Príklady z predmetu „Počítačové systémy pre RTS“

Štandardné rozhrania PC

1. Sériová komunikácia RS-232

Príklad č. 1:
Vytvorte aplikáciu, ktorá zabezpečí prenos medzi dvoma počítačmi PC, prepojenými cez sériové rozhranie RS-232, tak, že znaky zadavané klávesnicou prvého počítača budú zobrazované na monitore druhého počítača. Úlohu riešte v jazyku C na úrovni priamého programovania registrov obvodu 8250.

Príklad č. 2:
V rámci prepojenia dvoch počítačov PC na úrovni seriového rozhrania RS-232 programovo realizujte nasledovnú aplikáciu. Na počítači PC č. 2 je uložený dátový súbor s s uživateľsky definovanýmm názvom (napr. XXXXX.DAT). Vašou úlohou je vytvoriť aplikáciu, ktorá zadaním názvu súboru na počítači PC č.1, ktorý je k počítaču PC č. 2 prepojený po seriovej linke RS-232, zabezpečiť prenos daného súboru do pamäte počítača PC č. 1 a následného zobrazenia :
a) na obrazovku monitora
b) na tlačiareň
c) do súboru s definovaným menom.
Úlohu riešte v jazyku C, na úrovni programovania základných registrov obvodu 8250.

Príklad č. 3:
Na báze počítača PC a stavebnice MSS-552 (postavenej na báze jednočípoveho mikropočítača I-80552) pripojenej k počítaču PC cez rozhranie RS-232, vytvorte aplikáciu dvojkalového osciloskopu. Vytvorená aplikácia umožní:
a) Zadanie parametrov (vzorkovacia frekvencia a napäťový rozsah) osciloskopu na úrovni PC.
b) Snímanie analogového signalu na úrovni MSS-552.
c) Seriový prenos medzi MSS-552 a počítačom PC.
d) Grafické zobrazenie priebehu meraných veličin na počítači PC.
Úlohu riešte v jazyku C, na úrovni programovania základných registrov obvodu 8250.

Príklad č. 4:
Vytvorte aplikáciu snímania čiarového kódu pomocou svetelného pera, pripojeného k počítaču PC cez rozhranie RS-232, s následným zobrazením na obrazovku a zápisom do datového súboru.
Úlohu riešte v jazyku C, na úrovni programovania základných registrov obvodu 8250.

Príklad č. 5: (zatial nie je tlačiareň). K počítaču PC je na úrovni rozhrania RS-232 pripojená riadková tlačiareň. Vašou úlohou je vytvoriť program, ktorý zabezpečí tlač textového reťazca znakov na tlačiareň.
Úlohu riešte v jazyku C, na úrovni programovania základných registrov obvodu 8250.





2. Štandardné rozhranie CENTRONIX

Príklad č. 1:
Vytvorte programovú aplikáciu, ktorá zabezpeči vytlačenie jedného znaku (textového reťazca) na tlačiareň LC-20.

Okrem tlače znaku, program zabezpečí ošetrenie chybových stavov (pripojenie napájacieho napätia, prepnutie ON/OFF režimu, prítomnosť papiera , atď.)
Úlohu riešte v jazyku C, na úrovni programovania základných registrov rozhrania CENTRONIX.

Príklad č. 2:
Vytvorte programovú aplikáciu, ktorá zabezpečí HARD-COPY obrazovky na tlačiareň LC-20.
Úlohu riešte v jazyku C, na úrovni programovania základných registrov rozhrania CENTRONIX.

Príklad č. 3:
Vytvorte programovú aplikáciu, ktorá s použitím pripojeného aplikačného prípravku zabezpečí:
a) Cyklické jednobitové zobrazovanie na úrovni riadiacich a dátových signálov (svetelný had).
b) Snímanie stavových bitov a ich zobrazovanie na monitore.
Úlohu riešte v jazyku C, na úrovni programovania základných registrov rozhrania CENTRONIX

Príklad č. 4: (zatial nerealizované).
Vytvorte programovú aplikáciu, ktorá na pripojenej tlačiarni DARO s paralelným rozhraním IRPR zabezpečí tlač ASCII znaku (reťazca ASCII znakov).
Úlohu riešte v jazyku C, na úrovni programovania základných registrov rozhrania CENTRONIX. 3. Prerušovací podsystém PC

Príklad č. 1:
S využitím programového prerušenia vytvorte aplikáciu, ktorá zabezpečí ošetrenie nekorektnej operácie „DELENIE NULOU“.
Úlohu riešte v jazyku C, s využitím programových prerušení od BIOS-u.

Príklad č. 2:
Na úrovni prerušenia od interného časovača PC, vytvorte aplikáciu, ktorá s frekvenciou 18,2 Hz zabezpečí zápis systémového času do špecifikovaného dátového súboru.

Príklad č. 3:
Vytvorte aplikáciu, ktorá zabezpečí prenos údajov medzi dvoma počítačmi PC, prepojenými cez sériové rozhranie RS-232, tak, že znaky zadavané klávesnicou prvého počítača budú zobrazované na monitore druhého počítača. Úlohu riešte v jazyku C s využitím:
a) Programových prerušení BIOS-u.
b) Hardwerového prerušenia od sériovej linky COM-1.

Príklad č. 4:
V rámci prepojenia dvoch počítačov PC na úrovni seriového rozhrania RS-232 programovo realizujte nasledovnú aplikáciu. Na počítači PC č. 2 je uložený dátový súbor s uživateľsky definovanýmm názvom (napr. XXXXX.DAT). Vašou úlohou je vytvoriť aplikáciu, ktorá zadaním názvu súboru na počítači PC č.1, ktorý je k počítaču PC č. 2 prepojený po seriovej linke RS-232, zabezpečiť prenos daného súboru do pamäte počítača PC č. 1 a následného zobrazenia :
d) na obrazovku monitora
e) na tlačiareň
f) do súboru s definovaným menom.
Úlohu riešte v jazyku C s využitím:
c) Programových prerušení BIOS-u.
d) Hardwerového prerušenia od sériovej linky COM-1.

Príklad č. 5:
Vytvorte programovú aplikáciu, ktorá zabezpeči vytlačenie jedného znaku (textového reťazca) na tlačiareň LC-20.

Okrem tlače znaku, program zabezpečí ošetrenie chybových stavov (pripojenie napájacieho napätia, prepnutie ON/OFF režimu, prítomnosť papiera , atď.)
Úlohu riešte v jazyku C s využitím:
a) Programových prerušení BIOS-u.
c) Hardwerového prerušenia od LPT-1.

Príklad č. 6:
S využitím počítača PC a univerzalnej dosky (s rozhraním ISA a externými tlačidlami pripojenými na prerušovacie vstupy IRQ-3 a IRQ-10) vytvorte programovú aplikáciu, ktorá po stlačení tlačítka TL-1 spustí aplikáciu č.1 a po stlačení tlačítka TL-2 spustí aplikáciu č.2.
Úlohu riešte v jazyku C s využitím hardwerových prerušení.

Technologické rozhranie PLC-812

4. Podsystém analógových vstupov a analógových výstupov

Príklad č. 1:
S využitím technologického rozhrania PCL-812 (analógový vstup) vytvorte na úrovni PC, číslicový merací prístroj napätia.
Úlohu riešte na úrovni jazyka C s priamym programovaním registrov PCL-812. Príklad č. 2:
S využitím technologického rozhrania PCL-812 (analógový vstup), na úrovni PC vytvorte dvojkanálový pamäťový osciloskop.
Úlohu riešte na úrovni jazyka C s priamym programovaním registrov PCL-812. Príklad č. 3:
Na úrovni PC, s využitím technologického rozhrania PCL-812 (analogový vstup), vytvorte spektrálny analyzátor signálu (na báze FFT). Vytvorený systém bude umožňovať:
a) Definiciu základných parametrov (vzorkovaciu frekvenciu, počet vzoriek, počet harmonických, amlitúdu signalu).
b) Grafické zobrazenie časového priebehu a frekvenčného spektra s označením časovej, amplitudovej a frekvenčnej osi v reálnych jednotkach.
Úlohu riešte na úrovni jazyka C s priamym programovaním registrov PCL-812. Príklad č. 4:
Na úrovni PC, s využitím technologického rozhrania PCL-812 (analógový výstup), vytvorte programovatelný generátor signálu (sinus, obdlžník, trojuholník, píla) s možnosťou nastavenia: a) Tvaru signálu.
b) Amplitúdy signálu.
c) Frekvencie signálu.
Úlohu riešte na úrovni jazyka C s priamym programovaním registrov PCL-812. Príklad č. 5:
Na úrovni PC, s využitím technologického rozhrania PCL-812 (analógový výstup), vytvorte systém priameho riadenia otáčok vrtačky podľa definovanej charakteristiky rozbehu a dobehu.
Úlohu riešte na úrovni jazyka C s priamym programovaním registrov PCL-812. Príklad č. 6: (zatial nedodaný)
Na úrovni PC, s využitím technologického rozhrania PCL-812 (analógový výstup), pripojte analógový súradnicový zapisovač BAK-5T s možnosťou zobrazovania:
a) časových priebehov meraných veličin.
b) rovinných útvarov.
Úlohu riešte na úrovni jazyka C s priamym programovaním registrov PCL-812. 5. Podsystém číslicových a frekvenčných vstupov a výstupov

Príklad č.

1:
Na úrovni PC, s využitím technologického rozhrania PCL-812 (číslicové vstupy), vytvorte 8- kanálový logický analyzátor. Vytvorený analyzátor bude umožňovať:
c) Definiciu základných parametrov (počet a následnosť kanálov, vzorkovaciu frekvenciu, rozsah zobrazenia, …).
d) Grafické zobrazenie časových priebehov s označením časových osi v reálnych jednotkach s možnosťov porovnávania signálov pomocou lupy.
Úlohu riešte na úrovni jazyka C s priamym programovaním registrov PCL-812. Príklad č. 2:
Na úrovni PC, s využitím technologického rozhrania PCL-812 (číslicové a frekvenčné vstupy), vytvorte systém merania a zobrazovania otáčok jednofázového asynchronného motora. Meranie realizujte pomocou halovej sondy s využitím:
a) Systému číslicových vstupov.
b) Systému frekvenčných vstupov (obvod 8253).

Príklad č. 3:
Na úrovni meracieho stendu „Merania napäťovo-vytlakových charakteristik synchronného čerpadla“, vytvorte program pre meranie prítomnosti kvapaliny v potrubí. Meranie realizujte s využitím PC s technologickým rozhraním PCL-812 (systém číslicových vstupov).

Príklad č. 4:
Na úrovni PC, s využitím technologického rozhrania PCL-812 (číslicové výstupy), vytvorte systém ovladania sedemsegmentového displejového zobrazovača.

Príklad č. 5:
Na úrovni PC, s využitím technologického rozhrania PCL-812 (číslicové vstupy a výstupy), vytvorte ovladač klavesnice.

Príklad č. 6:
Na úrovni PC, s využitím technologického rozhrania PCL-812 (číslicové výstupy), vytvorte systém riadenia krokového motora.

Príklad č. 7:
Na úrovni PC s využitím technologického rozhrania PCL-812 vytvorte systém pre plynuly rozbeh, nominálny chod a dobeh jednofázového motora (elektrickej vrtačky) pre nominálne napätie 220V AC. Otáčky budú menitelné podľa charakteristiky na obrázku.





Príklad č. 7:
Na úrovni PC, s využitím technologického rozhrania PCL-812 (frekvenčné vstupy), vytvorte systém merania otáčok a smeru otáčania pohonu pomocou IRC snímača.

Príklad č. 8:
Na úrovni PC, s využitím technologického rozhrania PCL-812 (frekvenčné výstupy), a pripojeného reproduktora so zosilňovačom vytvorte elektronicky hudobný nástroj, ktorý umožni generovanie melódii:
a) Na základe postupnosti kláves klavesnice.
b) Z predom vytvoreného datového súboru definovanej melódie.


6. Realizácia uzavretého regulačného obvodu na báze PC

Príklad č.

1:
Na úrovni PC s využitím technologického rozhrania PCL-812 vytvorte programový systém identifikácie pre tieto modely:
a) Sústava tretieho radu modelovaná na analogovom počítači.
b) Model svetelnej sústavy.
c) Model elektrickej piecky.

a) Sústava tretieho rádu je daná prenosom:



Sústavu modelujte na analógovom počítači MEDA-50. Výsledky identifikácie overte na modeli vytvorenom v simulačnom prostredí MATLAB.



Príklad č. 2:
Na báze PC s technologickým rozhraním PCL-812 a analogového počítača MEDA-50 realizujte uzavretý číslicový regulačný obvod podľa obrázku:








kde F(s) je spojitá sústava daná vzťahom:


a R je číslicový regulátor tvaru:

Číslicový regulátor navrhnite tak, aby prechodová charakteristika uzavretého regulačného obvodu nadobúdala:
a) aperiodický priebeh,
b) kmitavý tlmený priebeh,
c) kmitavý periodický priebeh,
d) kmitavý netlmený priebeh.

Pri riešení úlohy postupujte následovne:
· analyticky návrh PS regulátora s použitím znamych metód syntézy lineárného PI regulátora,
· modelovanie uzavretého regulačného obvodu v prostredí MATLAB,
· realizácia uzavretého regulačného obvodu v prostredí PC a MEDA-50,
· formálne spracovanie úlohy.

Príklad č. 3:

Na báze PC s technológickým rozhraním PCL-812 a modelu elektrickej piecky, navrhnite a realizujte číslicový PI regulátor pre reguláciu na požadovanú hodnotu teploty v rámci uzavretého regulačného obvodu.
Pri riešení úlohy postupujte nasledovne:
· identifikácia sústavy,
· analytický návrh PS regulátora, návrhu vzorkovacej frekvencie a kvantovania v rámci uzavretého reg. obvodu,
· modelovanie uzavretého regulačného obvodu v prostredí MATLAB,
· realizácia uzavretého regulačného obvodu na báze PC a modelu svetelnej sústavy,
· formálne spracovanie úlohy.



Príklad č. 4:
Na báze PC s technológickým rozhraním PCL-812 a modelu svetelnej sústavy navrhnite a realizujte číslicový PI regulátor pre reguláciu na požadovanú hodnotu osvetlenia v rámci uzavretého regulačného obvodu.
Pri riešení úlohy postupujte nasledovne:
· identifikácia sústavy,
· analytický návrh PS regulátora, návrhu vzorkovacej frekvencie a kvantovania v rámci uzavretého reg. obvodu,
· modelovanie uzavretého regulačného obvodu v prostredí MATLAB,
· realizácia uzavretého regulačného obvodu na báze PC a modelu svetelnej sústavy,
· formálne spracovanie úlohy.

7. Priamý prístup do pamäti
Príklad č. 1:
S využitím systému priamého prístupu do pamäti, na úrovni PC a technologického rozhrania PCL-812, vytvorte program , ktorý zabezpečí paralelné meranie a archiváciu
4 analogových veličín s možnosťou voľby:
a) počtu vzoriek,
b) vzorkovacej frekvencie,
c) mena súboru.

Príklad č. 2:
S využitím systému priamého prístupu do pamäti, na úrovni PC a technologického rozhrania PCL-812, vytvorte dvojnálový osciloskop.

Príklad č.

3:
S využitím systému priamého prístupu do pamäti, na úrovni PC a technologického rozhrania PCL-812, vytvorte spektrálny analyzátor analogového signálu, ktorý bude umožňovať voľbu:
a) počtu vzoriek
b) vzorkovacej frekvencie
c) veľkosť frekvenčného spektra
d) meno súboru pre uloženie vzorkovaného signálu
e) meno súboru pre uloženie frekvenčného spektra

Príklad č. 4:
Na úrovni PC, s využitím technologického rozhrania PCL-812 (frekvenčné vstupy, analogové výstupy) a aplikačného prípravku (s jednosmerným motorom a snímačom otáčok) vytvorte systém riadenia motora na požadovanú hodnotu otáčok definovanú z klavesnice počítača PC.

Programovanie programových logických automatov
8. Programovanie programových logických automatov SLC-500 (kombinačné obvody)
Príklad č. 1:
Na báze automatu SLC-500 realizujte kombinačné obvody na úrovni logických funkcií:

Príklad č. 2:
Na báze automatu SLC-500 s modulom analogového vstupu vytvorte:
a) dvojkanálový voltmeter pre napäťový rozsah (-10V;+10V),
b) dvojkanálový miliampermeter pre prúdový rozsah (-20mA;+20mA).

Príklad č. 3:
Na báze automatu SLC-500 s modulom analogového vstupu a aplikačného prípravku osvetlenia vytvorte systém merania intenzity osvetlenia v Luxoch.

Príklad č. 4:
Na báze automatu SLC-500 s modulom analogového vstupu a teplomera PT-100 vytvorte systém merania teploty elektrickej piecky. Príklad č. 5:
Na báze automatu SLC-500 s modulom číslicového vstupu/výstupu a klávesnice, vytvorte systém snímania znakov z klavesnice.

9. Programovanie programových logických autommatov SLC-500 (čítače, časovača)

Príklad č. 1:
Na báze programového logického automatu SLC-500 vytvorte bistabilný klopný obvod so svetelnou indikáciou na nultom a prvom bite modulu číslicových výstupov.
Navrhnutý systém bude umožňovať priebežnú zmenu doby trvania stavu 0 a stavu 1 v závislosti od veľkosti napätia na analoových vstupoch ANALOG IN 0 a ANALOG IN 1. Príklad č. 2:
Na báze programového logického automatu SLC-500 vytvorte svetelný had so signalizáciou na úrovni 16-bitového modulu číslicových výstupov, ktorý bude umožňovať: a) nastavenie rýchlosti postupu svetelného hada,
b) smer postupu svetelného hada.

Príklad č. 3:
Na báze programového logického automatu SLC-500 a aplikačného prípravku vytvorte systém ovladania sedemsegmentového zobrazovača.

Príklad č. 4:
Na báze programového logického automatu SLC-500 vytvorte systém pre plynuly rozbeh a dobeh jednofázového motora (elektrickej vrtačky) pre nominálne napätie 220V AC. Otáčky budú menitelné podľa charakteristiky na obrázku.

Príklad č. 5:
Na báze programového logického automatu SLC-500 vytvorte programovatelný generátor signálov obdlžníkového, pílového, trojuholníkového a harmonického priebehu.
Programový generátor bude umožňovaťnastavenie:
a) tvaru generovaného signálu,
b) amplitúdy,
c) frekvencie.


Príklad č.

6:
Na báze programového logického automatu SLC-500 vytvorte programový čítač impulzov s určením:
a) počtu impulzov od okamihu vyslania synchronizačného impulzu,
b) frekvenciu impulzou s aktualizáciou každých 10 sekúnd.
Úlohu overte pripojením externého generátora impulzov.

Príklad č. 7:
Na báze programového logického automatu SLC-500 vytvorte systém pre meranie prietoku kvapaliny (v litroch za minútu). Snímacie zariadenie, pozostavajúce z vrtuľkového prietokomeru a IRC snímača generuje 500 impulzov na prietok jedného litra kvapaliny. Príklad č. 8:
Na báze programového logického SLC-500 a fyzického modelu viacúrovňovej križovatky vytvorte systém pre riadenie viacúrovňovej križovatky. Pri riadení zohľadnite všetky reálne situácie.

10. Programovanie programových logických automatov SLC-500 (PID – regulácia)

Príklad č. 1:
Na báze programového logického automatu SLC-500 a analogového počítača MEDA-50 realizujte uzavretý číslicový regulačný obvod podľa obrázku:







kde F(s) je spojitá sústava daná vzťahom:

a R je číslicový regulátor tvaru:


Číslicový regulátor navrhnite tak, aby prechodová charakteristika uzavretého regulačného obvodu nadobúdala:
e) aperiodický priebeh,
f) kmitavý tlmený priebeh,
g) kmitavý periodický priebeh,
h) kmitavý netlmený priebeh.

Pri riešení úlohy postupujte následovne:
· analyticky návrh PS regulátora s použitím znamych metód syntézy lineárného PI regulátora,
· modelovanie uzavretého regulačného obvodu v prostredí MATLAB,
· realizácia uzavretého regulačného obvodu na báze analógového počítača MEDA-50 a programovacieho logického automatu SLC-500 (s využím štandardnej PID inštrukcie a matematických inštrukcií),
· formálne spracovanie úlohy.

Príklad č. 2:
Na báze programového logického automatu SLC-500 a modelu elektrickej piecky, navrhnite a realizujte číslicový PI regulátor pre reguláciu na požadovanú hodnotu teploty v rámci uzavretého regulačného obvodu.
Pri riešení úlohy postupujte nasledovne:
· identifikácia sústavy,
· analytický návrh PS regulátora, návrhu vzorkovacej frekvencie a kvantovania v rámci uzavretého reg. obvodu,
· modelovanie uzavretého regulačného obvodu v prostredí MATLAB,
· realizácia uzavretého regulačného na báze programového logického automatu SLC-500 a modelu svetelnej sústavy,
· formálne spracovanie úlohy.

Príklad č. 3:
Na báze programového logického automatu SLC-500 a modelu svetelnej sústavy navrhnite a realizujte číslicový PI regulátor pre reguláciu na požadovanú hodnotu osvetlenia v rámci uzavretého regulačného obvodu.
Pri riešení úlohy postupujte nasledovne:
· identifikácia sústavy,
· analytický návrh PS regulátora, návrhu vzorkovacej frekvencie a kvantovania v rámci uzavretého reg.

obvodu,
· modelovanie uzavretého regulačného obvodu v prostredí MATLAB,
· realizácia uzavretého regulačného obvodu na báze PC a modelu svetelnej sústavy,
· formálne spracovanie úlohy.

11. Distribuované riadenie na báze programových logických automatov SLC-500
zapojených v sieti DH-485 (prerušovací podsystém SLC, komunikácia v technologickej sieti)

Príklad č. 1:
Na báze dvoch programových logických automatov SLC-500, zapojených v sieti DH-485, aplikačného prípravku klávesnice (pripojeného k SLC-500 č. 1) a sedemsegmentového displeja (pripojeného k SLC-500 č. 2) vytvorte apilikáciu , ktorá na úrovni prvého automatu bude snímať stav klávesnice a na úrovni druhého automatu búdu stlačené klavesy zobrazované na sedemsegmentovom displeji.

Príklad č. 2:

Príklad č. 3:





12. Programovanie programových logických automatov SLC-500 (realizácia vybraných aplikácií)

Príklad č. 1:
Pre programový logický automat SLC-500 s komunikačným modulom BASIC realizujte:
· aplikáciu umožňujúcu prenos údajov medzi SLC-500 a počítačom PC na úrovni rozhrania RS-232,
· pripojenie snímača čiarového kódu na báze svetelného pera,
· pripojenie jednodoskovej mikropočítačovej stavebnice MMS-552.

Príklad č. 2:
Na báze automatu SLC-500, frekvenčného meniča a aplikačného prípravku s trojfázovým asynchronným motorom vytvorte aplikáciu riadenia otáčok motora.

Príklad č. 3:
Na báze automatu SLC-500 s modulom rýchlého čítača HSCS a IRC snímača vytvorte aplikáciu snímania otáčok elektrického pohonu. Pohon umožňuje otáčky vpred aj vzad.