Проектирование управляющего микропроцессорного устройства
Назначение линий портов A, D и E не зависит от режима работы. Порт B является портом вывода общего назначения в однокристальном режиме работы и является источником старшего байта адреса в расширенном. Порт C является портом ввода/вывода общего назначения в однокристальном режиме работы. В расширенном режиме работы порт C используется как мультиплексированная шина адреса/данных. В связи… Читать ещё >
Проектирование управляющего микропроцессорного устройства (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Министерство по образованию Российской Федерации Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
(СибАДИ) Кафедра: «АТП и Э»
Курсовая работа на тему:
" Проектирование управляющего микропроцессорного устройства (МПУ)" .
Вариант № 20
Выполнил: студент гр. АП04Т1:
Сергеев Е.И.
Проверил к. т. н.:
Руппель А.А.
Омск 2007 г.
- Оглавление:
- Введение
- Задание на курсовую работу
- 1. Структура и описание микроЭВМ
- 2. Алгоритм управления № 1
- 3. Алгоритм управления № 2
- Заключение
- Список используемой литературы
- Введение
- В связи с усложнением производственных процессов в последнее время процесс контроля над ходом производства, а также само производство, становится все более сложным. Многие производственные процессы, к тому же, являются слишком трудоемкими или сложными для участия в них человека.
- В наши дни все большее применение получает автоматизация производства, т. е.
введение
в производственные процессы автоматов, помогающих, или вовсе заменяющих человека. В первую очередь, это применяется при опасных производствах, участие в которых человека нежелательно, или вовсе невозможно. Также часто автоматизируются процессы, слишком скоротечные для визуального контроля человека. Там все чаще устанавливаются автоматические датчики, показания с которых поступают на накопители, или в память компьютера, где они хранятся для дальнейшего изучения. Контроль скоротечных процессов также осуществляется автоматами.
- Кроме того, перспективным является автоматизация конвейерных производств, так как для человека вредны длительные повторяющиеся движения, которые он производит, находясь за конвейерной лентой. При этом человека заменяют промышленные роботы-манипуляторы.
- Цель курсовой работы: Разработка управляющего микропроцессорного устройства реализующего заданное взаимодействие с объектом управления и разработка программных средств системы, обеспечивающих выполнение заданного алгоритма управления.
- Задание на курсовую работу
- Исходные данные:
- Функция:
- Y1=f1(X1; X2; X3;X4)
- t1=60 мкс.
- __
- Y1=X1 & X2 & X3 v X4
- Функция:
- NU= f2(NU1, NU2, K)
- NU= (NU1- NU2*K)
- t2=90 мкс.
- t3=40 мкс.
- 1. Структура и описание микроЭВМ
- Общая структура разрабатываемого МПУ:
- Изготовленный по КМОП-технологии с высокоплотной структурой восьмиразрядный микроконтроллер MC68HC11E9 предназначается для выполнения широкого круга прикладных задач. Для достижения номинальной частоты шины 2 МГц были использованы новые технологии. Кроме того, полностью статическая схемотехника позволяет работать на очень низких частотах, что позволяет при необходимости уменьшать потребление энергии.
- ОЭВМ имеет ряд особенностей в аппаратном и программном обеспечении, которые перечислены ниже:
- Особенности аппаратного обеспечения:
- 12 Кбайт ПЗУ;
- 512 байт ЭСППЗУ;
- 512 байт ОЗУ;
- 16-разрядный таймер с расширенными функциями:
- 4-разрядный определитель частоты.
- Три функции входной фиксации и пять — выходного сравнения или
- Четыре функции входной фиксации и четыре — выходного сравнения.
- восьмиразрядный счетчик внешних импульсов;
- последовательный асинхронный интерфейс связи расширенного формата NRZ (SCI);
- последовательный периферийный интерфейс (SPI);
- восьмиканальный, восьмиразрядный АЦП;
- система прерываний реального времени;
- система слежения за правильностью работы ОЭВМ (COP-Watchdog);
- 52-выводной квадратный пластиковый корпус.
- Особенности программного обеспечения:
- система команд представляет собой надмножество системы команд семейства M6800;
- операции дробного и целочисленного 16×16 деления;
- операции манипуляцией отдельными битами данных;
- режимы малого потребления энергии (WAIT и STOP);
БИСМП (МЭВМ) | f1, t1 | f2,t2,t3 | ОЗУ | ПЗУ | |
МС68НС11Е9 | К537РУ8 | К541РЕ1 | |||
Внутренняя структура и назначение выводов
Внутренняя структура микроконтроллера MC68HC11E9 показана на рис 5.27. На кристалле микроЭВМ располагается 8-разрядный центральный процессор CPU11, 12 Кбайт однократно программируемого ПЗУ, 512 байт ППЗУ с электрическим стиранием, статическое ОЗУ объемом 512 байт, два устройства последовательных интерфейсов, пять параллельных портов ввода/вывода, 8-разрядный 8-канальный АЦП с входным мультиплексором, блок таймеров и прерываний, тактовый генератор и блок управления режимами работы.
Внутренний генератор может работать как в режиме автогенерации (при подключении кварцевого резонатора), так и от внешнего генератора.
Назначение линий портов A, D и E не зависит от режима работы. Порт B является портом вывода общего назначения в однокристальном режиме работы и является источником старшего байта адреса в расширенном. Порт C является портом ввода/вывода общего назначения в однокристальном режиме работы. В расширенном режиме работы порт C используется как мультиплексированная шина адреса/данных.
Рис. 5.27. Внутренняя структура ОЭВМ МС68НС11Е9
Пульт управления оператора:
Пульт управления обеспечивает ввод в МПУ следующих значений:
ь 8-разрядной двоичной константы K;
ь ввод двоичного сигнала «СТОП»;
ь формирование сигнала начальной установки системы (RESET)
ь Пульт управления обеспечивает вывод из МПУ следующих значений:
ь на световую индикацию значений x1, x2, x3, x4, y1, y2, y3, NU1, y4.
Необходимо предусмотреть светодиод зуммер аварийной сигнализации
Рис. 3. Пульт управления оператора.
Назначение управляющих клавиш:
Клавиша | Функции | |
Пуск | Переводит систему в режим выполнения алгоритма управления. В этом режиме на индикаторы выводится текущее значение принимаемых с выводов АЦП 8-разрядных двоичных кодов NU1, NU2, NU3 | |
K | Перевод в режим ввода кода 8-разрядной двоичной константы K; по умолчанию на все индикаторы выводится 000. Набирается произвольное число цифр (со сдвигом влево). Набор фиксируется по нажатию Ввод. Если код константы равен нулю просто нажимается клавиша Ввод. | |
Q | Переводит в режим ввода кода 8-разрядной двоичной константы Q. | |
Сброс | RESET — начальная установка и переход в режим набора K и Q | |
Стоп | Режим прерывания программы | |
Ввод | Фиксирует текущий набор и переходит к следующему набору. | |
Авария | Сигнал красного цвета — отказ системы, сигнал не горит — система в работоспособном состоянии. | |
NU1 NU2 NU3 | Дисплей вывода 8-разрядных двоичных кодов NU1, NU2, NU3, принимаемых с АЦП | |
На рисунке представлена принципиальная схема микроЭВМ:
Рис.4Принципиальная схема микроЭВМ
2. Алгоритм 1:
Для формирования управляющего воздействия y1 снимается информация с цифровых датчиков x1, x2, x3 x4 и вычисляется значение булевой функции (т.е. логической) f1(x1, x2, x3 x4):
v x4
При единичном значении f1 вырабатывается управляющий сигнал y1 длительностью t1. Это означает, что через время t1 после выдачи y1 необходимо выработать y1=0.
Блок-схема программы
3. Алгоритм 2
При обработке информации с аналоговых датчиков МПУ принимает коды NU1 и NU2 с выходов АЦП и код константы k с тумблерного регистра пульта управления. Далее вычисляются значения функции NU = f2 (NU1, NU2, k) и сравнивается с константой Q1, хранящейся в ПЗУ. В зависимости от результатов сравнения вырабатывается один из двух управляющих сигналов Y2 или Y3 заданной длительности по следующему правилу. Если NU < Q, то выдать Y2 длительностью t2, иначе выдать Y3 длительностью t3. Далее формируется управляющее воздействие Y4, для чего с АЦП вводится значение NU3 и производится вычисление по формуле:
и значение Y4 в виде 8-разрядного кода выдается на вход АЦП.
Все двоичные константы и переменные, участвующие в вычислениях NU1, NU2, k, Q, Y4 рассматриваются как целые без знака.
Блок-схема программы
Заключение
В ходе данной курсовой работы, нами были составлена принципиальная схема микроЭВМ на базе микропроцессора MC68HC11E9, два алгоритма управления им. В целом нами при разработке получены те знания, которые в будущем помогут в профессиональной деятельности.
1. Руппель А. А. Лекции по МПУ Автоматики. 2007 г.
2. А. П. Жмакин. Микропроцессорные системы для автоматизации технологических процессов.