컴퓨터 계측 및 제어

영남대학교 기계공학부

2

PC 의 기본장치

3

PC 의 작동구조

4

컴퓨터의 기본구성

Ãâ·ÂÆ÷Æ®ROM

RAM

Á¦¾î±â

¿¬»ê±â

·¹Áö½ºÅÍ

ÀÔ·ÂÆ÷Æ®

µ¥ÀÌÅÍ ¹ö½º

¾îµå·¹½º ¹ö½º

Á¦¾î ¹ö½º

Áß¾Óó¸®ÀåÄ¡(CPU)

ÁÖ±â¾ïÀåÄ¡ ÀÔÃâ·Â ÀåÄ¡

5

CPU 의 구조

6

IBM-PC 의 입출력 단자

B1B2B3B4B5B6B7B8B9

B10B11B12B13B14B15B16B17B18B19B20B21B22B23B24B25B26B27B28B29B30B31

A1A2A3A4A5A6A7A8A9

A10A11A12A13A14A15A16A17A18A19A20A21A22A23A24A25A26A27A28A29A30A31

GND+RESET DRV

+5V DC+IRQ 2-5V DCDRQ2

-12 DC-CARD SLOTD

+12 DCGND

-SMEMW-SMEMR

-IOW-IOR

-DACK3DRQ3

-DACK1DRQ1

-REFRESHCLK

IRQ7IRQ6IRQ5IRQ4IRQ3

-DACK2T/CALE

+5V DCOSCGND

-I/O CHCKD7D6D5D4D3D2D1D0+I/O CH RDYAENA19A18A17A16A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0

7

Analog and Digital

Analog: 측정치의 값이 연속적인 형태Digital: 변화의 최소 크기가 정해져 잇고

변화의 크기는 최소크기의 정수배만 가능

Digital 의 장단점 : Digital 화 된 이후에는 추가적인 noise 가 없으나 , resolution이 제한적임

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디지털의 장점 잡음을 거의 타지 않음 작동전압이 낮음 (5V 혹은 12V) 자동 스케일링이 가능 (scaling) 다른 기기 ( 혹은 컴퓨터 ) 와의 연결이 용이 데이터의 처리 (data reduction, filtering...)

가 가능하다

9

계측제어계의 구성요소

ÀÔ·ÂÆ÷Æ®(A/D , DI)

Ãâ·ÂÆ÷Æ®(D/A , DO)

(½ºÀ§Ä¡)

(¿Âµµ¼¾¼ )

(·¥ÇÁ)

(¸ðÅÍ)

µ¥ÀÌÅÍ ¹ö½º

¸ñÇ¥¹°

¼¾¼

±¸µ¿±â

10

Breadboard 의 모양과 배선

다림인터페이스보드 DR 8330

아날로그 입력 Differential 8 Channel, Single Ended 16 Channel

아날로그 출력 2 Channel 디지털 입력 16 Channel 디지털 출력 16 Channel 타이머 2 channel

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A/D Conversion Complete 12 bit A/D Conversion A/D Converter : Burr Brown ADS7800 Type of ADC : Successive approximation A/D Channel : 16 Single Ended, 8 Differential Input Voltage Range : 10 V, 5 V, 2, 1, 0 10V,

0 5V, 0 2V,0 2V Resolution : 12 Bits, 1 in 4096 Maximum Sampling Rate : 330 kHz Streaming to Disk Rate : 330 kHz (Tested on Pentium 233) Input Impedance : 100 Gohm A/D Trigger Mode : Programmable Timer, Software,

External Trigger Data Transfer : Programmed I/o, Interrupt,

DMA(Block Mode) Channel Configuration : Unipolar/Bipolar, Gain, Channel,

Channel No FIFO Size : 4 Kbytes

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D/A Conversion D/A Converter : Analog Device AD7545 D/A Channel : 2 Channel

(One for Wave form generation and the other for single DC Output)

Resoultion : 2 Bits, 1 in 4096 Throughput Rate : 48 kHz Output Voltage Range : 10 V D/A Trigger Mode : Software, Programmable Timer Data Transfer : Programmed I/O,

Memory on Card (for WFM)

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DR8330 Reading 레지스터 구조

No Address Description Bit

0 Base+0 A/D Buffer Register 16 Bits

1 Base+1 A/D ConversionSoftware Trigger Register

And Memory WritingTrigger Register

8 Bits

2 Base+2 A/D FIFO Memory Regester 16 Bits

3 Base+3 Not Used

4 Base+4 Digital Input Register 16 Bits

5 Base+5 D/A 0 Reset Register 8 Bits

6 Base+6 Not Used

7 Base+7 Not Used

8 Base+8 Read Counter 0 Register 8 Bits

9 Base+9 Not Used

10 Base+10 Not Used

11 Base+11 Not Used

12 Base+12 Read Counter 1 Register 8 Bits

13 Base+13 Not Used

14 Base+14 Not Used

15 Base+15 Not Used

15

DR8330 Writing Reading 레지스터 구조No Address Description Bit

0 Base+0 D/A Channel Register 16 Bits

1 Base+1 A/D Channel Number & D/A1DMA Channel Register

8 Bits

2 Base+2 D/A 1 Channel Register 16 Bits

3 Base+3 A/D channel & Range Setting Register 8 Bits

4 Base+4 Digital Output Register 16 Bits

5 Base+5 IRQ Number Setting Register 8 Bits

6 Base+6 IRQ & DMA Control Register 8 Bits

7 Base+7 D/A & A/D Trig control & A/DDMA Channel Register

8 Bits

8 Base+8 Load Counter 0 Register 8 Bits

9 Base+9 Not Used

10 Base+10 Not Used

11 Base+11 Counter 0 Control Register 8 Bits

12 Base+12 Load Counter 1 Register 8 Bits

13 Base+13 Not Used

14 Base+14 Not Used

15 Base+15 Counter 1 Control Register 8 Bits

디지털 입력

영남대학교 기계공학부

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디지털 입력이란 ? (1)

5V High(H) 1

0V Low(L) 0

전압 상태 Digit

이 상태로 컴퓨터는 전등의 점등 상태를 알 수있다 .

전등이 켜져 있는 경우 전등이 꺼져 있는 경우

전등이 켜져 있는 경우전등이 꺼져 있는 경우

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디지털 입력이란 ? (2)

경우에 따라서는 bit 의 H, L 를 연속적으로 읽어서펄스의 수와 속도를 파악할 수도 있다 .예를 들면 모터의 속도를 이와 같이 측정한다 .

컴퓨터에서는 여러 개의 입력을 동시에 받아들여서 여러가지의 장치 혹은 센서 등의 상태를 파악할 수 있다 .

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기본 D/I 연결 방법

D/ID I/O

Terminal block connector

BASE+4

Get_DI 라는 함수에서알아서 각 bit 의 주소를 계산하므로 신경 쓸 필요는 없다 .

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근접센서 ( 디지털 출력을 내는 소자 )

원리

교과서 pp.262 참조

종류

고주파형

교류형

정전용량형

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광전 스위치 ( 디지털 출력을 내는 소자 )

원리

종류 ( 검출형태에 따른 분류 )

투과형 직접반사형 거울반사형 복사량 검출형

고온금속

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광전 스위치 (2)

종류 ( 광원의 종류에 따른 분류 )

1. 백열전구형 ( 가시광 ) : 저가격2. LED 형 ( 가시광 , 근적외광 ) : 초소형 , 소정력 가장 이상적인 광원3. 형광등형 ( 가시광 ) : 이미지 센서4. 자외광 : 이물질 검출5. 가스 레이저형 ( 가시광 ) : 바코드 리더6. 반도체 레이저형 ( 근적외광 ) : 강력한 투과력 , 철장설비등

종류 ( 광원의 변조에 따른 분류 )

1. 전기적 펄스 변조형2. 기계적 회전 변조형3. 다중 스캐닝형

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디지털 스위치 ( 디지털 출력을 내는 소자 )

원리

+

-

VccGND20

21

22

23

+, - 단자를 한 번 누를 때마다 내부에서 카운트하여 BCD (Binary-Coded Decimal)

코드로 내보내는 소자

24

로터리 엔코더 ( 디지털 출력을 내는 소자 )

원리

회전하면서 일정 각도마다 하나의 펄스를 내보내는 장치( 단위 : pulse/rev)

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로터리 엔코더의 응용

디지털 입출력 실험

D/I, D/O 의 실제 응용 예로서 , 광전 스위치의 상태를 PC 로 읽어 들이고 LED 또는 7-Segment 로 상태를 표시하는 실험입니다 .

27

실험 1 광전 스위치

실 험 목 적

이 실험은 D/I 의 실제 응용 예로서 , 광전 스위치의 상태를 PC 로 읽어 들이는 실험입니다 .

28

회 로 도

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#include <conio.h> Digital 입출력을 담당

int _inp( unsigned short port ); 지정된 디지털 입력 채널의 상태를 읽음

=> port : 입력 채널 번호 0x224 int _outp( unsigned short port, int databyte );

출력 채널에 지정된 디지털에 출력=> port : 출력 채널 번호 0x224=> databyte : int 형 data

기본함수 기본함수 (1)(1)

30

SetTimer(0, 50, NULL) OnTimer(UINT nIDEvent) 를 50milliseconds간격으로 한번씩 구동 => 0 : timer identifier

KillTimer(0) OnTimer(UINT nIDEvent) 를 정지 => 0 : timer identifier

BOOL UpdateData( BOOL FALSE or TRUE); 다이얼로그박스에서 데이터를 읽거나 표시함 => FALSE : 데이터를 표시=> TRUE : 데이터를 읽어옴

기본함수 기본함수 (2)(2)

31

광전스위치 구동 프로그램

OnResetButton()

OnStartButton()

Int m_nCountNum OnEndButton()

32

프로그램 설명#include <conio.h>#include <conio.h>

voidvoid CDIDODlg::OnStartButton() CDIDODlg::OnStartButton() {{

SetTimer(0,50,NULL);SetTimer(0,50,NULL);}}

voidvoid CDIDODlg::OnEndButton() CDIDODlg::OnEndButton() {{

KillTimer(0);KillTimer(0);}}voidvoid CDIDODlg::OnResetButton() CDIDODlg::OnResetButton() {{

m_nCountNum = 0;m_nCountNum = 0;UpdateData(FALSE);UpdateData(FALSE);

}}

voidvoid CDIDODlg::OnTimer(UINT nIDE CDIDODlg::OnTimer(UINT nIDEvent) vent) {{

intint i;i;i = _inp(0x224) & 0x01;i = _inp(0x224) & 0x01;if(i){if(i){

m_nCountNum = 1;m_nCountNum = 1;}else{}else{

m_nCountNum = 0;m_nCountNum = 0;}}UpdateData(FALSE);UpdateData(FALSE);CDialog::OnTimer(nIDEvent);CDialog::OnTimer(nIDEvent);

}}

33

실험 2 LED 및 7-Segment

실 험 목 적

이 실험은 D/O 의 실제 응용 예로서 , 광전스위치로 부터 상태를 읽어 들여 PC를 통해 LED 및 7-Segment 로 상태를 표시하는 실험입니다 .

34

LED 출력 인터페이스

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7 세그멘트 구동 인터페이스

36

74LS48 과 7 세그먼트와의 인터페이스

37

프로그램 설명

#include “conio.h”int m_nOnOff = 1;

void CDIDODlg::OnTimer(UINT nIDEvent) {

int i;i = _inp(0x224) & 0x01;if(m_nOnOff != i){

m_nCountNum ++;//LED_outp(0x224,i);Sleep(45);//7-Segment

// _outp(0x224, m_nCountNum);m_nOnOff = ~i;

}UpdateData(FALSE);CDialog::OnTimer(nIDEvent);

}