным образом без учета тех возможностей, которые даёт использование в них МП и микро-ЭВМ.