Реферат по предмету "Радиоэлектроника"


Двухконтурный микропроцессорный регулятор температуры

Задание. 1. Разработать принципиальную схему микроконтроллера для регулирования температуры технологического процесса. -микроконтроллер: ATmega603 -использовать вход АЦП: DF4 -использовать выход: DA0 -величина опорного напряжения: 5.82 В
-вариант кривой регулирования: 7 -длительность процесса: 3180 сек. -максимальная температура: 1085 0С. 2. Выбрать термопару, рассчитать усилитель и нарисовать принципиальную схему регулятора температуры. 3. Написать программу для микроконтроллера регулятора температуры. 4. Дать описание блок-схемы регулятора, описание принципиальной схемы, применяемых микросхем. Дать подробное описание структурной схемы программы и текста программы. Принципиальная схема процесса регулирования. Процесс регулирования является циклическим и выглядит следующим образом: Температура в объекте регулирования (печи) измеряется с помощью термопары. Термопара преобразует температуру в напряжение, которое подается на усилитель. Выходной сигнал с усилителя подается на АЦП. Микроконтроллер Atmel ATmega 603 имеет встроенный АЦП. Процессор согласно программе, написанной для реализации данной кривой урегулирования, выдает или не выдает сигнал, который поступает на усилитель, который, питаясь от сети 380В, нагревает резистор печи. Модель, рассматриваемая нами, является упрощенной за счет того, что печь нагревается не мгновенно. По большому счету нагреватель следовало бы включать раньше, чем температура печи упадет ниже нужной нам. Но и в таком виде она достаточно продуктивна. Важнейшим достоинством системы является то, что вмешательства человека не требуется. Электронная схема регулятора.
U1 380B 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 49 32 Внешний вид контроллера.
ATmega 603
Atmelcorporation 64 17 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Описание выводов контроллера.
№ Краткое описание
1 REN
2-9 port E
10-17 port B
18-19 TOSC1,2 - выход на внешний генератор частоты
20 RESET
21 VCC
22 GND
23-24 XTAL1,2 - выход на кварц 4 МГц
25-32 port D
33 WR – запись
34 RD –чтение
35-42 port C - работает только на вывод данных
43 ALE
44-51 port A
52 VCC
53 GND
54-61 port F – вход АЦП, работает только на прием данных
62 AREF
63 AGND
64 AVCC Используется архитектура с закрытой шиной (гарвардская архитектура). Блок-схема микроконтроллера ATmega603 Блок-схема программы. Инициализация включает в себя инициализацию порта F, подключение его к АЦП, выбор режима работы АЦП, инициализацию порта A, инициализацию двух таймеров.
Работа на участке включает в себя запуск таймеров и проверку на окончание интервалов. В зависимости от результата осуществляется переход на подпрограмму регулирования либо переход на следующий участок. Подпрограмма регулирования включает в себя запуск и проверку АЦП, его опрос, сравнение полученного результата с уставкой и в зависимости от результата сравнения производит либо запуск нагревателя, либо его остановку.
Масштабирование кривой регулирования, выбор термопары и расчет входного усилителя.
427D 1ABH
853D 355H
640D 280H Масштабирование проводим с учетом запаса (во избежание выхода из строя АЦП). С учетом максимальной температуры выбираем термопару ТПП ПП68 Рабочий интервал 0-1200 0С, максимальная температура 1600 0С. График зависимости ТЭДС от температуры выглядит следующим образом. Ктерм=0.0098 Усилитель сигнала с термопары: 140УД17А, Uсм Dt1уставки = 454/(1085-543)=0,8 c или 8 импульсов таймера.(8H) Dt2уставки = (3180-1362)/(814-543) = 6.7 с или 67 импульсов таймера.(43H) Dt1интервал=454 с или 4540 импульсов таймера (11BCH) Dt2интервал=908 с или 9080 импульсов таймера (2378H) Dt3интервал=1818 с или 18180 импульсов таймера (4704H) Uвх.макс=Ктерм∙Кз∙Тмах= 12.8 мВ Кус = Uоп/(Ктерм∙Кз∙Тмах) =455 R2=1 кОм, R1=R2*(Кус-1) =454 кОм С1=0.1 мкФ подбор конденсатора производился с помощью Electronics Workbench 512 Подбор мощности печи и периода АЦП. Мощность печи: 20 кВт Период АЦП: 0.09 Предварительные установки. Вход АЦП – DF4 Выход на усилитель – DA0 Прерывания таймера каждые 0,1 с. Назначение регистров: -R16, R17 – хранение уставки. -R18, R19 – счетчик окончания интервала. -R20 – счетчик интервала изменения уставки. -R15 - счетчик для хранения 0 (флаг переполнения). -R5, R22 – рабочие регистры. -R23,R24 – регистры для хранения числа, прочитанного с АЦП. Текст программы. ORG $0000 Установка нулевого адреса для программы, директива компилятору JMP NACH Переход к метке NACH ORG $0018 Установка адреса 0018H для программы DEC R20 R20 = R20 – 1 – декремент DEC R18 Уменьшение на единицу R18 SBC R19,R15 R19 В итоге – уменьшение на единицу счетчика на регистрах R19, R18 («длинного счетчика») RETI ORG $0050 Установка начального адреса для программы === начало работы программы === NACH: BCLR 7 Запрещение всех прерываний (уст. 0 в 7 разряд регистра статуса SREG -- $3F) LDI R22,$7F Установка адреса стека $7FFF. SPH – регистр старшего байта адреса ($3E) SPL – регистр младшего байта адреса ($3D) Далее в программе работа со стеком идет автоматически OUT SPH,R22 LDI R22,$FF OUT SPL,R22 LDI R22,0b00000000 Обнуление регистра управления MCUCR - $35. Обнуление бита 7 этого регистра устанавливает основной режим работы порта А. OUT MCUCR,R22 LDI R22,0b00000001 Программирование: DA0 – выход, остальные – входы. (DDA - $1A) OUT DDA,R22 LDI R22,$00 Отключение нагрузочных резисторов от входов и обнуление выхода (PORTA - $1B) OUT PORTA,R22 LDI R22,0b00000100 Установка входа DF4 для работы АЦП. (ADMUX - $07) OUT ADMUX,R22 LDI R22,0b10000101 Установка АЦП: разрешение работы, незапуск, однократный режим, обнуление флага, прерывание запрещено, коэффициент деления частоты 32. Частота АЦП fацп = fo/32 = 4000000/32 = 125000 Гц. Время преобразования tпр = 14/125000 = 112*10-6 c = 112 мкс. (ADCSR - $06) OUT ADCSR,R22 LDI R22,0b00010000 Разрешение прерывания по режиму А таймера 1, и запрещение остальных прерываний. OUT TIMSK,R22 CLR R22 Очистка R22 OUT TIFR,R22 Обнуление всех флагов и всех таймеров. (TIFR - $36) OUT TCCR1A,R22 Блокировка режима ШИМ. (TCCR1A - $2F) LDI R22,0b00001101 Установка циклического режима и деления частоты на 1024. fтайм = 4000000/1024 = 3906 Гц. (TCCR1B - $2E) OUT TCCR1B,R22 LDI R22,$87 Запись числа k = $0187 в регистры сравнения OCR1AH, OCR1AL ($2B, $2A). K = 3906/10 ~ 391 = $0187. Здесь частота прерываний таймера fпр. тайм = 10. Dtпр. тайм = 0,1 секунды. OUT OCR1AL,R22 LDI R22,$01 OUT OCR1AH,R22 CLR R15 Очистка регистра NOP Резервные ячейки памяти NOP NOP
INT1:
LDI
R20,$55; Занесение начального значения уставки в регистры R17 (старший) , R16 (младший).
LDI
R17,$03;
LDI
R18,$BC; Занесение длительности 1го интервала t1 (числа 11BCH) в регистры R19, R18 (Интервал 454 с).
LDI
R19,$11;
M0:
LDI
R20,$8; Интервал Dtуставки1=0,8с (8H)
BSET
7; Разрешение глобального прерывания (запуск счета импульсов установки длительности интервалов).
M1:
CALL
REG; Вызов подпрограммы REG
OR
R20,R20; Проверка R20 на нуль
BRNE
M1; Если не нуль, то переход на метку М1
DEC
R16,$01; Уменьшение уставки на 1
ADC
R17,R15;
CLR
R5; Очистка регистра
OR
R5,R18; Проверка на нуль регистров R18, R19 (счетчик окончания интервала).
OR
R5,R19;
BRNE
M0; Если не нуль, переход на метку М10
JMP
INT2; Переход на метку INT2 – к работе на втором интервале
NOP
NOP
NOP
INT2:
BCLR
7; Запрещение всех прерываний (остановка работы счетчиков).
LDI
R16,$AB; Занесение уставки 0280H в регистры (температура постоянного участка)
LDI
R17,$01;
LDI
R18,$78; Занесение длительности 2го интервала (числа 2378Н) в регистры счетчика окончания интервала (интервал 908 с)
LDI
R19,$23;
BSET
7; Разрешение прерываний. Запуск счетчика.
M2:
CALL
REG; Вызов подпрограммы
CLR
R5;
Проверка на нуль
OR
R5,R18;
OR
R5,R19;
BRNE
M2; Если не нуль, переход к метке М2
JMP
INT3; Переход на метку INT3 – к работе на третьем интервале
NOP
NOP
NOP
INT3:
LDI
R16,$AB; Занесение начального значения уставки в регистры R17 (старший) , R16 (младший).
LDI
R17,$01;
LDI
R18,$04; Занесение длительности 3го интервала t3 (числа 4704Н) в регистры R19, R18 (Интервал 1818 с).
LDI
R19,$47;
M3:
LDI
R20,$43; Интервал Dtуставки2=6.7с (43H)
BSET
7; Разрешение глобального прерывания (запуск счета импульсов установки длительности интервалов).
M4:
CALL
REG; Вызов подпрограммы REG
OR
R20,R20; Проверка R20 на нуль
BRNE
M4; Если не нуль, то переход на метку М4
INC
R16,$01; Увеличение уставки на 1
ADC
R17,R15;
CLR
R5; Очистка регистра
OR
R5,R18; Проверка на нуль регистров R18, R19 (счетчик окончания интервала).
OR
R5,R19;
BRNE
M3; Если не нуль, переход на метку М3
NOP
NOP
IN
R22,PINA; Чтение порта А (PINA -$19)
ANI
R22,0b11111110; Вывод нуля по выходу DA0 (PORTA - $18)
OUT
PORTA,R22;
BCLR
7; Запрещение прерываний.
SLEEP Выключение до сброса
NOP
NOP
;Подпрограмма REG: IN R22,ADCSR Чтение регистра управления и состояния АЦП ORI R22,0b01000000 Запуск АЦП OUT ADCSR,R22 NGOT: IN R22,ADCSR Чтение регистра управления и состояния АЦП Маскирование (выделение флага готовности) ANI R22,0b00001000 BREQ NGOT Если нет готовности – переход к метке NGOT IN R23,ADCL Чтение АЦП (ADCH - $05, ADCL - $04) IN R24,ADCH ANI R24,0b00000011 Маскирование неиспользуемых разрядов Сравнение старших битов CR R17,R24 BRNQ RM0 Если равны BRCS RM1 Если измеренная температура больше уставки RJMP RM2 Если измеренная температура меньше уставки RM0: CR R16,R23 Сравнение младших байтов BRCS RM1 Если измеренная температура больше уставки RM2: IN R22,PINA Включение нагревателя ORI R22,0b00000001 OUT PORTA,R22 Возврат из подпрограммы Выключение нагревателя RET RM1: IN R22,PINA ANI R22,0b11111110 OUT PORTA,R22 Возврат из подпрограммы RET Использованная литература и программное обеспечение: «Курс лекций по электронике за 6 семестр» Краснопольский А.Е. Electronics Workbench 512 Math Lab 6.0


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.