CC BY
7
УДК 004.89:656.13
Гаврилов А. Г. ст. преподаватель кафедра КиТС
Чистопольский филиал «Восток» КНИТУ-КАИ
Россия, г. Чистополь
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ
РАБОТОЙ СВЕТОФОРА
Аннотация
В работе представлена автоматизированная системы построенная с применением микропроцессорной техники, основными функциями которой являются переключение сигналов, автоматическое управление работой светофора при неисправных лампах и вывод данных на пульт управления в режиме реального времени.
Ключевые слова: микропроцессор, светофор, сигнал, лампа, контроль, система, алгоритм.
Gavrilov Artem Gennadyevich art. lecturer of the department KiTS Chistopolfilial "Vostok" KNITU-KAI
Russia, Chistopol AUTOMATED SYSTEM CONTROL AND MANAGEMENT OF
TRAFFIC LIGHTS
Abstract
The paper presents an automated system built using microprocessor technology, whose main function is to switch signals, the automatic control of traffic lights work when a lamp failure and output to the control room in real time.
Keywords: microprocessor, traffic light, signal, lamp, control, system, algorithm.
В настоящее время практически невозможно представить какую-то отрасль науки и производства, в которой бы не использовались микропроцессоры (МП).
Универсальность и гибкость МП как устройств с программным управлением наряду с высокой надежностью и дешевизной позволяют широко применять их в самых различных системах управления для замены аппаратной реализации функций управления, контроля, измерения и обработки данных.
Системы, создаваемые на микропроцессорах, позволяют реализовывать разнообразные по сложности выполняемых функций устройства управления - от простейших микроконтроллеров несложных приборов и механизмов до сложнейших автоматизированных систем управления в реальном времени.
Внедрение МП в контрольно-измерительную аппаратуру позволяет повысить точность измерений, надежность, расширить функциональные возможности приборов и обеспечивает выполнение следующих функций: калибровка, коррекция, контроль и управление измерительным комплексом,
принятие решений и обработка данных, диагностика неисправностей, индикация, испытание и проверка приборов.
Автоматизированная система контроля и управления за работой светофора позволит следить за состоянием ламп светофора, что позволит вовремя обнаружить и исправить неполадку.
Разрабатываемый прибор управления, построенный с применением микропроцессорной техники, помимо основной задачи переключения сигналов, позволят реализовать следующие функции:
• Самостоятельно переключать сигналы;
• Сигнализировать и автоматически останавливать работу светофора при неисправных лампах;
• Выводить данные о негорящих лампах на пульт управления.
Основной задачей микропроцессорной системы является переключение
сигналов, и контроль за работоспособностью ламп.
ягпгт
Т ЦП ЗУ
ППА
А В С
1 ич™ ПК
I_!_I -
Рисунок 1 - Структурная схема прибора
Структурную схему данного прибора можно условно разбить на 4 блока:
1. Центральный процессорный блок (ЦПБ) - является наиболее важным функциональным блоком, выполняющий функции управления работой всей системы. В состав ЦПБ входят следующие элементы:
- Генератор тактовых импульсов предназначен для управления ЦП и периферийными устройствами;
- Микропроцессор - является программируемой универсальной БИС. Она выполняет следующие функции в данной микропроцессорной системе: считывание информации, выполнение над ней логических операций, анализ полученного результата и запись его в память.
- Буфер шины адреса - предназначен для увеличения нагрузочной способности выводом микропроцессорных БИС. Кроме того, он обеспечивает отключение модулей в нужные моменты времени от общей шины.
- Буфер данных - служит для подключения к магистрали внешнего устройства. Буферные регистры способны хранить данные [3].
2. Блок памяти - обеспечивает хранение информации, принимаемой или
выдаваемой по командам микропроцессора. Включает в себя такие элементы:
- Оперативное запоминающие устройство - предназначено для записи и считывание данных, а также для их временного хранения.
- Постоянное запоминающее устройство - предназначено для хранения программы микропроцессора и других начальных установок, необходимых для работы микропроцессорной системы.
- Дешифратор адреса - выбор микросхем, с которой в данный момент времени будет работать микропроцессор.
3. Блок выполнения системных функций.
- Таймер, обеспечивает запрос на прерывание с частотой 50 Гц, по которому производится обработка программы прерывания.
- Параллельный интерфейс - программируемое устройство ввода/вывода параллельной информации, применяется в качестве элемента ввода/вывода общего назначения, сопрягающего различные типы периферийных устройств с магистралью данных микропроцессорных систем.
- УСАПП - универсально - асинхронный приемопередатчик, предназначен для аппаратной реализации последовательного протокола обмена между микропроцессором или другим устройством, способны запрограммировать данную микросхему на требуемый режим работы, и каналами последовательной передачи дискретной информации.
4. Блок ПУ - содержит пульт управления, с которого осуществляется управление устройством, а также его настройка[2].
Все узлы устройства связаны общей магистралью. Магистраль включает в себя шину данных, шину адреса и шину управления. Подключение устройств к системной шине выполняется не непосредственно, а через специальные интерфейсные модули и схемы сопряжения. Это необходимо для согласования по нагрузке и трансляции сигналов управления. Интерфейс в целом можно определить как среду взаимодействия основных компонентов системы - процессора, память, внешние устройства. В данной структурной схеме на контроллер возлагается основная нагрузка. Основной его задачей является точный отсчет времени, кроме этого контроллер обрабатывает сигналы с внешних устройств, работает с памятью, выводит данные на индикаторы. Пульт управления основное средство ввода информации пользователем. В данном случае он необходим для организации управления и контроля во время работы светофора. Для сопряжения с персональным компьютером воспользуемся последовательным интерфейсом ЯБ-232С. Главным преимуществом данного интерфейса является возможность передачи данных между устройствами, удаленными на большие расстояния[1].
Назначение процессорного блока организовывать работу устройства. В его задачу входит инициализация микросхем, работа с памятью, выполнение арифметических операций, управляет вводом и выводом информации. Память состоит из оперативной и постоянной. В оперативной памяти находятся результаты выполнения вычислений процессора. В постоянной памяти
хранятся программа инициализации (установка в начальное состояние аппаратуры ПК, программная настройка контроллера прерываний, адаптеров, таймера, программа управления вводом-выводом). Таймер предназначен для генерации времязадающих функций, программно-управляемых временных задержек с возможностью программного контроля их выполнения. Управление ввода-вывода обеспечивает вывод информации на персональный компьютер, а также обрабатывает сигналы ПК и лампочек.
Алгоритм работы микропроцессорной системы представляет собой последовательность операций или действий, по которой происходит обработка данных и команд центральным процессором, для получения необходимого результата функционирования системы. Алгоритм основных выполняемых действий сведен в цикл (основной цикл программы) который можно описать следующим образом:
• Инициализация БИС;
• Настройка текущего времени;
• Вывод информации на ПК;
• Опрос УСАПП.
Приведем блок-схему основного цикла программы.
Начапо
Инициализация БИС
Чтение сигналов сУСАПП
Да Есть
сигнал?
Определение времени горении памп
1
Программирование таймере
Формирование сигналов на пампы
Чтение сигналов с УСАЛП
Конец
Рисунок 2 - Алгоритм работы прибора После инициализации устройств начинается цикл опроса УСАПП. В зависимости от заданных режимов выполняет действия определенные в прошивочной программе устройства. Определение не горящей лампы
Нет
. Нет
RESET Да
производиться с помощью программы прерывания. Прерывание заставляют микропроцессор временно прекратить выполнение текущей программы и перейти к выполнению программы обработки прерывания, которая считается более важной или срочной. Корректировка времени горения ламп осуществляется программным путем [1]. Блок - схема программы прерывания изображена на рис. 3.
Начало
|
Чтение сигнала с канала В
Определение негорящей пампы
Вывод данных через УСАПП на ПК
Конец
Рисунок 3- Алгоритм программы прерывания
Вначале происходит программирование таймера на горение зеленого цвета. Если время горения не пришло, то таймер снова программируется и проверяет. Если же пришло время горения зеленого, то он загорается, и таймер начинает программироваться на горение желтого цвета. Если время не пришло, то таймер снова программируется и проверяет. Если же пришло время желтого то он загорается и таймер программируется на горение красного сигнала светофора, если время горения красного не настало таймер снова проверяет, если настало, то загорается красный, и действия повторяются [2].
Кроме того, в системе предусмотрен контроль перегорания ламп, что обеспечивается с помощью имитатора внешних воздействий. В случае, если из строя выходит лампа красного или зеленого света, светофор автоматически переходит в режим мигания. Если же перегорает и лампа желтого света, то светофор выключается и может быть включен только после, замены ламп.
Данная автоматизированная системы не требует для подключения никаких дополнительных устройств и имеет достаточно гибкое, легко настраиваемое под конкретные потребности программное обеспечение.
Также система обладает высокой гибкостью и возможностью перестройки программного алгоритма действия с минимальными аппаратными доработками.
Использованные источники: 1. Пухальский Г. И. Проектирование микропроцессорных систем. Учебное
пособие для вузов. ВУЗ, 2001.-544с.
2. Новожилов Б.М. Микропроцессоры и их применение в системах управления. МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2014.-275с.
3. Микушин А., Сажнев А., Сединин В. Цифровые устройства и микропроцессоры, БХВ-Петербург, 2010.-832с.
Галиуллина Р.Р. магистрант ФГБОУВПО УГАТУ РФ, г. Уфа
НАМЕРЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ ПРОДОЛЖИТЬ ОБУЧЕНИЕ ПОСЛЕ ПОЛУЧЕНИЯ СРЕДНЕГО ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ (ПО ДАННЫМ СТАТИСТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН)
Ключевые слова: экономика, образовательные учреждения, статистка, социальная сфера общества.
Аннотация: Объект исследования - система образования. Анализ статических данных о намерении продолжения обучения в специальных и высших учебных заведениях.
Комплексное наблюдение условий жизни населения, проводимое с 2014 года с периодичностью один раз в два года во всех субъектах Российской Федерации является составной частью системы федеральных статистических наблюдений по социально-демографическим проблемам. Главная его особенность состоит в получении данных о пользовании услугами и удовлетворенности функционированием учреждений социальной сферы.
Образование является тем фактором, который во многом определяет уровень жизни населения и социальную стабильность в стране. В связи с этим, основной задачей исследования являлось оценить отношение граждан к существующей системе образования в Республике Башкортостан.
Как показывают данные наблюдения, 75 % учащихся выпускных классов собираются продолжить обучение. Меньше 4 % опрошенных подростков не собираются продолжать образовательный процесс. Важно отметить, что около 70 % респондентов в возрасте от 15 до 18 лет собираются поступать в высшие профессиональные учреждения. Данные показатели свидетельствуют о том, что современная молодежь стремиться к получению именно высшего образования.
Таблица 1.
Все респонденты в 15-18 19-21
возрасте 15-23 лет лет лет
Собираются продолжить 51,3% 75,0% 36,5%
обучение
Не собираются продолжать 23,7% 3,6% 36,5%
обучения
Не определились 25% 21,3% 27,0%
В сложившейся ситуации у населения возрастает потребность в
