Проектирование микропроцессорной системы управления (МКС)

курсовая работа

1.1 Алгоритм работы МКС

Блок-схема алгоритма (БСА) работы МКС представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Блок-схема алгоритма работы МКС

После включения электропитания или нажатия кнопки «Сброс» на пульте управления выполняется начальная установка (инициализация) системы (блок 1 БСА): вывод начальных значений управляющих воздействий настройка внутренних модулей МК, таймер опроса начинает отсчет времени Топр. Блок 2 выполняет задачу логического управления. В нем производится ввод и обработка цифровой информации, поступающей от двоичных датчиков. В блоке 3 производится ввод и обработка аналоговой информации. Далее в блоке 4 происходит опрос клавиатуры, находящейся на пульте управления. Если ни одна из клавиш клавиатуры не была нажата, то программа переходит к блоку 8, в котором проверяется, не прошло ли время опроса Топр. Если время истекло, то программа вновь переходит на опрос клавиатуры (блок 4). Если же оператор нажал какую-либо клавишу клавиатуры с целью вывода на дисплей значения входного напряжения U1-U5, то программа переходит к блоку 6, в котором в зависимости от номера нажатой клавиши подготавливаются данные, а в блоке 7 происходит их вывод на дисплей. После этого в блоке 8 проверяется, не прошло ли время опроса Топр. Если время опроса истекло, то программа переходит к блоку 9, в котором таймер подготавливается для нового отсчета времени Топр. Затем программа переходит на выполнение блока 2 алгоритма, т.е. зацикливается.

Рисунок 1.3 - БСА обработки цифровой информации

Блок- схема алгоритма обработки цифровой информации приведена на рисунке 1.3. Сигналы от двоичных датчиков X1, X2, X3, X4, X5 вводятся в МК и запоминаются в его памяти данных (ПД). Затем вычисляется значение логической (булевой) функции f()=). Это значение выдается в качестве управляющего сигнала Y1 по соответствующему выходному каналу на исполнительное устройство. При единичном значении логической функции f()=)микроконтроллер вырабатывает выходной сигнал ТТЛ-уровня Y=1 длительностью t1. Форма сигнала Y1 приведена на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 - Форма сигнала Y1

На рисунке 1.5 приведена БСА обработки аналоговой информации. Сигналы U1, U2, U3, U4, U5 от аналоговых датчиков (однополярное напряжение от 0 до +5 В) преобразуется в цифровую форму с помощью АЦП, входящего в состав МК. С выхода АЦП 10-разрядные коды W1, W2, W3, W4 и W5, представляющие собой целые беззнаковые двоичные числа, поступают на обработку.

Обработка кодов начинается с вычисления функции g()=9•W1+max{K1+W2; (W3+K3)/8}, где коэффициенты K1, K2, K3 - 16-разрядные целые двоичные числа, хранящиеся в программной памяти МК. Полученное значение функции g()=9•W1+max{K1+W2; (W3+K3)/8} сравнивается с константой Q (уставкой), хранящейся в программной памяти. В зависимости от результата сравнения МК вырабатывает двоичные управляющие сигналы ТТЛ-уровня Y2 или Y3 длительностью t2 или t3 соответственно. Форма сигналов Y2 и Y3 аналогична сигналу Y1, изображенному на рисунке 1.4.

Рисунок 1.5 - БСА обработки аналоговой информации

Цифровой код W4, образованный аналоговым сигналом U4, используется для вычисления функции e()=3•W4/K4, где K4 - коэффициент, хранящийся в программной памяти. Полученное значение функции e()=3•W4/K4используется для формирования управляющего сигнала Y4, представляющего собой последовательность импульсов с широтной модуляцией. При широтно-импульсной модуляции (ШИМ) период следования Т импульсов и их частота fявляются постоянными, а изменяется длительность импульсов tи в диапазоне от tи.мин до tи.макс пропорционально значению функцииe()=3•W4/K4, как показано на рисунке 1.6. Частота импульсов ШИМ определяется исходя из заданной тактовой частоты fosc работы МК. (16МГц).

Цифровой код W5, образованный аналоговым сигналом U5, используется для вычисления функции h()=7•W5/K5. Полученной значение функции h()=7•W5/K5служит для формирования импульсной последовательности ШИМ, из которой путем фильтрации образуется аналоговый сигнал Y5, поступающий на исполнительное устройство.

Рисунок 1.6 - Временные диаграммы сигналов при широтно-импульсной модуляции

В МКС имеется также двоичный датчик аварийной ситуации, единичный сигнал с которого X0 должен вызывать аварийный останов системы в любой момент выполнения рабочего цикла. Выход из аварийного режима возможен только после выключения питания МКС.

Делись добром ;)