Разработка микропроцессорной системы управления объектом. Разработка схемы центрального процессора

РАЗРАБОТКА МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТОМ

                                                  Студентка группы  ЭС-41      

                                                                  Руководитель работы        

                                                                  Курсовая работа выполнена на

                                                                  и студент допущен к защите

                                                                  Руководитель работы  _________________

                                                                  “__” __________________ 2000 г.

                                                                  При защите курсовая работа оценена на

                                                                  Руководитель работы__________________

                                                       “__” __________________ 2000 г.

Гомель 2000

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Выполнение современных сложных технологических процессов невозможно осуществлять устаревшими примитивными техническими средствами.

До недавнего времени авангардными считались сложные механические системы с обратной связью. На следующих этапах развития появились элементы электротехники, как более быстрые и экономически выгодные.

Развитием этой тенденции являются управляющие устройства на аналоговой микроэлектронной базе с применением операционных усилителей, позволяющих реализовывать некоторые математические функции для осуществления технологического процесса. Качественно новые возможности предлагает микропроцессорная техника. Те же операции стало возможным реализовывать с большей точностью. Сложность и вложенность операций более не требовала больших затрат от разработчиков систем и от их заказчиков.

Применение цифровых элементов позволяет внедрять очень гибкие решения, известные прежде лишь математике. Значительно упрощается конструирование и настройка таких систем, т. к. существует множество стандартных решений, а цена элементной базы постоянно снижается.

Для реализации заданных функций управления технологическим процессом будем использовать популярную и уже устаревшую серию БИС КР580. В данной сери микросхем для этого есть все необходимые логические элементы. Параметры микросхем не критичны к поставленным задачам. А так как их сегодняшняя цена одна из минимально возможных, то есть смысл выбрать именно серию КР580.

             Микропроцессорная система (МПС) принимает информацию {X} об объекте управления (ОУ) от аналоговых и цифровых датчиков (Д), вырабатывает управляющие воздействия {Y} в соответствии с законом управления и подает их на исполнительные механизмы (ИМ). МПС состоит из микроконтроллера (МК) - управляющей микроЭВМ, и пульта управления (ПУ). С помощью ПУ оператор получает возможность управлять работой микроЭВМ: запускать ее и останавливать, выдавать значение некоторых уставок (констант), снимать с индикаторов информацию о состоянии объекта и т.п.

С помощью последовательного канала (ПК) связи МПС может передавать обработанную информацию ЭВМ более высокого уровня по ее запросу.

В курсовом проекте необходимо произвести разработку структурной схемы МПС, включая устройства связи с Д и ИМ, и программы, обеспечивающие выполнение алгоритма управления и алгоритма обмена, осуществить оценка характеристик МПС. Также необходимо произвести расчет числа аппаратурных затрат, выраженных в числе условных корпусов. Кроме того, рассчитать минимальное время выполнения рабочего цикла программы и необходимые информационные емкости оперативной и постоянной памяти.

1 Техническое задание на проектирование

Исходные данные

-  для обработки цифровой информации функция

                                  Y1= X1 ^ `X2  È X3

-  для обработки аналоговой информации функция

                                  N = min(N1;N2+K)

         Для ввода и вывода аналоговой информации используются АЦП и ЦАП, их краткие характеристики приведены ниже.

Характеристики АЦП и ЦАП К572ПВ1:

Ø  Разрядность –12;

Ø  Преобразование–170 мкс;

1.1 Алгоритм работы

Блок 2 выполняет начальную установку системы: настройку  программируемых БИС (параллельных  и  последовательного периферийных адаптеров, контроллера прерываний, таймера), засылку  в  выходные каналы начальных значений управляющих воздействий.

Блок 3 реализует задачу логического управления: принимает  информацию от двоичных датчиков Х1 , X2 , X3    вычисляет значение булевой функции  f(X1 , X2 , X3) в соответствии с заданным  выражением и выдает это значение в качестве управляющего сигнала (УС) Y1 по соответствующему выходному каналу на ИМ.

Блок 4 обеспечивает прием информации с аналоговых датчиков V1, V2, V3, ее преобразование в цифровую форму,  вычисление  значений управляющих воздействий Y2, Y3, Y4 и выдачу их на ИМ. При этом Y2 и Y3 являются двоичными  сигналами, а Y4 - восьмиразрядным кодом, преобразуемым в аналоговый сигнал V4. При  выполнении этой  функции оператор с ПУ может задавать значение константы К.

Блок 5 обеспечивает циклический режим управления  или  останов МПС в соответствии с командой, поступающей от оператора с  ПУ. В системе имеется также двоичный датчик аварийной ситуации X0, единичный сигнал с которого вызывает аварийный останов  системы в любой момент выполнения рабочего цикла программы.

1.2 Обработка цифровой информации

МПС опрашивает двоичные  датчики  X1,X2,X3 и  вычисляет булевую функцию