Реферат: Микропроцессоры и микро-ЭВМ в РЭС
О. В. Байдакова
Московская государственная академия приборостроения иинформатики
Москва, 2001
Текстзадания. Разработать автоматизированную систему отбраковки резисторов напроизводстве. Изготовленные резисторы необходимо рассортировать по допускам ипоместить в отдельные контейнеры. Управление операциями по сортировкеосуществляется роботом, который берет очередной резистор и помещает его в зажим,он же после измерения сопротивления вынимает его и кладет в соответствующийконтейнер. Измерение сопротивления проводиться на основе измерения напряженияна резисторе при прохождении через него известного тока, т. е.Rизм.=Uизм./Iэталон. Управление роботом и измерениями осуществляется МПС. Еефункции следующие:
Выдачакоманды роботу на установку резистора;
Проверка,установлен ли резистор;
Проведениеизмерения сопротивления резистора;
Командароботу снять резистор и поместить его в заданный контейнер.
Необходимопредусмотреть включение режима “эталонный резистор”- т. е. Измерение изанесение в память номинального значения при смене партии резисторов. Нужновыбрать значение “эталон” для данного номинала резистора, чтобы выходноенапряжение измерителя соответствовало диапазону входных напряжений АЦП.Необходимо в памяти подсчитать число резисторов, попавших в каждый контейнер.Предусмотреть зажигание светодиода “вне допуска” при измеренном сопротивлениирезистора, которое не входит в самый широкий заданный допуск.
Исходныеданные для проектирования:
Количествополей допуска: 2
Диапазонноминалов резисторов: 1…100Ом
Полядопуска: 5 и 10 %
Видмикропроцессорной системы: К1816ВЕ48
Введение
Вданной курсовой работе описывается отбраковка резисторов на производстве.Резисторы сортируются по допускам и раскладываются в соответствующиеконтейнеры. Если сопротивление не входит ни в один диапазон допуска, онпомещается в отдельный контейнер и включает сигнал, что попался брак. Системапостроена на микропроцессоре К1816ВЕ48.
Измерениесопротивления производиться посредством измерения падения напряжения наисследуемом резисторе при пропускании через него фиксированного тока.
Работаетсистема следующим образом:
Внекоторый момент времени процессор подает роботу команду установить резистор иначинает ждать. Робот, когда установит резистор в измеряющее устройство, сигнализируетоб этом процессору. Процессор выходит из режима ожидания и выдает командуначать преобразование и снова начинает ждать. АЦП, завершив преобразованияпадения напряжения на измеряемом резисторе в цифровой код, подает сигналпроцессору. Процессор считывает с АЦП цифровой код и приступает к сравнению егос записанным в память эталонным сопротивлением. В результате вычисленийпроцессор определяет к какой группе по отклонению от номинала относитсяизмеряемый резистор и выдает соответствующую команду роботу- поместить резисторв один из пяти контейнеров с отклонениями
Далеецикл повторяется сначала.
Предварительное распределение памяти
Предварительноераспределение памяти в системе показано на рис. 2.1. Т. к. программа, управляющаясистемой скорее всего будет сравнительно небольшой, то она вся поместиться вовнутреннем ПЗУ процессора (памяти компьютера), поэтому на рисунке изображенатолько эта память; внешние ПЗУ не нужны и поэтому распределение для них непоказано.
Системабудет обрабатывать сравнительно небольшой объем данных, поэтому показания насхеме распределения памяти данных область “ОЗУ данных” скорее всего останетсянезадействованной.
3FFh
YYYh
XXXh
000h
Свободно3Fh
20h
1Fh
18h
17h
08h
07h
00h
ОЗУ данных /> Банк регистров RB1 /> Подпрограмма /> 8-уровневый стек /> Программа, управляющая работой системы /> Банк регистров RB0 />Памятькоманд Память данных
3.АЛГОРИТМ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ.
Укрупненнаяструктурная схема алгоритма программы, управляющей процессором, изображена нарис. 3.1.
Привключении системы вначале она принудительно переходит в режим занесенияэталонного сопротивления. Процессор считывает с АЦП значение сопротивления, записываетего в память и обнуляет все счетчики, в которых ведется учет резисторов сопределенным допуском.
Далееследует установка и измерение сопротивления очередного резистора. Считанное сАЦП значение сопротивления подвергается обработке процессором и вычисляетсяпроцент отклонения сопротивления резистора от эталонного. В зависимости отзначения этого отклонения процессором выдается команда роботу на размещениерезистора в определенном контейнере и увеличение на единицу соответствующегосчетчика резисторов.
Далееанализируется состояние переключателя “ЭТАЛОН”. Если он замкнут, то сновапроизводится замена в памяти эталонного сопротивления и обнуление счетчиков.Если этот переключатель разомкнут, то система начинает обработку следующегорезистора.
/> /> /> /> /> /> /> /> /> />/>/>
4.РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РЕСУРСОВ
Врегистре R0 банка 0 находится текущее эталонное сопротивление. Остальныерегистры банка 0 используются по мере надобности для хранения промежуточныхрезультатов и временного сохранения содержимого аккумулятора.
Врегистре R0 банка 1 находится счетчик количества резисторов с сопротивлениемвне допуска.
Врегистре R2 банка 1 находится счетчик количества резисторов с отклонением неболее 10% от эталона.
Врегистре R2 банка 1 находится счетчик количества резисторов с отклонением неболее 10% от эталона.
Врегистре R2 банка 1 находится счетчик количества резисторов с отклонением неболее 10% от эталона.
Врегистре R2 банка 1 находится счетчик количества резисторов с отклонением неболее 10% от эталона.
Врегистре R2 банка 1 находится счетчик количества резисторов с отклонением неболее 10% от эталона.
Черезвывод Р10 процессору сообщается режим работы:
сортировкарезисторов по допускам;
сменаэталонного сопротивления.
Черезвывод Р20 роботу выдается команда “установить резистор”. Активное состояние –1.
Черезвывод Р21 роботу выдается команда положить резистор в контейнер “ВНЕ ДОПУСКА”.Активное состояние – 1.
Черезвывод Р22 осуществляется запуск АЦП. Активное состояние – 0.
Черезвыводы Р25, Р26, Р27, Р28 и Р29 роботу выдается команда положить резистор вконтейнер с допуском соответственно. Активное состояние – 1.
Навывод Т0 от робота поступает 1, если резистор установлен.
Навывод Т1 от АЦП поступает 1, когда данные готовы к считыванию.
Программав памяти начинается с адреса 000h.
ПРОГРАММАРАБОТЫ СИСТЕМЫ.
Адрес Код Количество циклов Метка Мнемоника Комментарий000
002
003
004
008
00А
00С
00D
00F
010
011
12
013
015
017
018
019
01A
01B
01D
01E
020
021
023
024
026
027
028
02A
02B
02C
02D
02E
02F
030
031
032
033
034
035
037
038
03A
03B
03C
14 70
A8
D5
D8 00
BA 00
BB 00
C5
14 70
33
17
68
AB
53 80
C6 1B
FB
07
33
AB
BC 64
FB
BA 00
6B
E6 24
1A
EC 20
A9
97
BB 08
F9
F7
A9
FA
F7
AA
F8
33
17
6A
A7
F6 38
F8
EB 2A
F9
F7
A9
2
1
1
2
2
2
1
2
1
1
1
1
2
2
1
1
1
1
2
1
2
1
2
1
2
1
Change: Call Meas
MOV R0.A
SEL RB1
MOV R0, 00h
MOV R2, 00h
MOV R3, 00h
SEL RB0
Work: CALL Meas
CPL A.
INC A
ADD A, R0
MOV R3, A
ANL A, 80H.
JZ Mul.
MOV A, R3
DEC A
CPL A
MOV R3, A.
Mul: MOV R4, 64h
MOV A, R3
MOV R2, 00h
M1: ADD A, R3
JNC M2
INC R2
M2: DJNZ R4, M1
MOV R1, A
CLR C
MOV R3, 08h
M3: MOV A, R1
RLC A
MOV R1, A
MOV A, R2
RLC A
MOV R2, A
MOV A, R0
CPL A.
INC A
ADD A, R2
CPL C
JC M4
ADD A, R0
M4: DJNZ R3, М3
MOV A, R1
RLC A
MOV R1, A
; Вызов подпрограммы измерения сопротивления резистора; Запомним в R0 эталонное сопротивление.
; Подключим банк регистров RB1.
; Обнуление счетчика
; Обнуление счетчика
; Обнуление счетчика
; Подключим банк регистров RB0.
; Измерение сопротивления резистора.
; Инвертирование содержимого аккумулятора
; А=А+1ÞА в дополнительном коде.
; Вычитаем из эталонного сопротивления измеренное: А=R0-А.
; Спасаем А регистре R3
; Проверяем знаковый бит
; Если А>0, то переходим на метку Mul
; Восстановим содержимое А.
; А=А-1
; Инвертирование А; А- в прямом коде.
; Сохраним содержимое А
; В R4- число повторений цикла- 10010
; В аккумуляторе- разность между измеренным и эталонным; сопротивлениями, взятая по модулю.
; Обнуление регистра R2
; А=А+R3.
; Если А+R3£FFh, то переходим на М2.
; Учитываем перенос (А+R3>FFh).
; Уменьшаем счетчик цикла. Если R4>0- повторяем цикл.
; Копируем аккумулятор в регистр R1
; После умножения в регистре R1 будет младший байт
; произведения, в R2- старший, т. е. R2R1=½Nэт-N½*100.
; Разделим содержимое этой пары регистров на содержимой
; регистра R0 (эталон).
; Обнуляем флаг переноса.
; Счетчик цикла.
; ВА- младший байт произведения.
; Циклический сдвиг влево через флаг переноса.
;R1=А
; ВА- младший байт произведения.
; Циклический сдвиг влево через флаг переноса
;R2=А
; ВА- эталонное вопротивление (делитель).
; Инвертирование содержимого аккумулятора
А=А+1Þ А в дополнительном коде
; А=R2-А
; Инвертирование флага переноса
; Если флаг С установлен, переходим на М4.
; А=А+ R0
; Уменьшаем счетчик цикла. Если R3>0, то повторяем цикл.; А=R1
; циклический сдвиг влево через флаг переноса.
; В R1- результат деления, т. е. отклонение в процентах измеренного сопротивления от эталонного.
; проверка на принадлежность к группе по допуску.
03D
03F
041
042
043
044
046
047
049
04A
04C
04E
04F
050
051
053
054
056
057
058
059
05B
05C
05E
05F
060
062
03 F6
E6 49
D5
18
C5
23 06
3A
04 5C
F9
03 FB
E6 56
D5
1A
C5
23 44
3A
04 5C
D5
1B
C5
23 24
3A
23 04
3A
09
12 00
04 0D
2
2
1
1
1
2
2
2
1
2
2
1
1
1
2
2
2
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
P 10:
P 5:
Mode:
ADD
JNC
SEL
IBC
SEL
MOV
OUTL
JMP
MOV
ADD
JNC
STL
INC
SEL
MOV
OUTL
JMP
SEL
INC
SEL
MOV
OUTL
MOV
OUTL
IN
JB0
JMP
A. F6h
P10
RB1
R0
RB0
A, 06h
P2, A
Mode
A, R1
A, FBh
P5
RB1
R2
RB0
A, 44h
P2, A
Mode
RB1
R3
RB0
A, 24h
P2, A
A, 04h
P2, A
A, P1
Change
Work
; А=А-1010
; Если А<1010, то переходим на Р10
; Подключаем банк регистров RB1
; Увеличиваем счетчик резисторов “ВНЕ ДОПУСКА”
; Подключаем банк регистров RB0
; Устанавливаем 1-й и 2-й биты в единицу
; Команда роботу–положить резистор в контейнер “вне допуска”
; Пропускаем остальные отклонения
;A=R1
;A=A–5
; Если А<5, то переходим на Р5
; Подключаем банк регисторов RB1
; Увеличиваем счетчик резисторов с отклонением до 10%
; Подключаем банк регистров RB0
; Устанавливаем в единицу 2–й и 6–й биты
; Команда роботу – положить резистор в контейнер “10%”
; Пропускаем отклонение 5%
; Подключаем банк регистров RB1
; Увеличиваем счетчик резисторов с отклонением до 5%
; Подключаем банк регистров RB0
; Устанавливаем в единицу 2–й и 5–й биты
; Команда роботу – положить резистор в контейнер “10%”
; Устанавливаем в единицу только 2–й бит
; Снимаем все активные сигналы с порта Р2
; Читаем порт Р1
; Нулевой бит установлен в единицу–команда смены эталона.
; Проверяем следующий резистор.
070
072
073
075
077
079
07В
07С
07Е
07D
23 05
3A
26 73
9A 00
8A 04
56 79
09
12 7B
08
83
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Meas:
W1:
W2:
W3:
MOV
OUTL
JNT0
ANL
ORL
JT1
IN
JB0
INS
RET
A, 05h
P2, A
W1
P2, 00h
P2, 04h
W2
A, P1
W3
A, Bus
; Устанавливаем в единицу 0–й и 2–й биты
; Команда роботу –установить резистор
; Ждем установки резистора
; На АЦП-сигнал “начать измерение”
; Убираем все активные сигналы с порта Р2
; Ждем окончания измерения
; Ждем выключения режима
; “эталонное сопротивление”
; Считываем с АЦП значение сопротивления
; Возврат в основную программу.
/> /> /> /> /> /> /> />Кполученной программе трудно применить термин “быстродействие”, на это естьнесколько причин:
Впрограмме есть несколько задержек на неопределенное время ( эти задержкиопределяются роботом);
Программаимеет сильно разветвленную структуру, а выбор ветви в некоторых случаях зависитот внешних условий;
Программапредставляет собой бесконечный цикл, т. е. программа выполняется с моментавключения системы и до выключения.
Длятого, чтобы все-таки оценить быстродействие, сделаем некоторые допущения:предположим, что внешние устройства совершенно не затормаживают систему, т. е.если система выдает запрос во внешние устройства, результат приходит мгновенно.Таким образом будет посчитано быстродействие собственно программы.
Дляопределенности примем, что система работает в режиме сортировки, эталонноезначение уже занесено в память и в измеритель установлен резистор с 10%допуском.
Таккак программа зациклена, посчитаем количество машинных циклов за один проходпрограммы:
2+2´10+1´4+2+2+1´4+2+1+2+1+(1+2+1+2)´100+1+1+2+(1´11+2+1+2)´8+1+1+1+2+2+2+1+2+2+1+1+1+2+2+2+1+1+1+2´7=812циклов
Кпроцессору подключен кварцевый резонатор на частоту 6 МГц, следовательнотактовая частота процессора равна 6/3=2 МГц; время одного такта равно 0, 5 мкс.Один машинный цикл равен пяти тактам, т. е. 2, 5 мкс.
Времявыполнения одного цикла программы равно 812´2,5=2030 мкс » 2 мс.
6.КОНТРОЛЬНЫЙ ПРИМЕР
Напряжение,подаваемое на АЦП, равно U=Iэт´R;Iэт = 0, 025 А
Входныеданные: Rэт = 51Ом; Rизм = 53 Ом; Uэт = Iэт´Rэт= 0, 025 А´51Ом = 1, 28 В
САЦП в память запишеться число 128 = 80h, т. е. (R0) = 80h
U= Iэт´Rэт = 0, 025 А´53 Ом = 1, 33 В
САЦП в аккумулятор запишеться число 133 = 85h.
Находиммодель разности эталонного и измеренного сопротивлений:
½Rэт –Rизм ½=½128-133½=½-5½=5
/> <td/> />Отклонение в процентах находиться по формуле:
иименно по этой формуле работает написанная выше программа.
Умножаемразность на 100: ½Rэт –Rизм ½´100=500
Делимполученное число на Rэт/800/102 = 3, т. к. деление целочисленное.
/> <td/> />Итак, в программе получается, что Rизм имеет отклонение 3% от номинала. На самомделе Rизм имеет отклонение
Число,полученное программой, и число, рассчитанное непосредственно, достаточно близкидруг к другу.
Системапоместит данный резистор в контейнер с допуском 5%.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Впроцессе работы была разработана система, способная рассортировать партиюрезисторов по допускам 5, 10% и брак. Система также подсчитывает числорезисторов каждого допуска.
Вустройстве предусмотрена возможность смены эталонного сопротивления, записанногов памяти, при смене партии резисторов.
Прикаждом попадании резистора с отклонением более 10% система подает световойсигнал.
Список литературы
Микропроцессоры.В 3–х кн. Кн. 1. Архитектура и проектирование микро–ЭМВ. Организациявычислительных процессов: Учебник для вузов. Под редакцией Л. Н. Преснухина. –М.: Высшая школа, 1986г.
КалабековБ. А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов:Учебное пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1988г.
В.Н. Пильщиков. Програмирование на языке ассемблер IBM PC. – М.: Диалог МИФИ, 1994г.
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта referat.ru/