ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ον : ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ... · Web viewΛΥΣΕΙΣ...

ΥΠ.ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ 2013-14Μάθημα: Τεχνολογία Γ΄Λυκείου Ενότητα: Ηλεκτρονική μνήμη και μικροελεγκτές

ΛΥΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ - ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΝΗΜΗ ΚΑΙ ΜΙΚΡΟΕΛΕΓΚΤΕΣ

1.α. RAM είναι τα αρχικά των λέξεων (random access memory): Μνήμη τυχαίας προσπέλασης.β. Τα δύο κύρια χαρακτηριστικά της είναι:

1. Είναι μνήμη της οποίας μπορούμε να εγγράψουμε και διαβάσουμε το περιεχόμενο. 2. Η μνήμη αυτή χρειάζεται να τροφοδοτείται συνέχεια με ηλεκτρικό ρεύμα για να μη

χάσει τις πληροφορίες της.γ. Υπάρχουν δύο είδη η στατική και η δυναμική.

2.1K ισούται με 1024 Bytes Κάθε Byte αποτελείται από οκτώ bitsΈτσι έχουμε για τα 8ΚΒ μνήμης: 8Χ1024Χ8=65536 bits.

3.α. Στους ακροδέκτες 5 και 14 συνδέουμε την τροφοδοσία του ολοκληρωμένου κυκλώματος. Στον ακροδέκτη 5 συνδέουμε τον αρνητικό ακροδέκτη της πηγής (ή 0 V) και στον ακροδέκτη 14 το θετικό ακροδέκτη της πηγής.

β. in 5: Ψηφιακή είσοδος με αριθμό 5. Σε αυτή μπορούν να συνδεθούν ηλεκτρικά εξαρτήματα εισόδου όπως οι διάφοροι διακόπτες που ανάλογα με το είδος και τη συνδεσμολογία τους στο μικροελεγκτή δίνουν τη λογική κατάσταση 1ή 0 όταν ενεργοποιηθούν.

in 0 (Digital/Analogue): Αναλογική είσοδος με αριθμό 0. Σε αυτή μπορούν να συνδεθούν ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά εξαρτήματα εισόδου που η τιμή της αντίστασής τους μεταβάλλεται κάτω υπό ορισμένες καταστάσεις, όπως φωτοαντιστάτες, θερμίστορ αισθητήρες υγρασίας, μεταβλητοί αντιστάτες κ.λπ. Αν το επιθυμούμε όμως η είσοδος in 0 μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ως ψηφιακή είσοδος.

out 4: Έξοδος με αριθμό 4. Σε αυτή μπορούν να συνδεθούν διάφορα ηλεκτρικά εξαρτήματα εξόδου όπως βομβητές, λάμπες, μικροκινητήρες, δίοδοι φωτοεκπομπής, ηχεία κ.λπ.

4.Οι προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές (PLC) παρέχουν:

1. Ευελιξία και καλύτερο έλεγχο της λειτουργίας του συστήματος διότι με τη βοήθεια λογισμικού (software) μπορεί πολύ εύκολα να βελτιωθεί ή να αλλάξει η διαδικασία και οι παραμέτροι λειτουργίας των διαφόρων συσκευών και μηχανημάτων.

2. Εξοικονόμηση σε σχέση με το κόστος που αφορά την κατασκευή και συντήρηση του πίνακα ελέγχου, διότι ελαττώνονται σε μεγάλο βαθμό τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται.

5. Ο PICAXE-18M2 είναι κατάλληλος για να χρησιμοποιηθεί στο συγκεκριμένο ηλεκτρονικό σύστημα διότι αυτό απαιτεί τη χρήση μιας εξόδου (κινητήρας για τον ανεμιστήρα) και μιας

-1-


αναλογικής εισόδου (θερμίστορ για ανίχνευση θερμοκρασίας). Ο μικροελεγκτής διαθέτει 8 εξόδους, 3 ψηφιακές εισόδους και 3 αναλογικές ή/και ψηφιακές εισόδους.

6.α. Ένας φωτοαντιστάτης ο οποίος θα είναι καλυμμένος από το αγαλματίδιο και θα ανιχνεύει τη μεταβολή φωτισμού όταν αυτό μετακινηθεί, Ένας μικροδιακόπτης ο οποίος θα διατηρείται πιεσμένος κάτω από το αγαλματίδιο και θα ελευθερώνεται όταν αυτό μετακινηθεί.β. Φωτοαντιστάτης – ακροδέκτες 17, 18, ή 1 Μικροδιακόπτης – ακροδέκτες 1, 4, 15, 16, 17 ή 18

7.

8. α. Ο πυκνωτής C απορροφά τους σπινθηρισμούς που μπορεί να προκληθούν κατά τη λειτουργία του γενικού διακόπτη τροφοδοσίας.β. H LED 1 όταν είναι αναμμένη ( όταν δηλαδή κλείσει ο γενικός διακόπτης) δείχνει ότι στο κύκλωμα έχει δοθεί τροφοδοσία και είναι σε λειτουργίαγ, δ .

-2-


9.α. Το διάγραμμα μπορεί να λύσει το πιο κάτω πρόβλημα:Αν το επίπεδο φωτισμού που υπάρχει σε ένα δωμάτιο είναι κάτω από το προκαθορισμένο (50 μονάδες στην κλίμακα 0-255) τότε να ανάψουν τα φώτα. Στην αντίθετη περίπτωση τα φώτα σβήνουν.β. Η πινακίδα στα αριστερά δείχνει ότι το μικροτσίπ που θα χρησιμοποιηθεί είναι το PICΑΧΕ-18Μ2. Στην ίδια πινακίδα παρουσιάζονται επίσης όλες οι διαθέσιμες είσοδοι (0, 1, 2, 5, 6 και 7) και έξοδοι (0-7). Επίσης δείχνει την κατάσταση των εισόδων και εξόδων την ώρα που τρέχει το πρόγραμμα και μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η έξοδος 0 είναι σε κατάσταση με λογικό 1 (δηλαδή ΟΝ). Η πινακίδα στα δεξιά δείχνει τις αναλογικές εισόδους: δείχνει τις διαθέσιμες για το συγκεκριμένο μικροτσίπ με ενισχυμένο μαύρο (Α0, Α1 και Α2) και τις μη διαθέσιμες με μπλε χρώμα (Α3). Επιπλέον δείχνει την κατάσταση τους (πχ. αριθμός 40 στην κλίμακα 0-255) την ώρα που τρέχει το πρόγραμμα.γ. Το πρόγραμμα αυτή τη στιγμή τρέχει στο δεξιό τμήμα του διαγράμματος, διότι ικανοποιείται η συνθήκη της εντολής compare που εξετάζει αν η αναλογική είσοδος A0 έχει τιμή μικρότερη από τον αριθμό 50. Πράγμα που συμβαίνει (έχει την τιμή 40) και ως εκ τούτου η ροή του διαγράμματος έχει προχωρήσει στην εντολή outputs: “lights on” (πράγμα που διαπιστώνεται από το λογικό 1 στο οποίο βρίσκεται η έξοδος 0).

10.

-3-


11.α. Το σύστημα αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ειδοποιεί όταν η θερμοκρασία σε ένα χώρο ανέβει πάνω από 30o C, και ταυτόχρονα να ενεργοποιεί έναν ανεμιστήρα με σκοπό να επαναφέρει τη θερμοκρασία κάτω από τους 30o C.

β. Το διάγραμμα ξεκινά με έλεγχο της θερμοκρασίας. Αν η θερμοκρασία είναι ίση ή κάτω από 30oC (δηλαδή 80 ή κάτω από 80 μονάδες στην κλίμακα 0-255), το σύστημα συνεχίζει να την ελέγχει. Όταν η θερμοκρασία ανεβεί πάνω από 30o C ανάβει μια λάμπα προειδοποίησης και ταυτόχρονα ένας ανεμιστήρας τίθεται σε λειτουργία για να κατεβάσει τη θερμοκρασία. Αυτό συνεχίζει για 30 δευτερόλεπτα οπότε το σύστημα ελέγχει και πάλι τη θερμοκρασία. Αν αυτή είναι ίση κάτω από 30o C τότε η λάμπα και ο ανεμιστήρας σταματούν και το σύστημα επανέρχεται στον αρχικό έλεγχο της θερμοκρασίας. Αν όμως η θερμοκρασία συνεχίζει να είναι πάνω από 30o C, τότε μαζί με τη λάμπα αναμμένη και τον ανεμιστήρα σε λειτουργία, αρχίζει να ηχεί και ένας βομβητής. Και τα τρία εξαρτήματα μένουν σε λειτουργία μέχρι να ενεργοποιηθεί ένας διακόπτης επαναφοράς, που σημαίνει ότι κάποιος έχει αντιληφθεί το πρόβλημα οπότε σταματούν και τα τρία να λειτουργούν και η διαδικασία ξαναρχίζει από την αρχή.

12. α. Τα εξαρτήματα/αισθητήρες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να «αντιλαμβάνεται» το σύστημα ότι η τέντα έφθασε στο κάτω μέρος ή στο άνω μέρος της διαδρομής της είναι οι μικροδιακόπτες. (Μπορούν ακόμη να χρησιμοποιηθούν μαγνητικοί διακόπτες, ωστικοί διακόπτες κ.λπ.). Οι μικροδιακόπτες μπορούν να χρησιμοποιηθούν διότι σαν αισθητήρες επαφής που είναι, μπορούν να τοποθετηθούν με τρόπο ώστε όταν η τέντα τους συναντά κατά τη κίνηση που κάνει ανοίγοντας ή κλείνοντας, θα τους ενεργοποιεί και αυτοί με τη σειρά τους θα δίνουν το ανάλογο σήμα στο μικροελεγκτή για να σταματήσει ο μικροκινητήρας.

β.

γ.

-4-


13.α.

β.

14.

-5-


α i)

α ii)Είσοδος Α : Άνοιγμα πόρτας → θα χρησιμοποιηθεί μαγνητικός διακόπτης NC (που δίνεται στο ερώτημα α.1, στον πίνακα για συμπλήρωση) και ως εκ τούτου η είσοδος είναι ψηφιακή.Λογικές καταστάσεις εισόδου Α: Μαγνήτης κοντά στην πόρτα (πόρτα κλειστή) 0 Μαγνήτης μακριά από την πόρτα (πόρτα ανοιχτή) 1Είσοδος Β:Ανίχνευση σκότους (σκιάς πελάτη) → θα χρησιμοποιηθεί φωτοαντιστάτης και ως εκ τούτου η είσοδος είναι αναλογική.

Είσοδος Γ:Διακόπτης επαναφοράς συστήματος από τον ιδιοκτήτη → θα χρησιμοποιηθεί ωστικός διακόπτης και ως εκ τούτου η είσοδος είναι ψηφιακή.Λογικές καταστάσεις εισόδου Γ:

Όταν ο ιδικτήτης πιέσει τον διακόπτη 1Όταν ο ιδικτήτης αφήσει τον διακόπτη 0

β. i)

-6-

Είσοδος/έξοδος Εξάρτημα Αριθμός εισόδου/εξόδουμικροελεγκτή

Ακροδέκτης μικροελεγκτή

Είσοδος Α Μαγνητικός διακόπτης NC In2 1

Είσοδος Β Φωτοαντιστάτης In1/an1(Αναλ. είσ. 1) 18

Είσοδος ΓΩστικός διακόπτης

επαναφοράς συστήματος

In 5 4

Έξοδος Α Δίοδος φωτοεκπομπής Out4 10

Έξοδος Β Βομβητής Out5 11


Όταν η πόρτα είναι κλειστή ο μαγνήτης είναι κοντά στο γυάλινο κέλυφος του μαγνητικού διακόπτη και ως εκ τούτου αφού αυτός είναι του τύπου NC (κανονικά κλειστός) και σύμφωνα με το σχετικό διαιρέτη τάσης (με το μαγνητικό διακόπτη από κάτω) θα έχουμε στον ακροδέκτη εισόδου In2 του μικροελεγκτή τη λογική κατάσταση 0. Η εντολή Decision θα ελέγξει πότε θα απομακρυνθεί ο μαγνήτης (δηλαδή όταν ανοίξει η πόρτα, οπότε και θα έχουμε τη λογική κατάσταση 1) για να οδηγηθεί η ροή του προγράμματος προς το «yes». Στην αντίθετη περίπτωση (για όση ώρα η πόρτα είναι κλειστή) η ροή του προγράμματος κατευθύνεται σε μορφή βρόγχου από το «no» ελέγχοντας συνεχώς αν έχει ανοίξει η πόρτα.

β ii) Θα τοποθετηθεί η λογική κατάσταση 1 στην είσοδο 2 (In2)

b iii)

15.

-7-


α. Η εντολή digital : “Level full?” διερευνά την υπόθεση που αφορά την κατάσταση του μαγνητικού διακόπτη. Αν η κατάσταση του μαγνητικού διακόπτη δίνει το λογικό 1, τότε η διαδικασία προχωρεί στο Υ(yes), διαφορετικά πηγαίνει στο N (No), οπότε και η ροή του προγράμματος προχωρεί πιο κάτω για να ελέγξει την κατάσταση των υπολοίπων μαγνητικών διακοπτών. Σε περίπτωση που ο μαγνήτης είναι κοντά στο γυάλινο κέλυφος – διότι το ντεπόζιτο είναι γεμάτο- τότε ο μαγν. διακόπτης δίνει το λογικό 1 και ικανοποιεί το Y (yes) και η διαδικασία προχωρεί στην εντολή outputs: “Full led ON” και ανάβει η ανάλογη δίοδος φωτοεκπομπής. Στη συνέχεια η διαδικασία – ενώ η δίοδος φωτοεκπομπής εξακολουθεί να ανάβει - εκτελεί ένα συνεχή κλειστό βρόγχο μεταξύ των εντολών digital και outputs, αναμένοντας να πέσει το επίπεδο του νερού στο ντεπόζιτο στα 2/3 της χωρητικότητάς του – να μην ισχύει δηλαδή η λογική κατάσταση 1 στο μαγνητικό διακόπτη – και η ροή του προγράμματος να μεταφερθεί στην δεύτερη εντολή digital: “level 2/3?”.

Η ίδια διαδικασία ισχύει για τις περιπτώσεις level 2/3 και level 1/3 . Στη συνέχεια η ροή του προγράμματος προχωρεί για να ελέγξει την εντολή (digital)tank empty?Αν στο σημείο αυτό ο μαγνητικός διακόπτης δίνει λογικό 0, τότε η όλη διαδικασία ροής του προγράμματος αρχίζει από την αρχή.Αν όμως δίνει λογικό 1, τότε η διαδικασία προχωρεί στην εντολή outputs : buzzer ON . Η ροή προχωρεί τώρα στην εντολή Reset (διακόπτης επαναφοράς). An o διακόπτης επαναφοράς δώσει λογικό 1 (αν δηλαδή κάποιος τον πιέσει) η ροή προχωρεί στην εντολή outputs: buzzer off και η όλη διαδικασία ροής του προγράμματος αρχίζει από την αρχή. Αν δώσει λογικό 0, η ροή εκτελεί ένα συνεχή κλειστό βρόγχο μεταξύ των εντολών digital και outputs, ενώ ο βομβητής εξακολουθεί να ηχεί.

β.

16.

-8-


α.

β.

17.

-9-


α.

β.

18.

-10-


α

β.

-11-

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ον : ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ... · Web viewΛΥΣΕΙΣ...

Documents

Transcript of ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ον : ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ... · Web viewΛΥΣΕΙΣ...