Реферат: Блок управления двигателем на МК
СОДЕРЖАНИЕ
Лист
1. Введение. 3
2. Анализ исходных данных, выбор параметра контроля. 6
2.1. Отладочный комплекс. 6
2.2. Выбор параметра контроля. 10
3. Описание схемы электрической принципиальной. 11
3.1. Плата микроконтроллера. 11
3.2. Плата макета. 13
4. Описание алгоритма программы. 15
5. Описание программы. 17
6. Методика выполнения лабораторной работы. 21
6.1. Цель работы. 21
6.2. Описание лабораторной установки. 21
6.3. Исходные данные. 23
6.4. Домашние задание. 24
6.5. Рекомендации по выполнению. 24
6.6. Последовательность выполнения работы. 26
7. Заключение. 27
Литература. 29
Приложение. Текстпрограммы 30
Графическая часть
Лист №1 Схема электрическая принципиальная
Лист №2 Блок схема алгоритма
/>1. Введение.В настоящее время практически невозможно указать какую-то отрасльнауки и производства, в которой бы не использовались микропроцессоры (МП) имикроЭВМ.
Универсальность и гибкость МП как устройств с программнымуправлением наряду с высокой надежностью и дешевизной позволяют широкоприменять их в самых различных системах управления для замены аппаратнойреализации функций управления, контроля, измерения и обработки данных.Применение МП и микроЭВМ в системах управления промышленным оборудованиемпредполагает, в частности, использование их для управления станками,транспортировочными механизмами, сварочными автоматами, прокатными станами,атомными реакторами, производственными линиями, электростанциями, а также созданиена их основе робототехнических комплексов, гибких автоматизированныхпроизводств, систем контроля и диагностики. Микропроцессорные средствапозволяют создавать разнообразные по сложности выполняемых функций устройствауправления — от простейших микроконтроллеров несложных приборов и механизмов досложнейших специализированных и универсальных систем распределенного управленияв реальном времени.
Среди различных форм организации современных микропроцессорныхсредств можно условно выделить следующие группы:
- встраиваемые МП и простейшие микроконтроллеры;
- универсальные микроконтроллеры и специализированные микроЭВМ;
- микроЭВМ общего назначения;
- мультимикропроцессорные системы;
- аппаратные средства поддержки микропроцессорных систем(расширители).
Встраиваемые в приборы и аппаратуру МП и простейшие микроконтроллерыжестко запрограммированы на реализацию узкоспециализированных задач, ихпрограммное обеспечение проходит отладку на специальных стендах илиуниверсальных ЭВМ, затем записывается в ПЗУ и редко изменяется в процессеэксплуатации. Встраиваемые средства используют и простейшие внешние устройства(тумблеры/клавишные переключатели, индикаторы).
СпециализированныемикроЭВМ реализуются чаще всего на основесекционных микро программируемых МП, позволяющих адаптировать структуру,разрядность, систему команд микроЭВМ под определенный класс задач. Однако такойподход организации систем требует трудоемкой и дорогой разработки«Собственного» программного обеспечения.
В последнее время широкое распространение получают такжепрограммируемые микроконтроллеры, представляющие собой специализированныемикроЭВМ, ориентированные на решение многочисленных задач в системахуправления, регулирования и контроля. Особую группу составляют программируемыеконтроллеры для систем автоматического регулирования. Важнейшим устройствомлюбой системы автоматического регулирования является регулятор, задающийосновной закон управления исполнительным механизмом. Замена классическиханалоговых регуляторов универсальными программируемыми микроконтроллерами,способными программно перестраиваться на реализацию любых законоврегулирования, записанных в память микроконтроллеров, обеспечивает повышениеточности, надежности, гибкости, производительности и снижение стоимости системуправления. Большим достоинством универсальных микроконтроллеров является ихспособность выполнять ряд дополнительных системных функций: автоматическоеобнаружение ошибок, контроль предельных значений параметров, оперативноеотображение состояния систем и т. п.
В системах автоматического регулирования особое место выделяется длясистем управления двигателями, в таких системах основной регулируемой величинойявляется частота вращения якоря двигателя, которая изменяется при изменениинагрузки. Использование взамен аналогового регулятора микроконтроллера позволитсущественно улучшить процесс регулирования. Применение цифрового индикатора иклавиатуры упростит работу по установке параметров автоматическогорегулирования и контроля регулируемого значения.
В дипломном проекте рассматривается автоматизированная системауправления двигателем. В качестве регулятора используется микроконтроллер,который должен поддерживать, определенную пользователем, частоту вращения ивыдавать текущие обороты якоря двигателя.
/>2. Анализ исходныхданных, выбор параметра контроля.Исходными данными определена разработка платы и программногообеспечения с режимами установки частоты вращения якоря двигателя, стабилизациичастоты вращения и ее индикации.
Область применения макета – лабораторные и практические работы вККЭП.
/>2.1. Отладочныйкомплекс.Базой исходных данных является отладочный комплекс МК51. Комплекссостоит из платы микроконтроллера и программного обеспечения и предназначен дляотладки и тестирования аппаратуры и программного обеспечения управляющих систем,выполнен на базе микроконтроллера (МК) семейства Intel imcs51.
Плата МК51 состоит из следующих блоков:
- МК SAB80C535 предназначенный длявыполнения программы МОНИТОР и для выполнения пользовательской программы(управления);
- постоянное запоминающее устройство, предназначенное для храненияпрограммы МОНИТОР; емкость ПЗУ 32К байт;
- оперативное запоминающее устройство, предназначено для храненияпрограммы пользователя (программа работы управляющей системы);
- дисплей, предназначен для контроля значений вводимых параметров,вывода значений параметров системы управления, вывода символов;
- клавиатура, предназначена для ввода значений параметра программыуправляющей системы, запуска программы управления, вызова процедур и сброса МК;
- буфер интерфейса связи платы ПМК с компьютером;
- блок коммутации адресов ОЗУ и ПЗУ.
Программное обеспечение состоит из программы FDSAB полноэкранныйотладчик программ на ассемблере микроконтроллеров семейства МК51,ориентированный на использование совместно с платой для отладки программ набазе микроконтроллера Siemens SAB80C535 предназначенадля отображения и полноэкранного редактирования ресурсов микроконтроллера,загрузки программного кода для микроконтроллера, исполнения его в ПМКполностью, блоками или по шагам.
В программе предусмотрен режим терминала с возможностью выбораномера коммуникационного канала (1 или 2) и скорости передачи и приема данных.
Меню программы содержит следующие пункты:
1. Загрузить файл с программой... <F3>
2. Выполнить программу ПМК <F9>
3. Перечитать ОЗУ и регистры ИЗ ПМК <F5>
4. Загрузить ОЗУ и регистры В ПМК <Alt+F5>
5. Прочитать ПЗУ или ОЗУ команд ПМК… <F6>
6. Загрузить ПЗУ или ОЗУ команд ПМК… <Alt+F6>
7. Перегрузить программу В ПМК <Alt+S>
8. Дизассемблировать команды в диапазоне… <Alt+D>
9. Сохранить текст программы в файл… <F10>
10. Включить/выключить символьные метки <Alt+V>
11. Параметрысвязи… <Alt+L>
12. Режимтерминала> <Alt+T>
13. Краткаяинформация о системе <Alt+I>
14. Выход <Alt+X>
Назначение пунктов меню:
1. Выборна дисках компьютера двоичного файла (.BIN) спрограммой, загрузка в отладчик и память команд макета и дизассемблированиезагруженного кода на экран в область отображения дизассемблированныхинструкций.
2. Передачауправления от монитора ПМК программе пользователя в памяти команд макета.
3. Считываниесодержимого внутренней ОЗУ макета и специальных функциональных регистров изПМК.
4. Загрузкав ПМК содержимого внутренней ОЗУ из отладчика и специальных регистров.
5. Считываниесодержимого памяти команд ПМК в отладчик (диапазон запрашивается).
6. Загрузкасодержимого памяти команд ПМК из отладчика в ПМК (диапазон запрашивается).
7. Перезагрузкакода программы в память команд ПМК из памяти отладчика.
8. Дизассемблированиепрограммного кода из памяти команд отладчика в запрашиваемом диапазоне адресов.По выбору пользователя инструкции дописываются за уже имеющимися либо заменяютих.
9. Сохраняетв файл, имя которого запрашивается, дизассемблированный фрагмент программыпользователя с мнемоническими обозначениями регистров процессора Siemens SAB80C535 и символьными метками (если включен режимотображения символьных меток).
10. Переключает режимпредставления дизассемблированного кода на экране: с выделенными символьнымиметками или только с адресами переходов.
11. Изменение номерапоследовательного порта компьютера, к которому подключена ПМК и скоростипередачи через порт посредством изменения делителя частоты.
12. Перевод программы в режимтерминала. В этом режиме пользователь может принимать и передавать данные попоследовательному порту в ПМК.
13. Отображение краткойинформации о системе (объем свободной ОП, место на текущем диске, параметрысоединения, загруженный файл).
14. Выход из программы.
/>2.2. Выбор параметраконтроля.Очевидным параметром контроля является частота вращения ротораэлектродвигателя. Датчиком для установления числа оборотов может служитьоптопара. Однако в этом случае из-за малой частоты импульсов, поступающих отдатчика, будет невысокой стабильность частоты вращения, из-за большойдлительности измерения и быстрого характера изменения нагрузки.
Для увеличения стабильности предусматривается диск на которомрасположено максимальное число прорезей. В этом случае одному обороту валадвигателя будет соответствовать большое количество импульсов от датчика. Но и вэтом случае для точного измерения частоты вращения требуется значительноевремя. Проведенные опыты действительно показали значительное отклонение частотывращения от установленной.
Высшую стабильность удержания частоты вращения обеспечивает способизмерения периода импульсов от датчика. МК имеет в своей архитектуресоответствующую аппаратную и программную поддержку.
/>3. Описание схемыэлектрической принципиальной.Схема электрическая принципиальная представлена в графической частилист1.
/>3.1. Платамикроконтроллера.Порты Р0 и Р2 МК используются в режиме внешней памяти. Младшиеразряды адреса ячейки памяти запоминаются в регистре адреса (DD9)импульсом ALE.
Блок переадресовки выполнен на элементах DD6 иDD7 и выполняет функцию переключения адресов всоответствии с таблицей 3.1.
Таблица 3.1
Исходный адрес Рабочий адрес ПЗУ ОЗУ ПЗУ ОЗУ 0000Н 8000Н 8000Н 0000НПо сигналу RESET=0 RS – триггерна элементах DD7.3 – DD7.4 установлен в единичноесостояние (на выводе 13 DD7.4 уровень логического нуля)и производится выбор ПЗУ (DD12). После отпусканиякнопки сброса (SA1) триггер сохраняет свое состояние иимпульсом PSEN считывается 1-й байт команды перехода изПЗУ. Триггер удерживается в единичном состоянии сигналом с выхода DD6.1 (А15=0 => А15=1), несмотряна наличие импульса PSEN на входе 1 элемента DD7.2.
В следующих двух обращениях считывается из ПЗУ адрес перехода 8000Ни выполняется команда SJMP 8000H.
При чтении из ячейки 8000Н первого байта команды МК выдает адрес, вкотором А15=0, следовательно на выходе DD6.1формируется низкий уровень. Импульсом PSEN формируетсяположительный импульс на выходе DD7.2 и триггерпереключается. Так как А15=1, то на выходе DD6.1присутствует низкий уровень, следовательно на выходе DD6.2– высокий и несмотря на то, что триггер переключился выбор ОЗУ не производится.Выбор ОЗУ будет производится если А15=0 и считывание команд производитсяимпульсом PSEN.
Порты Р4 и Р5 используются для подключения клавиатуры и дисплея. Вплате используется клавиатура формата 4х4 и четырех разрядный дисплейдинамического типа. Разряды Р4.3 – Р4.0 являются разрядами сканированияклавиатуры и одновременно разрядами выбора индикатора. Сигналы выбораиндикатора («бегущий ноль») подаются на входы усилителей (DD10).Низкий уровень с выхода DD10 производит выключениетранзистора, через который подается на общий анод выбранного индикаторанапряжение +5В.
Сигналы сегментов с выходов порта Р5 через токовые усилители DD4 поступают на шину сегментов С0 – С7 индикаторов.Резисторы R17 – R24 определяют значения амплитудыимпульса тока, протекающего через сегменты.
Разряды Р4.7 – Р4.4 являются входами сигналов опроса клавиатуры.
С помощью элементов DD11.1 – DD11.2формируется сигнал запроса прерывания от клавиатуры, поступающий на вход INT0 МК.
ИМС DD5 является преобразователем уровнейдля последовательного канала.
Элементы источника питания:
VD3 – диод выпрямителя;
С5 – С8 – сглаживающий фильтр;
DD3 – стабилизатор напряжения.
Трансформатор блока питания вынесен в отдельный блок, совмещенныйвилкой питания.
Соединение с «внешним миром» производится с помощью разъемов.
Разъем Х7 предназначен для соединения с СОМ– портами компьютера.
На контакты разъемов Х1 выведены входы портаР6 и входы эталонных питания и земли.
На контакты разъема Х5 выведены линии отпорта Р3.
На контакты разъема Х4 выведены линии отпорта Р1.
Разъем Х8 используется для подключения блокатрансформатора.
/>3.2. Платамакета.Оптопара VD1 VD2 является датчиком частотывращения якоря двигателя. Фотодиод VD1 формируеттоковые импульсы при прохождении шторки освещением от светодиода VD2. Импульс с VD1 открываеттранзистор VT1 тем самым формируя импульс на егоколлекторе.
Управление двигателем происходит при помощи DD1(ИМС управления реверсивными коллекторными двигателями). Режимы работыпредставлены в таблице 3.2.
Таблица 3.2
Режим работы IN1 IN2 OUT1 OUT2 Тормоз 1 1 L L Движ/Рев 1 L H Рев/Движ 1 H L Стоп ¥ ¥На входы DD1 поступают логические уровни «0»«1», что выбирает режим работы двигателя, подключенного к выходам DD1. С1 – С4 – сглаживающие фильтры.
Переменным резистором R8, соединеннымпоследовательно с генератором, подается нагрузка на двигатель. Резисторы R5 R9 (R5=R9) соединены общим проводом, а с других концовснимается аналоговое значение напряжения для определения нагрузки. Взависимости от направления вращения генератора ток в цепи будет протекать вдвух направлениях, следовательно, значение потенциалов напряжения на R5 R9 будут противоположны, но равны по значению. Этообеспечивает измерение напряжения в реверсном режиме работы двигателя.
/>4. Описаниеалгоритма программы.Блок схема алгоритма представлена в графической части лист 2.
Главная программа зациклена и представляет собой блок процедурыиндикации. Программы измерения частоты вращения двигателя и обработки нажатияклавиш выполняются прерывая основную программу индикации прерываниями отизмерителя частоты и клавиатуры соответственно. После выполнения программобработки прерываний программа индикации продолжает работу с места еепрерывания.
Подпрограмма (ПП) обработки прерывания от измерителя (INT1) вначале выполнения проверяет повторное вхождение в ПП.При первом вхождении осуществляется запуск измерителя и выход. При повторномвхождении измеренное значение длительности периода импульса от датчиказапоминается, сравнивается с заданным значением. Если измеренное значениеменьше заданного тогда значит частота вращения снизилась и происходит включениедвигателя, иначе двигатель отключается. После чего анализируется режиминдикации: обороты двигателя или индикация нагрузки приложенной к двигателю спомощью генератора. В зависимости от сделанного выбора измеренное значениечастоты вращения или нагрузки преобразовывается в позиционно-десятичноезначение и выдается в индикатор. Затем происходит выход из ПП.
В ПП обработки прерывания от клавиатуры (KLAV)определяется нажатие функциональной клавиши. Если клавиша не функциональная товыполняется сдвиг индикационных ячеек влево и запись кода нажатой клавиши впоследнею индикационную ячейку, далее выход. Если же клавиша функциональнаяпроизводится определение какая именно нажата для этого служат четыре блокарешения, если функциональность клавиши не определится то значит нажата клавиша«реверса» при нажатии которой осуществляется реверс направления вращения якорядвигателя и выход. Далее перечислены действия по нажатию функциональных клавиш,после выполнения которых ПП завершается:
- клавиша «удалить» — сдвиг индикационных ячеек в право и запись встаршую ячейку нуля;
- клавиша «старт» — преобразования введенного числа оборотов всекунду в длительность периода импульсов с датчика;
- клавиша «стоп» — остановка двигателя;
- клавиша «режим» — переключение режима индикации частоты вращения/ подаваемой нагрузки.
/>5. Описаниепрограммы.В программе используются символические имена присвоенные ячейкамОЗУ:
st1 data 52h
номер сдвига индикационной ячейки n_sd data53h
введенная частота вращения якоря двигателя obor data 54h
делимое 1-й байт chi_3data 55h
делимое 2-й байт chi_2data 56h
делимое 3-й байт chi_1data 57h
делитель 1-й байт zn_hdata 59h
делитель 2-й байт zn_ldata 5ah
частное 1-й байт rez_hdata 5bh
частное 2-й байт rez_ldata 5ch
результат деления 16/8 rezuldata 5dh
измеренная длительность импульса мл. байт dli_i_l data 5eh
измеренная длительность импульса ст. байт dli_i_h data 5fh
заданная длительность импульса мл. байт dli_l data60h
заданная длительность импульса ст. байт dli_h data61h
временная ячейка tempdata 62h
счетчик паузы выдачи измеренного значения indik data 63h
Используемые биты флагов перечислены ниже:
повторный вход в п.п. измерения периода импульса flag bit 00h
индикация нажатия функциональной клавиши f_ind bit 01h
функциональная клавиша «реверс» f_revbit 02h
направление вращения f_napbit 03h
вкл./выкл. двигатель f_rabbit 04h
индикация обороты/нагрузка f_rezbit 05h
функциональная клавиша «режим» f_rezindbit 06h
Деление 24-х битного числа на 16-и битное результат 16 бит,реализовано в подпрограмме div24. Деление многобайтногочисла на многобайтное реализуется по принципу вычитания делителя из делимого сосдвигом последнего влево, с возможностью восстановления делимого. Передпроцедурой деления в ячейки делителя записывается число в диапазоне 0-0fffh. В начале деления происходит: сдвиг делителя на четыреразряда влево это необходимо для деления 24/16, запись в частное 10h для определения окончания деления, запись в ячейки делимогочисло 1000000. В начале цикла деления производится сдвиг делимого влево на одинразряд, а так же сдвиг влево частного и запись в стек значений флаговпереносов. Далее из старшей части делимого вычитаем делитель, в зависимости отзнака переноса в частное записывается «0» или «1» и сохранение делимого.Проверка переноса при сдвиге делимого и запись в частное «1» если перенос был.Проверка окончания деления путем проверки восстановленного значения флагапереноса при сдвиге частного. После окончания деления результат делениянаходится в ячейках результата.
После нажатия клавиши «Старт» происходит преобразования значенияиндикационных ячеек в двоичный код (1 байт), после чего это значение умножаетсяна 24, что соответствует 24 прорезям диска оптопары (результат 2 байта) и делим1000000 на это число в результате получается длительность периода импульсов отоптопары для введенного числа оборотов в секунду. После преобразованиявыполняется функция запуска двигателя которая дает толчок и разрешаетсяпрерывание INT1 с оптопары.
В подпрограмме обработки прерывания INT1проверяется повторное вхождение для этого используется флаг flag.При первом вхождении запускается таймер и происходит выход из подпрограммыобработки прерывания. Во втором вхождении таймер останавливается, запрещаетсяпрерывание INT1 и значение таймера (что соответствуетпериоду импульса) записывается в ячейки dli_i_l и dli_i_h.После чего производится регулирование частоты вращения двигателя, для этого изячеек dli_l dli_h (введенное значение) вычитаетсяизмеренное dli_i_l dli_i_h, если возник перенос значитчастота вращения меньше необходимой и двигатель включается (отключается, еслипереноса нет) установкой кода на портах Р3.4 Р3.5. Комбинация выбирается взависимости от направления вращения которая определяется битом f_nap. Индикация измеренной частоты вращения происходит через47 (2f) раз измерения импульсов, это нужно для тогочтобы убрать мелькание цифр на индикаторе. Преобразование измеренного значенияв частоту вращения двигателя в обр/сек происходит следующим образом: деление1000000 на измеренное значение, деление на 24, преобразование bin->dec->индикатор.Перед завершением подпрограммы обработки прерывания INT1производится инициализация регистров и ячеек перед следующим запуском процедурыи разрешается прерывание INT1.
Для настройки таймера и прерывания INT1 используютсяследующие управляющие слова:
- TMOD=01H – режим работы таймера;
- TCON=04H
- Tr – разряд запуска таймера;
- IEN0 – разрешения прерываний
- 8 разряд – запрет всех прерываний;
- 3 разряд – INT1;
- 1 разряд – INT0(клавиатура);
/>6. Методикавыполнения лабораторной работы./>6.1. Цель работы.Приобретение практических навыков в технологии разработки и отладкиэлементов управляющих систем.
/>6.2. Описание лабораторнойустановки.Лабораторная установка состоит из следующих частей: платы управленияПМК, платы двигателя и блока питания.
Плата двигателя рис.6.1 состоит из трех блоков: блок датчикаскорости вращения, блок управления, блок датчика нагрузки. Плата двигателяподключается к разъемам портов ПМК при помощи разъемов. X2подключается к порту Р3 и служит для соединения: оптопары («Датчик») со входомпрерывания INT1, портов Р3.4 Р3.5 с входами блокауправления (Упр1 и Упр2). X6 подключается к порту Р6используя две линии AI6 и AI7для измерения нагрузки прелагаемой к двигателю с помощью генератора (измерениенагрузки прелагаемой из вне при помощи этой схемы невозможно). Использованиедвух каналов предусматривается для измерения напряжения двигателя с возможнымреверсом когда при вращении в одну сторону измерение происходит с первогоканала, а при вращении в другую со второго. Такое распределение получаетсяпутем использования делителя напряжения общий конец которого соединен с нулевымпроводом и при протекании тока в разных направлениях меняет знак напряжения наконцах делителя относительно общего провода на противоположный. Опорноенапряжение Uref подается соединением +5В, а нижняяграница (Ugnd) задается соединением с общим.
/>
Рис.6.1.Схема платы двигателя.
Разъем X3 соединяет схему с блоком питания.
Датчик числа оборотов представляет собой диск, с 24-ю прорезями,жестко закрепленный навалу вращения двигателя. Во время прохождения прорезимежду оптопарой светодиод VD2 освещает инфракраснымизлучением фотоприемник представляющий собой фотодиод VD1.Полупроводниковый фотоприемник уменьшив за счет этого свое сопротивление начинаетпропускать ток открывая тем самым транзистор VT1 сколлектора которого снимаются прямоугольные импульсы.
Обороты двигателя прямо пропорциональны приложенному к немунапряжению. В связи с этим предлагается удерживать частоту вращения вопределенных границах с помощью изменения напряжения подаваемого на двигатель.Использование цифровых систем управления которые позволяют быстро обрабатыватьданные делает возможным применения в качестве меняющегося напряженияшим-генератор. Длительность импульсов и пауз формируется динамически взависимости от характера приложенной нагрузки. Подержание оборотов приувеличении нагрузки будет длится до тех пор пока длительность паузы не будетравной нулю и дальнейшее увеличение нагрузки будет снижать обороты двигателя.Для улучшения поддержания частоты вращения предлагается максимально возможноувеличить напряжение источника питания.
/>6.3. Исходные данные.1. Комплекс отладочный:плата, ПО FDSAB;
2. Установка управлениядвигателем;
3. Возможность установкичастоты вращения с клавиатуры;
4. Стабилизация частоты;
5. Импульсы с датчикапоступают на вход прерывания INT1;
6. Управление двигателемосуществляется выдачей кода на порты Р3.4 и Р3.5 в соответствии с таблицей 6.1;
7. Максимальная скоростьвращения двигателя 110 обр1/сек.;
8. Число прорезей дискавращения датчика составляет 24 шт.
9. Мощность двигателя 10Вт;
10. Входы дляизмерения нагрузки поступают на АЦП каналы AI6 и AI7. VAREF=5B.
Таблица6.1
Режим работы IN1 IN2 OUT1 OUT2 Тормоз 1 1 L L Движ/Рев 1 L H Рев/Движ 1 H L Стоп ¥ ¥ />6.4. Домашние задание.Составить алгоритм и программу стабилизации частоты вращенияэлектродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением в соответствии сисходными данными.
/>6.5. Рекомендации повыполнению.В качестве параметра регулирования взять длительность периодов импульсовот оптопары. Выбор этого параметра взамен измерению частоты вращения диска,перекрепленного на двигатель, позволяет производить быстрый контрольстабильности системы управления за счет значительного уменьшения длительностиизмерения. Для такого регулирования необходимо преобразовывать введеннуючастоту вращения в длительность периода импульсов, формируемых прорезями надиске датчика, и обратно – длительность периода в частоту вращения.Рекомендуется осуществлять преобразование следующим образом:
1) Введенную частотувращения (обр/сек) умножить на число прорезей в диске (24);
2) 1000000 разделить наполученное число, в результате чего получится длительность одного периода вмкс.
Для обратного преобразования:
1) 1000000 разделить надлительность периода;
2) разделить на 24.
При делении 1000000 (3 байта) на 2 байта возможно использованиестандартной процедуры деления 4-х байтного числа на 2-й байтное. Но для болеебыстрого деления (а значит и увеличения скорости измерения) рекомендуетсяуменьшить длительность деления, производя деление 6-ти тетрад (1000000) на 3-итетрады (максимально возможное число 4095), для этого необходимо:
1) перед процедуройделения сдвинуть делитель на четыре разряда влево;
2) продолжать деление сучетом сдвинутого делителя, т. е. деление должно длится на четыре цикла меньше;
3) после процедурыделения сдвинуть частное на четыре разряда влево.
Для измерения длительности периода импульсов необходимо в качествесчетчика использовать один из таймеров в режиме таймера. Подача на входпрерывания INT1 импульсов вызывает ПП обработкипрерывания в которой необходимо следить за первым и вторым входом в ПП. Припервом вхождении включить таймер, а при втором вхождении считать состояниетаймера, что и будет являться длительностью периода импульса.
/>6.6. Последовательностьвыполнения работы.1. Набрать текстпрограммы;
2. Откомпилироватьпрограмму;
3. Запустить отладчик FDSAB;
4. Загрузить в память bin файл, запустить программу на выполнение;
5. Снять зависимостьизменения частоты вращения от подаваемой нагрузки;
6. Сделать вывод опроделанной работе;
7. Составить отчет.
Внимание! При приложениибольших усилий торможения двигателя он может остановится что приведет к резкомуувеличению тока в выходной цепи ИМС управления и возможно выход ее из строя.
/>7. Заключение.В результате проделанной дипломной работыбыла разработана плата макета и программное обеспечение блока управленияреверсивным двигателем. С режимами работы: установки частоты вращения якорядвигателя, стабилизации и индикации частоты. В качестве нагрузки используетсягенератор, соединенный с двигателем, на выходы которого подсоединен переменныйрезистор, которым задается нагрузка. В цепь генератора включен делительнапряжения для измерения напряжения и его индикации.
При разработке дипломного проекта было опробовано два способаавтоматического регулирования частоты вращения двигателя: измерение частоты (заопределенное время подсчитывалось количество импульсов от датчика), измерениепериода (измерялась длительность периода импульсов поступающих от датчика).Первый способ измерения частоты показал плохую стабильность частоты вращениярегулирующей системы, т. к. из-за большой длительности измерения (приуменьшении длительности измерения увеличивалась погрешность) и быстрогоизменения характера нагрузки система не успевала отслеживать это изменение, аследовательно и регулировать входную величину. Второй способ регулирования сизмерением длительности периода показал хорошую стабильность автоматическойсистемы управления. Это достигается увеличение числа прорезей на вращающемсядиске оптопары, измерение длится короткое время, за которое системаавтоматического регулирования не успевает отклониться от установленногозначения. Небольшое отклонение частоты вращения за короткий промежуток времени(времени измерения одного периода) сразу контролируется и происходитмодификация выходного параметра.
/>Литература.1. Григорьев В. Л.Программное обеспечение микропроцессорных систем. – М.: Энергоатомиздат, 1983.
2. Щелкунов Н. Н., ДиановА. П. Микропроцессорные средства и системы. – М.: Радио и связь, 1989.
3. Сташин В. В.Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах. – М.:Энергоатомиздат, 1990.
4. Иванов В. И.Полупроводниковые оптоэлектронные приборы: Справочник – 2-е изд., перераб. Идоп. – М.: Энергоатомиздат, 1989
5. Хвощ С. Т.Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления. Справочник.Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987.
/>Приложение.Текст программы.
; присваивание имен
p4data 0e8h
p5data 0f8h
ip0data 0a9h
ip1data 0b9h
ien0data 0a8h
ien1data 0b8h
adcondata 0d8h
addatdata 0d9h
darpdata 0dah
st1data 52h
n_sddata 53h
obordata 54h
chi_3data 55h
chi_2data 56h
chi_1data 57h
chi_tdata 58h
zn_hdata 59h
zn_ldata 5ah
rez_hdata 5bh
rez_ldata 5ch
rezuldata 5dh
dli_i_ldata 5eh
dli_i_hdata 5fh
dli_ldata 60h
dli_hdata 61h
tempdata 62h
indikdata 63h
flagbit 00h
f_indbit 01h
f_revbit 02h
f_napbit 03h
f_stabit 04h
f_rabbit 05h
f_rezbit 06h
f_rezindbit 07h
; определениевекторов прерываний
org0000h
sjmpstart
org0003h
ljmpklav
org013h
ljmpint_1
; начальная инициализация
start: movdarp,#00h
movadcon,#0fh
clrf_rezind
clrf_rab
clrf_rev
clrf_sta
setbf_nap
setbf_rez
movn_sd,#0bh
movst1,#3fh
movip0,#04h
movip1,#04h
movsp,#65h
movien0,#81h
inizial:movr0,#47h
movr1,#03h
; начальное обнуление индикатора
numb: mov@r0,#00h
incr0
djnzr1,numb
; определение режимаработы и его индикация
jnbf_sta,re1
jbf_rez,re1
mov4ah,#19h
sjmpre2
re1: mov4ah,#10h
re2: clrf_ind
beg: jbf_ind,beg2
; определение режима работы
jnbf_rezind,na2
clr f_rezind
jb f_nap,na1
mov 4ah,#0fh
sjmp na2
na1: mov 4ah,#0ah
; запуск двигателя с проверкой направлениявращения
na2: jnb f_rev,beg2
jb f_nap,napr1
clr p3.5
mov 4ah,#0fh
jb f_rez,napr
mov 4ah,#19h
sjmp napr
napr1: clr p3.4
mov 4ah,#0ah
jb f_rez,napr
mov 4ah,#19h
napr: clr f_rev
clr flag
setb f_rab
mov ien0,#85h
; остановка двигателя
beg2: jnb f_ind,beg1
djnz st1,beg1
mov st1,#05fh
; сдвиг индикационных ячеек вправо
mov r0,#0ahov r1,#49h
mov 40h,#10h
sdvig: mov a,@r1
inc r1
mov @r1,a
mov a,r1
subb a,#02h
mov r1,a
djnz r0,sdvig
djnz n_sd,beg1
mov n_sd,#0bh
ljmp inizial
; процедура индикации
beg1: mov r4,#0feh
mov dptr,#tabcod
mov r0,#47h
cycl: mov p4,#0ffh
mov a,@r0
movc a,@a+dptr
mov p5,a
mov a,r4
mov p4,a
rl a
mov r4,a
inc r0
lcall del
cjne r0,#4bh,cycl
ljmp beg
del: mov r1,#10
st_2: mov r2,#10
st_1: nop
nop
nop
djnz r2,st_1
djnz r1,st_2
ret
tabcod: db0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h
db0feh,0fdh,0fbh,0f7h,0efh,0dfh,0ffh
db0c6h,0f8h,0c0h,0c8h,88h,8ch,86h,80h,89h,0ceh,91h,0b0h,82h
; клавиатура
klav: push acc
push p4
push psw
setb psw.3
mov r4,#00h
mov r7,#04h
mov r6,#0feh
loop: mov a,r6
mov p4,a
rl a
mov r6,a
mov a,p4
mov r5,#04h
swap a
rotate: rrc a
jnc dbnc
inc r4
djnz r5,rotate
djnz r7,loop
ljmp quit
dbnc: mov r2,#0ah
m1: mov r3,#55h
m2: djnz r3,m2
djnz r2,m1
mov a,#0f0h
wait: mov p4,#0f0h
cjne a,p4,wait
mov r2,#0ah
m3: mov r3,#55h
m4: djnz r3,m4
djnz r2,m3
mov a,#09h
subb a,r4
jc func
rel: mov r0,#03h
mov r1,#48h
new: mov a,@r1
inc r1
mov @r1,a
mov a,r1
subb a,#02h
mov r1,a
djnz r0,new
mov r1,#47h
mov 47h,r4
ljmp quit
; определение режима по функциональнойклавише
func: jb f_ind,quit
cjne r4,#0ah,g2
ljmp bakesp
g2: cjne r4,#0bh,g3
ljmp sta
g3: cjne r4,#0ch,g4
ljmp stop
g4: cjne r4,#0dh,g5
ljmp rezim
g5: cjne r4,#0eh,g6
ljmp rezim
g6: ljmp revers
quit: clr psw.3
pop psw
pop p4
pop acc
reti
; удаление символа
bakesp: jb f_rab,quit
mov 47h,48h
mov 48h,49h
mov 49h,#00h
ljmp quit
; старт. DEC->BIN
sta: jb f_rab,quit
mov 4ah,#0ah
mov b,#0ah
mov a,49h
mul ab
add a,48h
mov b,#0ah
mul ab
add a,47h
mov obor,a
; BIN*24
mov b,#18h
mov a,obor
mul ab
mov zn_l,a
mov zn_h,b
; деление1000000 наполученное значение
lcall div24
mov dli_l,rez_l
mov dli_h,rez_h
; старт измерение
mov tl0,#00h
mov th0,#00h
clr flag
mov indik,#00h
mov tmod,#10h
mov tcon,#04h
mov 4ah,#10h
mov 49h,#10h
mov 48h,#10h
mov 47h,#10h
mov 46h,#11h
mov 45h,#12h
mov 44h,#15h
mov 43h,#16h
mov 42h,#12h
mov 41h,#10h
setb f_ind
setb f_rev
setb f_sta
ljmp quit
; стоп
stop: jnb f_rab,quit
mov ien0,#81h
setb p3.4
setb p3.5
clr f_rab
mov 4ah,#10h
mov 49h,#10h
mov 48h,#10h
mov 47h,#10h
mov 46h,#10h
mov 45h,#11h
mov 44h,#12h
mov 43h,#13h
mov 42h,#14h
mov 41h,#10h
setb f_ind
clr f_sta
ljmp quit
; реверс
revers: jnb f_rab,out2
mov ien0,#81h
setb p3.4
setb p3.5
mov 4ah,#10h
mov 49h,#10h
mov 48h,#10h
mov 47h,#10h
mov 46h,#16h
mov 45h,#17h
mov 44h,#18h
mov 43h,#17h
mov 42h,#16h
mov 41h,#11h
jb f_nap,n1
mov adcon,#0eh
sjmp n2
n1: mov adcon,#0fh
n2: setb f_rev
cpl f_nap
setb f_ind
out2: ljmp quit
; режим оборотыдвигателя/нагрузка
rezim: jnb f_rab,out
cpl f_rez
jb f_rez,rez1
mov 4ah,#10h
mov 49h,#10h
mov 48h,#10h
mov 47h,#10h
mov 46h,#19h
mov 45h,#15h
mov 44h,#1ah
mov 43h,#16h
mov 42h,#1bh
mov 41h,#1ch
setb f_ind
out: ljmp quit
rez1: mov 4ah,#10h
mov 49h,#10h
mov 48h,#10h
mov 47h,#10h
mov 46h,#13h
mov 45h,#1dh
mov 44h,#13h
mov 43h,#16h
mov 42h,#13h
mov 41h,#12h
setb f_rezind
setb f_ind
ljmp quit
; процедура деления3-х байт на 2-ва
div24: push psw
push acc
mov chi_3,#0fh
mov chi_2,#42h
mov chi_1,#40h
mov rez_h,#00
mov rez_l,#10h
mov a,zn_h
mov b,#10h
mul ab
mov zn_h,a
mov a,zn_l
mov b,#10h
mul ab
mov zn_l,a
mov a,b
add a,zn_h
mov zn_h,a
lp24: mov a,rez_l
rlc a
mov rez_l,a
mov a,rez_h
rlc a
mov rez_h,a
push psw
clr c
mov a,chi_1
rlc a
mov chi_1,a
mov a,chi_2
rlc a
mov chi_2,a
mov a,chi_3
rlc a
mov chi_3,a
push psw
clr c
mov a,chi_2
subb a,zn_l
mov chi_t,a
mov a,chi_3
subb a,zn_h
jc nosav
pop psw
sav: mov chi_3,a
mov chi_2,chi_t
inc rez_l
sjmp qsav
nosav: pop psw
jc sav
qsav: pop psw
jnc lp24
pop acc
pop psw
ret
; прерывание отдатчика
int_1: jb flag,iz2
setb flag
setb tr1;первое вхождение. запустить таймер
reti
iz2: push psw;второе вхождение
push acc
clr tr1
mov ien0,#80h
mov dli_i_l,tl1; сохранить измеренное значение
mov dli_i_h,th1;
; регулировка
clr c
mov a,dli_i_l
subb a,dli_l
mov a,dli_i_h
subb a,dli_h
jc mot_1
jb f_nap,nap11
setb p3.4
sjmp mot_0
nap11: setb p3.5
sjmp mot_0
mot_1: jb f_nap,nap01
clr p3.4
sjmp mot_0
nap01: clr p3.5
mot_0:
; индикация
jb f_ind,inizdp
djnz indik,inizdp
mov indik,#2fh
jb f_rez,chas
; индикация нагрузки
azp0: jnb adcon.4,azp0
mov a,addat
mov b,#0ah
div ab
mov 47h,b
mov b,#0ah
div ab
mov 48h,b
mov 49h,a
inizdp: ljmp iniz
; индикация частоты вращения
chas: jb f_nap,i_nap1
mov a,4ah
cjne a,#0ah,in_ob2
mov 4ah,#10h
in_ob2: dec 4ah
sjmp i_nap2
i_nap1: mov a,4ah
cjne a,#0fh,in_ob1
mov 4ah,#09h
in_ob1:inc 4ah
i_nap2: mov zn_l,dli_i_l
mov zn_h,dli_i_h
lcall div24;деление 3 байт на 2 байт
mov rezul,#01h; деление 2 байт на 24
lp16: clr c
mov a,rezul
rlc a
mov rezul,a
push psw
clr c
mov a,rez_l
rlc a
mov rez_l,a
mov a,rez_h
rlc a
mov rez_h,a
push psw
clr c
mov a,rez_h
subb a,#18h
jc nosav16
pop psw
sav16: mov rez_h,a
inc rezul
sjmp qsav16
nosav16: pop psw
jc sav16
qsav16: pop psw
jnc lp16
; BIN->DEC
mov a,rezul
mov b,#0ah
div ab
mov 47h,b
mov b,#0ah
div ab
mov 48h,b
mov 49h,a
; инициализация нового запуска программыизмерения
iniz: mov tl1,#00h
mov th1,#00h
clr flag
port_0: jb p3.3,port_0
port_1: jnb p3.3,port_1
mov ien0,#85h;84
pop acc
pop psw
reti
end