2.1 Выбор управляющего контроллера
Для выбора контроллера я решил провести анализ след серий микроконтроллеров широко представленных на рынке и используемых в аналогичных устройствах: AVR, PIC, MK-51.
Перед тем как выбирать контроллер я определится, каким критериям должен соответствовать контроллер для нашего устройства. Основные требования к контроллеру: достаточное количество портов, объем памяти, простая реализация, стоимость, число таймеров и реализуемые функции, так же желательно выбирать контроллер со знакомой архитектурой и др.
Краткий обзор AVR
AVR-микроконтроллер фирмы Атмел - это 8-разрядные RISC микроконтроллер для встраиваемых приложений. Они привлекают внимание наилучшим соотношением показателей быстродействие/энергопотребление, удобными режимами программирования, доступностью программно-аппаратных средств поддержки и широкой номенклатурой выпускаемых кристаллов. Микроконтроллеры обычно поставляются со стертыми встроенными FLASH и EEPROM блоками памяти (содержимое всех ячеек = $FF), готовыми к программированию.
Улучшенная RISC (enhanced RISC) архитектура AVR-микроконтроллеров объединяет в себе комплекс решений, направленных на повышение быстродействия микропроцессорного ядра AVR. Арифметико-логическое устройство (ALU), в котором выполняются все вычислительные операции, имеет доступ к 32-м оперативным регистрам, объединенным в регистровый файл. Выборка содержимого регистров, выполнение операции и запись результата обратно в регистровый файл выполняются за один машинный цикл. Для сравнения полезно вспомнить, что большинство встраиваемых микроконтроллеров имеют только один такой регистр, непосредственно доступный ALU, - аккумулятор, что требует включения в программу дополнительных команд его загрузки и считывания.
Обзор PIC
Альтернативой может быть контроллер другой серии например PIC 16С745. PIC16C745 - это 8-pазpядные микpоконтpоллеpы с RISC аpхитектуpой, пpоизводимые фиpмой Microchip Technology. Это семейство микpоконтpоллеpов отличается низким энеpгопотpеблением и высокой скоpостью. Микpоконтpоллеpы имеют встpоенное ЭППЗУ пpогpаммы, ОЗУ данных и выпускаются в 18 и 28 выводных коpпусах.
Высокая скоpость выполнения команд в PIC достигается за счет использования двухшинной Гаpваpдской аpхитектуpы вместо тpадиционной одношинной Фон-Hеймановской. Гаpваpдская аpхитектуpа основывается на набоpе pегистpов с pазделенными шинами и адpесным пpостpанством для команд и для данных. Hабоp pегистpов означает, что все пpогpаммные объекты, такие как поpты ввода/вывода, ячейки памяти и таймеp, пpедставляют собой физически pеализоваенные аппаpатные pегистpы.
Память данных (ОЗУ) для PIC16CXX имеет pазpядность 8 бит, память пpогpамм (ППЗУ) имеет pазpядность 12 бит для PIC16C5X и 14 бит для PIC16CXX. Использование Гаpваpдской аpхитектуpы позволяет достичь высокой скоpости выполнения битовых, байтовых и pегистpовых опеpаций. Кpоме того, Гаpвадская аpхитектуpа допускает конвейеpное выполнение инстpукций, когда одновpеменно выполняется текущая инстpукция и считывается следующая. В тpадиционной же Фон-Hеймановской аpхитектуpе команды и данные пеpедаются чеpез одну pазделяемую или мультиплексиpуемую шину, тем самым огpаничивая возможности конвейеpизации.
Третий известный и доступный мне вариант это серия 51 контроллеров. Помимо того что эта серия имеет большое количество разновидностей и МК семейства МК-51 используют гарвардскую архитектуру: память программ (ПЗУ) и память данных (ОЗУ) имеют раздельное адресное пространство. И, как следствие, для обращения к ячейкам памяти разного типа должны быть использованы разные типы команд но в определенных условиях эта технология является плюсом. Другое достоинство использование CISK архитектуры что позволяет упростить программу за счет поддержки команд умножения и деления. Максимальный размер адресного пространства для каждого типа памяти составляет 64 Кбайта. Однако непосредственно на кристалле МК 8051 АН располагаются только 4 Кбайта ПЗУ и 128 или 256 байт регистрового ОЗУ. МК семейства MCS-51 имеют открытую архитектуру, т.е. позволяют подключать внешнюю память, что реализовано аппаратно. МК-51 имеет четыре 8-разрядных параллельных порта ввода/вывода и два 16-разрядных программируемых таймера.
Рассматривая все вышеперечисленные микроконтроллеры и учитывая все необходимые параметры для разрабатываемого устройства, я остановил свой выбор на серии МК-51. Мой выбор основывается во первых, на наиболее доступной цене при достаточности портов, памяти и функций, во вторых архитектура данного контролера мной изучена в курсе лабораторных работ и поэтому более доступна для разработки курсовой работы. А также важно что у меня имеются средства программирования (язык PLM) и средство моделирования элементов программы - лабораторный стенд на ADUC812.
Окончательно мной выбран AT89C52 имеющий четыре восьми разрядных порта 4кб ПЗУ 256байт регистрового ОЗУ, три таймера встроенный последовательный канал но при этом имеющий небольшую цену.
Использование встроенного канала последовательной передачи данных позволяет подключить радио модуль и легко обеспечит связь платформы и компьютера.
- 9. Организация поточного автоматизированного и роботизированного производств
- 1. Основные типы роботизированных систем
- 4 Роботы и роботизированные комплексы для штукатурных работ
- 7 Роботизированный пожарный комплекс
- 1.1 Назначение роботизированной коробки передач
- 13.5. Охрана труда на роботизированных производствах
- 4.3.3. Системы управления тактического уровня. Система контурного силового управления технологическим роботом
- 24. Современные электронные тахеометры, роботизированные тахеометры Trimble.
- Роботизированные комплексы