Реферат
Пояснительнаязаписка состоит из 30 страниц, на которых, помимо основного текста, размещены 8таблиц, 12 рисунков. При написании использовано 9 источников, среди которых каккниги, так и страницы Интернет.
УПРАВЛЕНИЕ,СХЕМОТЕХНИКА, МИКРОЭЛЕКТРОНИКА, АЛГОРИТМИЗАЦИЯ, ПРОГРАММИРОВАНИЕ.
В курсовомпроекте разработано устройство, предназначенное для формирования импульсныхсигналов с заданным периодом и скважностью — ШИМ-регулятор.
Разработанапринципиальная электрическая схема устройства, написана программа управленияШИМ-регулятором через LPT порт ЭВМ, произведена сборка и макетирование.
В проектеподробно описаны выбранные элементы схемы и рассказано о принципах работы ШИМ –регулятора.
Содержание
Введение
1 Описание ШИМ-регулятора
1.1 Классификация видов ШИМ
1.2 Применение широтно-импульсной модуляции
2 Выбор элементной базы
2.1 Микросхема КР580ВИ53
2.2 Микросхема К155АП5
2.3 Микросхема К155АГ3
3 Схема макета
3.1 Схема принципиальная электрическая
3.2 Таблица контактов
4 Программа управления
4.1 Логика работы
Заключение
Приложение А
Введение
До внедрения цифовогоширотно-импульсного модулирования (ШИМ) использовался аналоговый ШИМ. Прианалоговой реализации ШИМ, сигналы получаются путем сравнения треугольногонесущего сигнала и сигнала, подлежащего модуляции. Для трехфазных системнеобходимы три независимых канала ШИМ: по одному на каждую фазу. Входами такогоШИМ устройства являются заданные фазные напряжения. В разомкнутыхчастотно-управляемых ЭП эти напряжения формируются на основе принятого законачастотного управления, в замкнутых ЭП — формируются с помощью контроллера.
Прицифровой реализации широтно-импульсной модуляции в качестве несущего колебанияиспользуется периодическая последовательность прямоугольных импульсов, аинформационным параметром, связанным с дискретным модулирующим сигналом,является длительность этих импульсов. Периодическая последовательностьпрямоугольных импульсов одинаковой длительности имеет постоянную составляющую,обратно пропорциональную скважности импульсов, то есть прямо пропорциональнуюих длительности. Пропустив импульсы через ФНЧ с частотой среза, значительноменьшей, чем частота следования импульсов, эту постоянную составляющую можнолегко выделить, получив постоянное напряжение. Если длительность импульсовбудет различной, ФНЧ выделит медленно меняющееся напряжение, отслеживающеезакон изменения длительности импульсов. Таким образом, с помощью ШИМ можносоздать несложный ЦАП: значения отсчетов сигнала кодируются длительностьюимпульсов, а ФНЧ преобразует импульсную последовательность в плавно меняющийсясигнал.
Приработе с приводом может потребоваться управлять его скоростью. В простейшемслучае это можно делать вставив транзистор (управляемое сопротивление) междуисточником фиксированного напряжения и приводом. Однако такой способ приуправлении мощными приводами приводит к выделению большой тепловой мощности натранзисторе-сопротивлении.
ШИМиспользует транзисторы(могут быть и др. элементы) не в активном, а в ключевомрежиме, т. е. транзистор всё время или разомкнут (выключен), или замкнут(находится в состоянии насыщения). В первом случае транзистор имеет бесконечноесопротивление, поэтому ток в цепи не течёт, и, хотя всё напряжение питанияпадает на транзисторе, т.е. КПД=0%, в абсолютном выражении выделяемая натранзисторе мощность равна нулю. Во втором случае сопротивление транзисторакрайне мало, и, следовательно, падение напряжения на нём близко к нулю —выделяемая мощность так же мала.
В данномслучае была поставлена задача разработать ШИМ — регулятор на основепрограммируемого таймера серии КР580, чтобы регулировать ширину импульса. Такоеустройство обеспечивает сохранность транзистора и экономичность.
1 Описание ШИМ-регулятора
1.1 Классификация видовШИМ
Вобщем случае все виды ШИМ основаны на изменении длительности импульсов равнойамплитуды, следующих через равные интервалы времени в соответствии с принятымзаконом формирования напряжения. Законы формирования, общие для любого методамодуляции, определяются функцией построения (модулирующим сигналом). Наосновании литературных данных целесообразно распределить разновидности ШИМ по степенямсоответствия параметров импульсов значениям модулирующего сигнала согласноосновным признакам (рисунок1).
/>
Рисунок.1. Классификация видов ШИМ
Следуетотметить, что в связи с развитием методов формирования синусоидальныхнапряжений, трапецеидальная ШИМ уже почти вытеснена синусоидальной. ДвуполярнаяШИМ характеризуется постоянным действующим значением выходного напряжения,поэтому регулирование значения основной гармоники сопровождаетсяперераспределением энергии в спектре. Однополярная ШИМ дает лучшийгармонический состав, действующие значения напряжения при этом меньше, чем вдвуполярном варианте.
СовременныеЭП строятся с использованием микроконтроллеров (МК), с помощью которыхреализуется и ШИМ. В связи с этим вводится новый термин — тактовая частота ШИМ Fт,которая определяется точностью аппроксимации несущего Fн и модулирующего Fмсигналов. Как правило, соотношения между ними выбираются следующими:
Fн і n3Fм (n=2, 3, 4,...) и Fт і m2Fн (m=3,4,5,...)
Независимоот того, какая разновидность ШИМ используется, ее реализация на МК принципиальновозможна двумя способами: традиционный (формирование выходных напряженийосуществляется в результате постоянного сравнения модулирующего и несущегосигналов) и табличный (полностью рассчитывается заранее и заносится в ПЗУ, изкоторого затем считывается).
Приреализации ШИМ традиционным способом приходится использовать либо универсальныемощные (развитая система команд и высокое быстродействие) микроконтроллеры,либо специализированные, относительно дорогие контроллеры (где алгоритмреализуется аппаратно — программно). Реализация сложных алгоритмов ШИМтрадиционным способом затруднена на универсальных МК большим объемом программы,а на специализированных — возможностями архитектуры конкретного типа МК.Специализированные МК, ориентированные на применение в электроприводах, имеющиеаппаратную поддержку ШИМ выпускаются такими фирмами как MOTOROLA (68HC705MC4,68HC708MP16), INTEL (8xC196MC/MD/MH), TEXAS INSTRUMENTS, и другими [2,3].
ШИМ- генераторы МК этого типа имеют от двух до шести независимых каналов иуправляются несколькими (3-24) программно доступными регистрами. ШИМ — генераторы позволяют реализовывать синхронизацию каналов, формирование«мертвого» времени, его компенсацию, выравнивание импульсов по фронтуили по центру, встроенные защиты от неисправностей, некоторые другие функции.Частоту несущего сигнала можно регулировать от 8 МГц до 125 Гц. В последнеевремя вместо встроенных ШИМ — генераторов микроконтроллеры оснащаются болееуниверсальными средствами, которые, в том числе, реализуют и алгоритмы ШИМ. Вконтроллерах MOTOROLA (68HC16Y1, MC68336) это так называемый таймерныйсопроцессор TPU (Timer Processor Unit), в изделиях INTEL (8xC196NP/NU) этоинтегрированный процессор событий EPA (Event Processor Array). В обоих случаяхимеется в виду многоканальный таймер с очень гибкой схемой управления,полуавтономной от ядра контроллера. Программирование и TPU, и EPAосуществляется либо полностью, либо с использованием стандартных подпрограмм, вчисле которых имеется и ШИМ с аналогичными указанным выше параметрами. Всеперечисленные МК ориентированы на реализацию двуполярной ШИМ, которая, какуказывалось, не позволяет получить наилучший гармонический состав выходногонапряжения.
Достоинстватабличного способа заключаются в том, что он позволяет реализовать любыеалгоритмы ШИМ с высокой несущей частотой с помощью микроконтроллеров, весьмабедных в функциональном отношении. Тем не менее, этот способ не нашел широкогоприменения из-за следующих причин.
Обычнотабличная ШИМ подразумевает поочередное считывание с частотой Fт того измассивов ПЗУ, который в настоящий момент соответствует заданным выходнымпараметрам. В результате, для реализации такой табличной ШИМ необходимо неменее 64 кБ (Fмmax = 60 Гц; диапазон регулирования (0.5-120)% дискретностьрегулирования примерно 0.5%). Этим практически исчерпываются возможностидешевых 8-разрядных МК.
Ещеодна трудность — плавное регулирование тактовой частоты ШИМ при изменениичастоты модулирующего сигнала. Здесь, как правило, применяется управляемыйнапряжением генератор, либо целочисленный 16-разрядный предварительныйделитель, сигнал с которого вводится в МК.
Предлагаетсяновый способ табличной реализации ШИМ, свободный от указанных недостатков.Необходимо отметить, что число всех возможных сочетаний состояний вентилей АИНравно 27 (обычно не превышает 12). В связи с этим предлагается«индексная» (в отличие от описанной выше «линейной»)табличная ШИМ, которая реализуется по следующим принципам.
Сначаласоставляется нумерованный массив с допустимыми сочетаниями состояний вентилейАИН. Назовем его массивом состояний. Затем обычным способом рассчитываютсямассивы для всех частот модулирующего сигнала. После этого в каждом массиве,соответствующем конкретной частоте Fм, сохраняются только строки (с сохранениемисходной нумерации), в которых происходит переключение, все остальные строкиудаляются. Из этих «сокращенных» массивов составляются индексныемассивы, которые содержат номера шагов (периода тактовой частоты ШИМ на периодемодулирующего сигнала), на которых происходят переключения и соответствующийиндекс массива состояний. Индексные массивы и массив состояний записываются вПЗУ, после чего ШИМ осуществляется обычным способом.
Алгоритмработы предлагаемой ШИМ приведен на рисунке 2.
/>
Рисунок.2. Алгоритм работы индексной ШИМ
Индексно- табличная реализация ШИМ требует существенно меньшего объема памяти, чемтрадиционная. Например, для получения указанных выше параметров (Fмmax = 60 Гц;диапазон регулирования (0.5-120)% дискретность регулирования примерно 0.5%)индексная ШИМ требует менее 11кБ. Экономия объема памяти позволяет довестисоотношение Fт/Fн до 40 (тактовая частота ШИМ Fт примерно 48кГц) и, тем самым,увеличить точность аппроксимации несущего и модулирующего сигнала не менее, чемв 4 раза.
Такимобразом, предлагаемая индексно — табличная ШИМ позволяет получить высокиепоказатели АИН и всего привода в целом, используя дешевые 8-разрядныемикроконтроллеры. Тем более, все резервы этого класса МК еще не использованы,т.к. выпускаемые сейчас высокоскоростные модификации МК семейства MCS-51(например, 80C3x0 фирмы DALLAS SEMICONDUCTOR) работают в 8.25 раза быстреемладших моделей этого семейства (КР1830ВЕ31).1.2 Применение широтно-импульсной модуляции(ШИМ)
Широтно-импульснаямодуляция, рассматриваемая в следующих примерах, используется в разных задачах- от формирования звукового сигнала и управления яркостью светодиодов доуправления скоростью вращения электромотора. Все эти задачи основываются набазовом принципе ШИМ-сигнала — чем больше скважность импульсов, тем большесреднее значение напряжения (рисунок 3). Зависимость среднего напряжения отвеличины скважности является линейной:
VСР =скважность х Vмакс
/>
Рисунок.3. Зависимость среднего значения напряжения от скважности ШИМ
Выборчастоты ШИМ:
ЧастотаШИМ зависит от различных факторов. При увеличении частоты увеличиваются потерина переключение, емкость и индуктивность нагрузки влияет на изменение формысигнала. Поэтому в микромощных устройствах следует выбирать минимальновозможную частоту ШИМ, а в схемах с емкостной или индуктивной нагрузкой выбиратьчастоту исходя из анализа схемы.1. Управлениеэлектродвигателями
ШИМприменяется для управления двигателями в импульсном режиме. По характеристикамдвигателя необходимо подобрать значение частоты ШИМ, чтобы обеспечитьоптимальные характеристики электропривода. При выборе задающей частоты важнымкритерием являются акустические шумы, создаваемые двигателем при работе.Коллекторные двигатели могут создавать звуковой шум на частотах от 20 Гц до 4кГц. Для исключения этого нежелательного эффекта нужно выбирать частоту выше 4кГц. На таких частотах акустического шума уже не будет, так как механическиечасти имеют более низкие резонансные частоты.2. Светодиоды и устройстваосвещения
ШИМчасто используется для изменения яркости световых приборов. Эффект мерцания можетбыть заметен на частотах ниже 50 Гц, поэтому на практике частота ШИМ выбираетсяоколо 100 Гц или выше.
3.Формирование аналогового сигнала
/>
Рисунок.4. Формирование аналогового сигнала с помощью ШИМ и ФНЧ
ВыходШИМ может применяться для цифро-аналогового преобразования с помощью несколькихвнешних элементов. Преобразование ШИМ-сигнала в аналоговый осуществляется наоснове фильтра ФНЧ (рис. 18). Для исключения появления в выходном сигналенежелательных гармоник необходимо, чтобы частота модуляции (FPWM) была намноговыше, чем частота выходного сигнала (FBW):
FPWM =К x FBW,
причем,чем больше значение К, тем меньше гармоник.
Длярасчета фильтра применяется следующая формула:
RC=1/(2πFBW)
Выбравзначение емкости С, вычисляют значение резистора R. Подавление частоты ШИМ ввыходном сигнале определяется выражением:
-10 x log[1 + (2πFPWMRC)2] (дБ)
Еслиподавление недостаточное, то увеличивают коэффициент К, увеличивая тем самымчастоту модуляции.
4.Управление яркостью светодиодов
Дляизменения яркости светодиодов можно использовать ШИМ. Для этого на выходподключается светодиод через резистор, ограничивающий максимальный ток. Изменяяскважность импульсов с помощью регистра в широких пределах (00...FF), можноменять яркость свечения. Необходимо отметить, что частота ШИМ должна быть неменее 100 Гц для устранения мерцания.
2 Выбор элементной базы
2.1 Микросхема КР580ВИ53
МикросхемаКР580ВИ53 относится к микропроцессорному комплекту серии КР580, который предназначендля построения широкого класса цифровых устройств, контроллеров, микроЭВМ имикропроцессорных систем различного назначения.
Большаяфункциональная насыщенность, достаточно высокое быстродействие и средняяпотребляемая мощность обеспечивают этому комплекту наибольшуюраспространенность применения. Особенностью комплекта являются фиксированныеразрядность (8 разрядов) и система команд (совместима с микроЭВМ СМ1800), чтооднозначно определяет структуру устройств, построенных на его основе.Микросхемы КР580ГФ24, КР580ВК28, КР580ВК38, КР580ИР82, КР580ИР83, КР580ВЛ86,КР580ВЛ87 комплекта выполнены по биполярной технологии ТТЛШ, остальные — по nМОП-технологии. Всёмикросхемы, входящие в МПК КР580, предназначены для работы в диапазонетемператур —10… + 70 °С.
МикросхемаКР580ВИ53 представляет собой устройство, формирующее программно-управляемыевременные задержки (таймер) и содержит три независимых идентичных канала: 0, 1,2. Каждый канал может работать в одном из шести основных режимов (режим 0—режим5), иметь двоичный или двоично-десятичный тип счета, задаваемый программнопутем предварительной записи в регистр режима каждого канала управляющегослова. Структурная схема КР580ВИ53представлена на рисунке 5./> />
Рисунок 5
Рассмотрим назначениеосновных узлов.
Схема выбораканала формирует сигналы управления каналами 0, 1, 2 внутренними и внешнимипередачами данных, приемом управляющих слов. Буфер канала данных состоит извосьми двунаправленных формирователей, имеющих на выходе состояние «Выключено»,и осуществляет сопряжение таймера с шиной данных МП. Через буфер каналаосуществляется запись управляющего слова в регистры режима и параметров счета всчетчики каждого канала. Схемы каналов 0, 1, 2 идентичны и содержат регистрырежима, схемы управления, схемы синхронизации и счетчики. Регистр режимапредназначен только для записи информации. Он принимает и хранит управляющееслово, код которого задаст режим работы канала, определяет тип счета ипоследовательность загрузки данных в счетчик. Схема управления каналасинхронизирует работу счетчика и в соответствии с запрограммированным режимом иработу капала с работой МП.
Схемасинхронизации канала формирует серию внутренних тактовых импульсов определеннойдлительности, которая зависит от внешней частоты синхронизации CLK и определяетсявнутренними времязадающими цепями схемы. Максимальная частота внешних сигналовсинхронизации CLK не более 2,6 МГц.
Счетчикканала представляет собой 16-разрядный счетчик с предустановкой, работающий навычитание в двоичном или двоично-десятичном коде. Максимальное число при счетеравно 216 при работе в двоичном коде или 104 при работе в двоично-десятичномкоде. Счетчики каналов независимы друг от друга и могут иметь различные режимыработы и типы счета. Запуск счета в каждом канале, его останов и продолжениеосуществляются по соответствующему сигналу GATE «Разрешение канала».
Режимы работы(0—5) отличаются порядком формирования выходного напряжения па выводе OUT по окончании отсчетачисла, загруженного в счетчик, по отношению к управляющему сигналу GATE.
В режиме 0(прерывания терминального счета) на выходе канала формируется напряжениевысокого уровня после отсчета числа, загруженного в счетчик. Сигнал GATE обеспечивает началосчета, его прерывание (при необходимости) и продолжение счета.
Перезагрузкасчетчика во время счета прерывает текущий счет и возобновляет его по новойпрограмме.
В режиме 1(работы ждущего мультивибратора) на выходе канала формируется отрицательныйимпульс длительностью τ=TCLK·n, где TCLK —период тактовых импульсов; n — число, записанное всчетчик. Запуск ждущего мультивибратора осуществляется положительным фронтомсигнала GATE. Каждый положительный фронт этого сигнала запускает текущий счетили перезапускает счетчик сначала. Перезагрузка счетчика во время счета невлияет на текущий счет.
В режиме 2(генерации частоты) таймер выполняет функцию делителя входной частоты CLK на n. При этом длительностьположительной части периода равна TCLK·(n—1), а отрицательной TCLK. Перезагрузка счетчикаво время счета не влияет на текущий счет.
Режим 3(генерации меандра) аналогичен режиму 2, при этом длительность положительного иотрицательного полупериодов для четного числа n равна TCLK·n/2. Для нечетного числа n длительностьположительного полупериода равна TCLK·n/2, а отрицательного TCLK·(n-1)/2.
В режиме 4(программного формирования одиночного строба) па выходе канала формируетсяимпульс отрицательной полярности длительностью τ=Tclk после отсчета числа,загруженного в счетчик. По сигналу GATE и после перезагрузки счетчика работа канала врежиме 4 аналогична режиму 0.
В режима 5(аппаратного формирования одиночного строба) на выходе капала формируетсяимпульс отрицательной полярности длительностью τ=Tclk после отсчета числа,загруженного в счетчик. Назначение выводов КР580ВИ53 приведено в таблице 1.
Таблица 1. Назначениевыводов КР580ВИ53Номер вывода Обозначение Назначение 19, 20 А0, А1 Адрес 1-8 D7—D0 Шина данных 9, 15, 18 CLK0—CLK2 Тактовые сигналы 10, 13, 17 OUT0—OUT2 Выход 11, 14, 16 GATE0—GATE2 Управление 12 GND Общий 21 CS Выбор микросхемы 22 RD Чтение 23 WR Запись 24 Ucc
+5 В
Перечисленные выше режимыработы проиллюстрированы на рисунке 6.
/>
Рисунок 6. Режимы работы
Программируемый таймеринтервалов KP580BИ53
Число каналов… ………………………..……3
Число разрядов каждогоканала ……………..…..16
Разрядность шины данных ……………………...8
Число программируемых режимовработы …..…..6
Максимальный счет приработе счетчиков в
режимах:
— двоичного счета ……………………………………210
— двоично-десятичногосчета ………………………104
Тактовая частота, МГц ………………………….….
Потребляемая мощность, мВт……………………..700
2.2 Микросхема К1533АГ3
Микросхема К1533АГ3 представляет собойсдвоенный одновибратор с возможностью повторного запуска. Содержит 156интегральных элементов. Внутренняя структура, условное обозначение приведены нарис. 7, а состояния работы К1533АГ3 даны в табл. 2. Каждый из мультивибраторовпредставляет собой триггер с двумя выходами /> и /> и дополнительной логикой навходе, имеющей три входа: вход сброса /> (активный уровень — низкий) и двавхода запуска /> и />. Вход /> - инверсный с активным низкимуровнем, а вход /> - прямой с активным высокимуровнем напряжения. На рис.9 показано подключение времязадающих элементов /> и />, а такжеграфик зависимостей /> от номиналов /> и />. Для К1533АГ3длительность выходного импульса />. В данной работе времязадающиеэлементы имеют номинал /> и />. Таким образом />.
Выходной импульс можно оборвать, подав на вход сброса /> напряжениенизкого уровня.
Если мультивибратор К1533АГ3 запущен, то выходной импульс можнопродолжить (перезапустить), подав на вход /> напряжение низкого уровня (или навход /> -высокого). С момента перезапуска до окончания импульса пройдет время />, определяемоевремязадающими элементами /> и />.
Если два ждущих мультивибратора микросхемы К1533АГ3 включить покольцевой схеме, то получим автогенератор (автомультивибратор).
Корпус у К1533АГ3 типа 238.16-1 представлен на рис. 10, масса корпусане более 2 г. Основные электрическиепараметры микросхемы приведены в табл. 3.
Таблица. 2. Состояния работы микросхемыК1533АГ3
/>
/>
Рисунок.7. Структура, условное графическое обозначение
ицоколевка микросхемы К1533АГ3
/>
Рисунок. 8. Схемы подключения времязадающихэлементов /> и/>,
График зависимости />
/>
Рисунок. 9. Корпус микросхемы К1533АГ3
Основные электрические параметры микросхемыК1533АГ3 представлены далее в таблице 3.
Таблица. 3. Основные электрические параметрымикросхемы К1533АГ31 Номинальное напряжение питания
5 В />5 % 2 Выходное напряжение низкого уровня
/>0,4 В 3 Выходное напряжение высокого уровня
/>2,4 В 4
Входной ток низкого уровня
по информационным входам 1,2,9,10
по входам установки нуля 3,11
/>- 1,6 мА
/>- 3,2 мА 5
Входной ток высокого уровня
по информационным входам 1,2,9,10
по входам установки нуля 3,11
/>0,04 мА
/>0,08 мА 6 Входной пробивной ток
/>1 мА 7 Ток короткого замыкания -10...-40 мА 8 Ток потребления
/>66 мА 9 Потребляемая мощность
/>346,5 мВт 10
Время задержки распространения при включении
по входам 1,9
по входам 2,10
по входам 3,11
/>40 нс
/>36 нс
/>27 нс 11
Время задержки распространения при выключении
по входам 1,9
по входам 2,10
по входам 3,11
/>33 нс
/>28 нс
/>40 нс 12 Максимальная длительность импульса на выходе (Cвн)= 0
/>65 нс 13 Максимальная длительность импульса на выходе (Cвн)= 1000 пФ
/>2,76...3,37 мкс 14 Емкость нагрузки
/>200 пФ
2.3 Микросхема K155АП5
Микросхема представляет собойвосьмиразрядный буфер. Используется в для разрешения/запрещения передачиданных с линий В на линии А. Логика работы микросхемы определяется поданными наконтакты 1 и 19 сигналами. В процессе выполнения курсового проекта былизадействованы контакты 1 и 19 следующим образом: на контакт 19 подавался нуль(контакт заземлялся), а на контакт 1 подавался либо нуль для запрещения передачи,либо единица для разрешения.
Вид микросхемы представлен на рисунке.10.
/>
Рисунок10
3 Схема макета
3.1 Схема принципиальная электрическая.
На рисунке 11 представлена разработанная принципиальнаяэлектрическая схема.
/>
Рисунок11. Принципиальная электрическая схема
Номиналырезисторов и конденсаторов:
R1,R2……….1Ком;
R3,R4……….6,8Ком;
C1,C2, C5…...0,15 пФ;
С3,С4………..220пФ.
3.2Таблицы контактов
Далее втаблицах 4-8 представлены таблицы контактов.
/>
Таблица 4.Контакты DD1
/>
Таблица 5.Контакты X
/>
Таблица 6.Контакты DD2
/>
Таблица 7.Контакты DD3
/>
Таблица 8.Контакты LPT
4 Программа управления
4.1 Логика работы
Программа осуществляет управление ШИМ-регулятором через LPT порт ЭВМ.
Для доступа к порту используются адреса 378H, 379H и 37AH. По адресу 378H осуществляется запись в регистр Data, по адресу 379H — в регистр Status и по адресу 37AH – в регистр Control.
В нашем случае, так как предполагается чтения из порта, а толькозапись в порт, то регистр Status не используется. Регистр Data используется для передачибайта в программируемый таймер-счётчик, а биты 0,1 и 2 регистра Control для выставления стробазаписи и выбора режима записи в таймер-счётчик.
На рисунке 12 изображены контакты LPT порта и их принадлежностьтому или иному регистру.
/>
Рисунок 12
Для формирования на выходе ШИМ- регулятора импульсов с заданнойскважностью и периодом, таймер-счётчик КР580ВИ53 был запрограммирован в режимработы 2 и 1 – соответственно таймер-счётчик 1 и 0. Таймер-счётчик 2 неиспользовался.
В режиме 2таймер выполняет функцию делителя входной частоты CLK на n. Таким образм мыполучаем импульсы с определённым периодом и подаём их на вход таймера-счётчика0, который работает в режиме 1, то есть в режиме программируемого мультивибратора.В результате на выходе таймера-счётчика 0 мы получаем импульсы с заданнымпериодом и скважностью. Для реализации данного алгоритма была написанапрограмма. Теакт программы представлен в приложении А.
Заключение
В результатепроделанной работы были получены знания в области макетирования и сборке платыШИМ-регулятора, также были получены теоретические знания в областимикропроцессорных средств. Была разработана электрическая схема ШИМ –регулятора и программа для управления через LPT порт ЭВМ. По результатампроделанной работы можно сделать вывод, что ШИМ – регулятор достаточно прост сточки зрения схемотехнического решения, а значит экономичен как с точки зренияэлементной базы, так и с точки зрения денежных затрат. У него высокий коэффициентполезного действия и он упрощает работу транзистора, тем самым, обеспечивая егосохранность. Эти достоинства делают предпочтительным применение ШИМ –регулятора там, где необходима надёжность и простота реализации.
Приложение А
Текст программы
program lpt;
uses dos,crt;
var
addr_d,addr_c: word;
e:integer;
in_t,in_tau:byte;
input_t,input_tau: String;
procedure set_kanal_0(value: byte);{процедура установки режима работы счётчика-таймера 0}
var
PSW_strobe_0: byte;
PSW_strobe_1: byte;
N0_strobe_0: byte;
N0_strobe_1: byte;
psw_set: byte;
begin
PSW_strobe_1:=7;{00000111}
PSW_strobe_0:=6;{00000110}
N0_strobe_1:=1;{00000001}
N0_strobe_0:=0;{00000000}
psw_set:=50;{00110010}
{set mode}
Port[addr_c]:=PSW_strobe_1;
Port[addr_d]:=psw_set;
Port[addr_c]:=PSW_strobe_0;Port[addr_c]:=PSW_strobe_1;
{data => 8253}
Port[addr_d]:=value;
Port[addr_c]:=N0_strobe_0;Port[addr_c]:=N0_strobe_1;
end;
procedure set_kanal_1(value: byte); {процедура установки режима работы счётчика-таймера 1}
var
var
PSW_strobe_0: byte;
PSW_strobe_1: byte;
N1_strobe_0: byte;
N1_strobe_1: byte;
psw_set: byte;
begin
PSW_strobe_1:=7;{00000111}
PSW_strobe_0:=6;{00000110}
N1_strobe_1:=3;{00000011}
N1_strobe_0:=2;{00000010}
psw_set:=116;{01110100}
{set mode}
Port[addr_c]:=PSW_strobe_1;
Port[addr_d]:=psw_set;
Port[addr_c]:=PSW_strobe_0;Port[addr_c]:=PSW_strobe_1;
{data => 8253}
Port[addr_d]:=value;
Port[addr_c]:=N1_strobe_0;Port[addr_c]:=N1_strobe_1;
end;
begin
{считывание адреса LPT порта}
addr_d:=MemW[$0040:$0008];
{вычисление адреса регистра Control LPT порта}
addr_c:=addr_d+2;
while true do begin {считывание значенийскважности и периода в цикле}
write('Период [q — для выхода]: ');
readln(input_t);
if input_t='q' then break;
val(input_t,in_t,e);
set_kanal_1(in_t);
write('Скважность [q — для выхода]: ');
readln(input_tau);
if input_tau='q' then break;
val(input_tau,in_tau,e);
set_kanal_0(in_tau);
writeln('==========================================');
end;{цикл выполняется до тех пор, пока не введена буква q}
end.