Блок управления реверсивным двигателем

Сегодня почти не возможно найти промышленную или научную отрасль, в которой не использовались бы микроЭВМ и микропроцессоры (МП). Дешевизна и высокая надежность, гибкость, универсальность позволяют широко применять МП в самых различных системах управления. Они используются для замены аппаратной реализации функций управления, контроля, измерения и обработки данных. Предполагается применение микроЭВМ и МП для управления самыми различными устройствами – от станков

и прокатных станов до атомных реакторов и электростанций. Также предполагается создание на их основе робототехнических комплексов, систем контроля и диагностики, гибких автоматизированных производств. По сложности исполняемых функций устройства управления, созданные на основе микропроцессорных средств, могут быть очень разнообразными - от простейших микроконтроллеров несложных приборов и механизмов до сложнейших специализированных и универсальных систем распределенного

управления в реальном времени. Различные формы организации современных микропроцессорных средств можно условно разделить на следующие группы: • встраиваемые МП и простейшие микроконтроллеры; • мультимикропроцессорные системы; • универсальные микроконтроллеры и специализированные микроЭВМ; • микроЭВМ общего назначения; • аппаратные средства поддержки микропроцессорных систем (расширители). МП, встраиваемые в приборы и аппаратуру, и простейшие микроконтроллеры предназначены

строго для решения узкоспециализированных задач. Их программное обеспечение проходит отладку на специальных стендах или универсальных ЭВМ. После отладки оно записывается в ПЗУ и в процессе эксплуатации изменяется редко. Встраиваемые средства используют и простейшие внешние устройства, такие как тумблеры, клавишные переключатели, индикаторы. Специализированные микроЭВМ чаще всего создаются на базе секционных микро программируемых

МП. Они позволяют адаптировать структуру, разрядность, систему команд микроЭВМ под определенный класс задач. Однако, такой подход к организации систем осложнен необходимостью дорогой и трудоемкой разработки “собственного” программного обеспечения. Широкое распространение в последнее время получают также программируемые микроконтроллеры. Они являются специализированными микроЭВМ и предназначены для решения разнообразных задач в системах управления, регулирования и контроля.

В особую категорию выделяют программируемые контроллеры для систем автоматического регулирования. В любой системе автоматического регулирования главным устройством является регулятор. Он задает основной закон управления исполнительным механизмом. Смена классических аналоговых регуляторов на универсальные программируемые микроконтроллеры, способные программно перестраиваться на реализацию любых законов регулирования, записанных в их память, способствует

повышению точности, гибкости, надежности, производительности и снижение стоимости систем управления. Основное преимущество универсальных микроконтроллеров - их способность выполнять ряд дополнительных системных функций, таких как автоматическое обнаружение ошибок, оперативное отображение состояния систем контроль предельных значений параметров и т. п. Особое место в системах автоматического регулирования занимают системы управления двигателями. Основной регулируемой величиной в подобных системах является

частота вращения якоря двигателя. При изменении нагрузки она меняется. Замена аналогового регулятора на микроконтроллер позволит значительно улучшить процесс регулирования, использование цифрового индикатора и клавиатуры облегчит работу по установке параметров автоматического регулирования и контроля регулируемого значения. В данном проекте рассматривается автоматизированная система управления двигателем, в качестве регулятора используется микроконтроллер.

Он должен поддерживать определенную пользователем частоту вращения, а также выдавать текущие обороты якоря двигателя. Анализ исходных данных, выбор параметра контроля. Исходными данными определена разработка платы и программного обеспечения с режимами установки частоты вращения якоря двигателя, стабилизации частоты вращения и ее индикации. Область применения макета – лабораторные и практические работы в

ККЭП. Отладочный комплекс. Основой для исходных является отладочный комплекс МК51, состоящий из платы микроконтроллера и программного обеспечения. Он предназначается для отладки и тестирования аппаратуры и программного обеспечения управляющих систем. Выполнен на базе микроконтроллера (МК) семейства Intel imcs51. В состав платы МК51 входят следующие блоки: - МК SAB80C535, предназначенный для выполнения программы

МОНИТОР и для выполнения пользовательской программы (управления); - постоянное запоминающее устройство, предназначенное для хранения программы МОНИТОР; емкость 32К байт; - оперативное запоминающее устройство, предназначено для хранения программы работы управляющей системы (программы пользователя); - дисплей, предназначен для контроля значений вводимых параметров, вывода значений параметров системы управления, вывода символов; - клавиатура для ввода значений параметра программы управляющей системы, запуска программы

управления, вызова процедур и сброса МК; - буфер интерфейса связи платы ПМК с компьютером; - блок коммутации адресов ОЗУ и ПЗУ. Программным обеспечением является FDSAB - полноэкранный отладчик программ на ассемблере микроконтроллеров семейства МК51. Он ориентирован на использование совместно с платой для отладки программ на базе микроконтроллера Siemens SAB80C535, служит для отображения и редактирования ресурсов микроконтроллера, а так же загрузки

программного кода для микроконтроллера. Исполнение его в ПМК возможно полностью, блоками или по шагам. В отладчике существует режим терминала, предоставляющий возможность выбора номера коммуникационного канала (1 или 2) и скорости передачи/приема данных. Меню программы содержит следующие пункты: • Загрузить файл с программой <F3> • Выполнить программу ПМК <F9> • Перечитать

ОЗУ и регистры ИЗ ПМК <F5> • Загрузить ОЗУ и регистры В ПМК <Alt+F5> • Прочитать ПЗУ или ОЗУ команд ПМК… <F6> • Загрузить ПЗУ или ОЗУ команд ПМК… <Alt+F6> • Перегрузить программу В ПМК <Alt+S> • Дизассемблировать команды в диапазоне… <Alt+D> •

Сохранить текст программы в файл… <F10> • Включить / выключить символьные метки <Alt+V> • Параметры связи… <Alt+L> • Режим терминала > <Alt+T> • Краткая информация о системе <Alt+I> • Выход <Alt+X> Назначение пунктов меню: - выбор на дисках компьютера двоичного файла (.BIN) с программой, загрузка в отладчик и память команд макета и дизассемблирование загруженного кода

на экран в область отображения дизассемблированных инструкций. - передача управления от монитора ПМК программе пользователя в памяти команд макета. - считывание содержимого внутренней ОЗУ макета и специальных функциональных регистров из ПМК. - загрузка в ПМК содержимого внутренней ОЗУ из отладчика и специальных регистров. - считывание содержимого памяти команд ПМК в отладчик (диапазон запрашивается). - загрузка содержимого памяти команд

ПМК из отладчика в ПМК (диапазон запрашивается). - повторная загрузка программного кода в память команд ПМК из памяти отладчика. - дизассемблирование программного кода из памяти команд отладчика в запрашиваемом диапазоне адресов. Имеется возможность дописывать инструкции за уже имеющимися либо заменять их. - сохранение в файл дизассемблированного фрагмента программы пользователя с мнемоническими обозначениями регистров процессора Siemens SAB80C535 и символьными метками (в том случае если включен режим отображения символьных

меток). - переключение режима представления дизассемблированного кода на экране: только с адресами переходов или с выделенными символьными метками. - изменение номера последовательного порта компьютера, к которому подключена ПМК и скорости передачи через порт путем изменения делителя частоты. - перевод программы в режим терминала. Пользователь в этом режиме может принимать и передавать данные по последовательному порту в ПМК. - отображение краткой информации о системе (объем свободной оперативной памяти, место на

текущем диске, параметры соединения, загруженный файл). - выход из программы. - выбор параметра контроля. Выбор параметра контроля очевиден - частота вращения ротора электродвигателя. В качестве датчика для определения числа оборотов может служить оптопара. Однако в этом случае ввиду малой частоты импульсов, которые поступают от датчика, стабильность частоты вращения будет невысокой, так как длительность измерения велика и характер изменения нагрузки достаточно

быстр. Чтобы увеличить стабильность предусмотрен диск, на котором расположено максимальное число прорезей. Тогда одному обороту вала двигателя будет соответствовать большое количество импульсов от датчика. Тем не менее и в этом случае для точного измерения частоты вращения необходимо значительное время. Опыты показывают существенное отклонение частоты вращения от установленной. Высшую стабильность удержания частоты вращения обеспечивает способ измерения периода импульсов от датчика.

МК имеет в своей архитектуре соответствующую аппаратную и программную поддержку. Описание схемы электрической принципиальной. Схема электрическая принципиальная представлена в графической части лист1. Плата микроконтроллера. Порты Р0 и Р2 МК используются в режиме внешней памяти. Младшие разряды адреса ячейки памяти запоминаются в регистре адреса (DD9) импульсом ALE. Блок переадресовки выполнен на элементах

DD6 и DD7 и выполняет функцию переключения адресов в соответствии с таблицей 3.1. Таблица 3.1 Исходный адрес Рабочий адрес ПЗУ ОЗУ ПЗУ ОЗУ 0000Н 8000Н 8000Н 0000Н По сигналу RESET=0 RS – триггер на элементах DD7.3 – DD7.4 установлен в единичное состояние (на выводе 13 DD7.4 уровень логического нуля) и производится выбор

ПЗУ (DD12). После отпускания кнопки сброса (SA1) триггер сохраняет свое состояние и импульсом PSEN считывается 1-й байт команды перехода из ПЗУ. Триггер удерживается в единичном состоянии сигналом с выхода DD6.1 (А15=0 => А15=1), несмотря на наличие импульса PSEN на входе 1 элемента DD7.2. В следующих двух обращениях считывается из

ПЗУ адрес перехода 8000Н и выполняется команда SJMP 8000H. При чтении из ячейки 8000Н первого байта команды МК выдает адрес, в котором А15=0, следовательно на выходе DD6.1 формируется низкий уровень. Импульсом PSEN формируется положительный импульс на выходе DD7.2 и триггер переключается. Так как А15=1, то на выходе

DD6.1 присутствует 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 производится импульсом PSEN. Порты Р4 и Р5 используются для подключения клавиатуры и дисплея.

В плате используется клавиатура формата 4х4 и четырех разрядный дисплей динамического типа. Разряды Р4.3 – Р4.0 являются разрядами сканирования клавиатуры и одновременно разрядами выбора индикатора. Сигналы выбора индикатора (“бегущий ноль”) подаются на входы усилителей (DD10). Низкий уровень с выхода DD10 производит выключение транзистора, через который подается на общий анод выбранного индикатора напряжение +5В. Сигналы сегментов с выходов порта

Р5 через токовые усилители DD4 поступают на шину сегментов С0 – С7 индикаторов. Резисторы R17 – R24 определяют значения амплитуды импульса тока, протекающего через сегменты. Разряды Р4.7 – Р4.4 являются входами сигналов опроса клавиатуры. С помощью элементов DD11.1 – DD11.2 формируется сигнал запроса прерывания от клавиатуры, поступающий на вход INT0 МК. ИМС DD5 является преобразователем уровней для последовательного канала.

Элементы источника питания: VD3 – диод выпрямителя; С5 – С8 – сглаживающий фильтр; DD3 – стабилизатор напряжения. Трансформатор блока питания вынесен в отдельный блок, совмещенный вилкой питания. Соединение с “внешним миром” производится с помощью разъемов.