Блок управления двигателем на МК

Изм

 Дата

№ Документа

Подпись

 Лист

 Лист

 39

ККЭП 2202 01 000 ПЗ



Изм

Дата

№ Документа

Подпись

Лист

ККЭП 2202 01 000 ПЗ

Выполнил

Руковод.

Балдин П.М.

 Дубров Ф.И.

Блок управления двигателем



 Гр. 

	Лист

	Листов

Литера

у

1

1

СОДЕРЖАНИЕ

Лист

		1.	Введение.	3

		2.	Анализ исходных данных, выбор параметра контроля.	6

		2.1.	Отладочный комплекс.	6

		2.2.	Выбор параметра контроля.	10

		3.	Описание схемы электрической принципиальной.	11

		3.1.	Плата микроконтроллера.	11

		3.2.	Плата макета.	13

		4.	Описание алгоритма программы.	15

		5.	Описание программы.	17

		6.	Методика выполнения лабораторной работы.	21

		6.1.	Цель работы.	21

		6.2.	Описание лабораторной установки.	21

		6.3.	Исходные данные.	23

		6.4.	Домашние задание.	24

		6.5.	Рекомендации по выполнению.	24

		6.6.	Последовательность выполнения работы.	26

		7.	Заключение.	27

	Литература.	29

	Приложение. Текст программы	30

Графическая часть

Лист №1 Схема электрическая принципиальная

Лист №2 Блок схема алгоритма

Введение.

В настоящее время практически невозможно указать какую-то отрасль науки и производства, в которой бы не использовались микропроцессоры (МП) и микроЭВМ.

Универсальность и гибкость МП как устройств с программным управлением наряду с высокой надежностью и дешевизной позволяют широко применять их в самых различных системах управления для замены аппаратной реализации функций управления, контроля, измерения и обработки данных. Применение МП и микроЭВМ в системах управления промышленным оборудованием предполагает, в частности, использование их для управления станками, транспортировочными механизмами, сварочными автоматами, прокатными станами, атомными реакторами, производственными линиями, электростанциями, а также создание на их основе робототехнических комплексов, гибких автоматизированных производств, систем контроля и диагностики. Микропроцессорные средства позволяют создавать разнообразные по сложности выполняемых функций устройства управления — от простейших микроконтроллеров несложных приборов и механизмов до сложнейших специализированных и универсальных систем распределенного управления в реальном времени.

Среди различных форм организации современных микропроцессорных средств можно условно выделить следующие группы:

встраиваемые МП и простейшие микроконтроллеры;

универсальные микроконтроллеры и специализированные микроЭВМ;

микроЭВМ общего назначения;

мультимикропроцессорные системы;

аппаратные средства поддержки микропроцессорных систем (расширители).

Встраиваемые в приборы и аппаратуру МП и простейшие микроконтроллеры жестко запрограммированы на реализацию узкоспециализированных задач, их программное обеспечение проходит отладку на специальных стендах или универсальных ЭВМ, затем записывается в ПЗУ и редко изменяется в процессе эксплуатации. Встраиваемые средства используют и простейшие внешние устройства (тумблеры/клавишные переключатели, индикаторы).

Специализированные микроЭВМ реализуются чаще всего на основе секционных микро программируемых МП, позволяющих адаптировать структуру, разрядность, систему команд микроЭВМ под определенный класс задач. Однако такой подход организации систем требует трудоемкой и дорогой разработки «Собственного» программного обеспечения.

В последнее время широкое распространение получают также программируемые микроконтроллеры, представляющие собой специализированные микроЭВМ, ориентированные на решение многочисленных задач в системах управления, регулирования и контроля. Особую группу составляют программируемые контроллеры для систем автоматического регулирования. Важнейшим устройством любой системы автоматического регулирования является регулятор, задающий основной закон управления исполнительным механизмом. Замена классических аналоговых регуляторов универсальными программируемыми микроконтроллерами, способными программно перестраиваться на реализацию любых законов регулирования, записанных в память микроконтроллеров, обеспечивает повышение точности, надежности, гибкости, производительности и снижение стоимости систем управления. Большим достоинством универсальных микроконтроллеров является их способность выполнять ряд дополнительных системных функций: автоматическое обнаружение ошибок, контроль предельных значений параметров, оперативное отображение состояния систем и т. п.

В системах автоматического регулирования особое место выделяется для систем управления двигателями, в таких системах основной регулируемой величиной является частота вращения якоря двигателя, которая изменяется при изменении нагрузки. Использование взамен аналогового регулятора микроконтроллера позволит существенно улучшить процесс регулирования. Применение цифрового индикатора и клавиатуры упростит работу по установке параметров автоматического регулирования и контроля регулируемого значения.

В дипломном проекте рассматривается автоматизированная система управления двигателем. В качестве регулятора используется микроконтроллер, который должен поддерживать, определенную пользователем, частоту вращения и 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.

Базой исходных данных является отладочный комплекс МК51. Комплекс состоит из платы микроконтроллера и программного обеспечения и предназначен для отладки и тестирования аппаратуры и программного обеспечения управляющих систем, выполнен на базе микроконтроллера (МК) семейства Intel imcs51.

Плата МК51 состоит из следующих блоков:

МК SAB80C535 предназначенный для выполнения программы МОНИТОР и для выполнения пользовательской программы (управления);

постоянное запоминающее устройство, предназначенное для хранения программы МОНИТОР; емкость ПЗУ 32К байт;

оперативное запоминающее устройство, предназначено для хранения программы пользователя (программа работы управляющей системы);

дисплей, предназначен для контроля значений вводимых параметров, вывода значений параметров системы управления, вывода символов;

клавиатура, предназначена 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.

Программное обеспечение состоит из программы FDSAB полноэкранный отладчик программ на ассемблере микроконтроллеров семейства МК51, ориентированный на использование совместно с платой для отладки программ на базе микроконтроллера Siemens SAB80C535 предназначена для отображения и полноэкранного редактирования ресурсов микроконтроллера, загрузки программного кода для микроконтроллера, исполнения его в ПМК полностью, блоками или по шагам.

В программе предусмотрен режим терминала с возможностью выбора номера коммуникационного канала (1 или 2) и скорости передачи и 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).

		Перезагрузка кода программы в память команд ПМК из памяти отладчика.

		Дизассемблирование программного кода из памяти команд отладчика в запрашиваемом диапазоне адресов. По выбору пользователя инструкции дописываются за уже имеющимися либо заменяют их.

		Сохраняет в файл, имя которого запрашивается, дизассемблированный фрагмент программы пользователя с мнемоническими обозначениями регистров процессора Siemens SAB80C535 и символьными метками (если включен режим отображения символьных меток).

		Переключает режим представления дизассемблированного кода на экране: с выделенными символьными метками или только с адресами переходов.

		Изменение номера последовательного порта компьютера, к которому подключена ПМК и скорости передачи через порт посредством изменения делителя частоты.

		Перевод программы в режим терминала. В этом режиме пользователь может принимать и передавать данные по последовательному порту в ПМК.

		Отображение краткой информации о системе (объем свободной ОП, место на текущем диске, параметры соединения, загруженный файл).

		Выход из программы.

Выбор параметра контроля.

Очевидным параметром контроля является частота вращения ротора электродвигателя. Датчиком для установления числа оборотов может служить оптопара. Однако в этом случае из-за малой частоты импульсов, поступающих от датчика, будет невысокой стабильность частоты вращения, из-за большой длительности измерения и быстрого характера изменения нагрузки.

Для увеличения стабильности предусматривается диск на котором расположено максимальное число прорезей. В этом случае одному обороту вала двигателя будет соответствовать большое количество импульсов от датчика. Но и в этом случае для точного измерения частоты вращения требуется значительное время. Проведенные опыты действительно показали значительное 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.

Разъем Х7 предназначен для соединения с СОМ – портами компьютера.

На контакты разъемов Х1 выведены входы порта Р6 и входы эталонных питания и земли.

На контакты разъема Х5 выведены линии от порта Р3.

На контакты разъема Х4 выведены линии от порта Р1.

Разъем Х8 используется для подключения блока трансформатора.

Плата макета.

Оптопара VD1 VD2 является датчиком частоты вращения якоря двигателя. Фотодиод VD1 формирует токовые импульсы при прохождении шторки освещением от светодиода VD2. Импульс с VD1 открывает транзистор VT1 тем самым формируя импульс на его коллекторе.

Управление двигателем происходит при помощи DD1 (ИМС управления реверсивными коллекторными двигателями). Режимы работы представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2

Режим работы

IN1

IN2

OUT1

OUT2

Тормоз

1

1

L

L

Движ/Рев

0

1

L

H

Рев/Движ

1

0

H

L

Стоп

0

0





На входы DD1 поступают логические уровни «0» «1», что выбирает режим работы двигателя, подключенного к выходам DD1. С1 – С4 – сглаживающие фильтры.

Переменным резистором R8, соединенным последовательно с генератором, подается нагрузка на двигатель. Резисторы R5 R9 (R5=R9) соединены общим проводом, а с других концов снимается аналоговое значение напряжения для определения нагрузки. В зависимости от направления вращения генератора ток в цепи будет протекать в двух направлениях, следовательно, значение потенциалов напряжения на R5 R9 будут противоположны, но равны по значению. Это обеспечивает измерение напряжения в реверсном режиме работы двигателя.

Описание алгоритма программы.

Блок схема алгоритма представлена в графической части лист 2.

Главная программа зациклена и представляет собой блок процедуры индикации. Программы измерения частоты вращения двигателя и обработки нажатия клавиш выполняются прерывая основную программу индикации прерываниями от измерителя частоты и клавиатуры соответственно. После выполнения программ обработки прерываний программа индикации продолжает работу с места ее прерывания.

Подпрограмма (ПП) обработки прерывания от измерителя (INT1) вначале выполнения проверяет повторное вхождение в ПП. При первом вхождении осуществляется запуск измерителя и выход. При повторном вхождении измеренное значение длительности периода импульса от датчика запоминается, сравнивается с заданным значением. Если измеренное значение меньше заданного тогда значит частота вращения снизилась и происходит включение двигателя, иначе двигатель отключается. После чего анализируется режим индикации: обороты двигателя или индикация нагрузки приложенной к двигателю с помощью генератора. В зависимости от сделанного выбора измеренное значение частоты вращения или нагрузки преобразовывается в позиционно-десятичное значение и выдается в индикатор. Затем происходит выход из ПП.

В ПП обработки прерывания от клавиатуры (KLAV) определяется нажатие функциональной клавиши. Если клавиша не функциональная то выполняется сдвиг индикационных ячеек влево и запись кода нажатой клавиши в последнею индикационную ячейку, далее выход. Если же клавиша функциональная производится определение какая именно нажата для этого служат четыре блока решения, если функциональность клавиши не определится то значит нажата клавиша «реверса» при нажатии которой осуществляется реверс направления вращения якоря двигателя и выход. Далее перечислены действия по нажатию функциональных клавиш, после выполнения которых ПП завершается:

клавиша «удалить» - сдвиг индикационных ячеек в право и запись в старшую ячейку нуля;

клавиша «старт» - преобразования введенного числа оборотов в секунду в длительность периода импульсов с датчика;

клавиша «стоп» - остановка двигателя;

клавиша «режим» - переключение режима индикации частоты вращения / подаваемой нагрузки.

Описание программы.

В программе используются символические имена присвоенные ячейкам ОЗУ:

	st1 data 52h

	номер сдвига индикационной ячейки	n_sd data 53h

	введенная частота вращения якоря двигателя	obor data 54h

	делимое 1-й байт	chi_3 data 55h

	делимое 2-й байт	chi_2 data 56h

	делимое 3-й байт	chi_1 data 57h

	делитель 1-й байт	zn_h data 59h

	делитель 2-й байт	zn_l data 5ah

	частное 1-й байт	rez_h data 5bh

	частное 2-й байт	rez_l data 5ch

	результат деления 16/8	rezul data 5dh

	измеренная длительность импульса мл. байт	dli_i_l data 5eh

	измеренная длительность импульса ст. байт	dli_i_h data 5fh

	заданная длительность импульса мл. байт	dli_l data 60h

	заданная длительность импульса ст. байт	dli_h data 61h

	временная ячейка	temp data 62h

	счетчик паузы выдачи измеренного значения	indik data 63h

	Используемые биты флагов перечислены ниже:

	повторный вход в п.п. измерения периода импульса	flag bit 00h

	индикация нажатия функциональной клавиши	f_ind bit 01h

	функциональная клавиша «реверс»	f_rev bit 02h

	направление вращения	f_nap bit 03h

	вкл./выкл. двигатель	f_rab bit 04h

	индикация обороты/нагрузка	f_rez bit 05h

	функциональная клавиша «режим»	f_rezind bit 06h

Деление 24-х битного числа на 16-и битное результат 16 бит, реализовано в подпрограмме div24. Деление многобайтного числа на многобайтное реализуется по принципу вычитания делителя из делимого со сдвигом последнего влево, с возможностью восстановления делимого. Перед процедурой деления в ячейки делителя записывается число в диапазоне 0-0fffh. В начале деления происходит: сдвиг делителя на четыре разряда влево это необходимо для деления 24/16, запись в частное 10h для определения окончания деления, запись в ячейки делимого число 1000000. В начале цикла деления производится сдвиг делимого влево на один разряд, а так же сдвиг влево частного и запись в стек значений флагов переносов. Далее из старшей части делимого вычитаем делитель, в зависимости от знака переноса в частное записывается «0» или «1» и сохранение делимого. Проверка переноса при сдвиге делимого и запись в частное «1» если перенос был. Проверка окончания деления путем проверки восстановленного значения флага переноса при сдвиге частного. После окончания деления результат деления находится в ячейках результата.

После нажатия клавиши «Старт» происходит преобразования значения индикационных ячеек в двоичный код (1 байт), после чего это значение умножается на 24, что соответствует 24 прорезям диска оптопары (результат 2 байта) и делим 1000000 на это число в результате получается длительность периода импульсов от оптопары для введенного числа оборотов в секунду. После преобразования выполняется функция запуска двигателя которая дает толчок и разрешается прерывание INT1 с оптопары.

В подпрограмме обработки прерывания INT1 проверяется повторное вхождение для этого используется флаг flag. При первом вхождении запускается таймер и происходит выход из подпрограммы обработки прерывания. Во втором вхождении таймер останавливается, запрещается прерывание INT1 и значение таймера (что соответствует периоду импульса) записывается в ячейки dli_i_l и dli_i_h. После чего производится регулирование частоты вращения двигателя, для этого из ячеек dli_l dli_h (введенное значение) вычитается измеренное dli_i_l dli_i_h, если возник перенос значит частота вращения меньше необходимой и двигатель включается (отключается, если переноса нет) установкой кода на портах Р3.4 Р3.5. Комбинация выбирается в зависимости от направления вращения которая определяется битом f_nap. Индикация измеренной частоты вращения происходит через 47 (2f) раз измерения импульсов, это нужно для того чтобы убрать мелькание цифр на индикаторе. Преобразование измеренного значения в частоту вращения двигателя в обр/сек происходит следующим образом: деление 1000000 на измеренное значение, деление на 24, преобразование bin->dec->индикатор. Перед завершением подпрограммы обработки прерывания INT1 производится инициализация регистров и ячеек перед следующим запуском процедуры и разрешается прерывание INT1.

Для настройки таймера и прерывания INT1 используются следующие управляющие слова:

TMOD=01H – режим работы таймера;

TCON=04H

		Tr – разряд запуска таймера;

IEN0 – разрешения прерываний

		8 разряд – запрет всех прерываний;

		3 разряд – INT1;

		1 разряд – INT0 (клавиатура);



Методика выполнения лабораторной работы.

Цель работы.

Приобретение практических навыков в технологии разработки и отладки элементов управляющих систем.



Описание лабораторной установки.

Лабораторная установка состоит из следующих частей: платы управления ПМК, платы двигателя и блока питания.

Плата двигателя рис.6.1 состоит из трех блоков: блок датчика скорости вращения, блок управления, блок датчика нагрузки. Плата двигателя подключается к разъемам портов ПМК при помощи разъемов. X2 подключается к порту Р3 и служит для соединения: оптопары («Датчик») со входом прерывания INT1, портов Р3.4 Р3.5 с входами блока управления (Упр1 и Упр2). X6 подключается к порту Р6 используя две линии AI6 и AI7 для измерения нагрузки прелагаемой к двигателю с помощью генератора (измерение нагрузки прелагаемой из вне при помощи этой схемы невозможно). Использование двух каналов предусматривается для измерения напряжения двигателя с возможным реверсом когда при вращении в одну сторону измерение происходит с первого канала, а при вращении в другую со второго. Такое распределение получается путем использования делителя напряжения общий конец которого соединен с нулевым проводом и при протекании тока в разных направлениях меняет знак напряжения на концах делителя относительно общего провода на противоположный. Опорное напряжение Uref подается соединением  +5В, а нижняя граница (Ugnd) задается соединением с общим.



Рис. 6.1.Схема платы двигателя.

Разъем X3 соединяет схему с блоком питания.

Датчик числа оборотов представляет собой диск, с 24-ю прорезями, жестко закрепленный навалу вращения двигателя. Во время прохождения прорези между оптопарой светодиод VD2 освещает инфракрасным излучением фотоприемник представляющий собой фотодиод VD1. Полупроводниковый фотоприемник уменьшив за счет этого свое сопротивление начинает пропускать ток открывая тем самым транзистор VT1 с коллектора которого снимаются прямоугольные импульсы.

Обороты двигателя прямо пропорциональны приложенному к нему напряжению. В связи с этим предлагается удерживать частоту вращения в определенных границах с помощью изменения напряжения подаваемого на двигатель. Использование цифровых систем управления которые позволяют быстро обрабатывать данные делает возможным применения в качестве меняющегося напряжения шим-генератор. Длительность импульсов и пауз формируется динамически в зависимости от характера приложенной нагрузки. Подержание оборотов при увеличении нагрузки будет длится до тех пор пока длительность паузы не будет равной нулю и дальнейшее увеличение нагрузки будет снижать обороты двигателя. Для улучшения поддержания частоты вращения предлагается максимально возможно увеличить напряжение источника питания.

Исходные данные.

Комплекс отладочный: плата, ПО FDSAB;

Установка управления двигателем;

Возможность установки частоты вращения с клавиатуры;

Стабилизация частоты;

Импульсы с датчика поступают на вход прерывания INT1;

Управление двигателем осуществляется выдачей кода на порты Р3.4 и Р3.5 в соответствии с таблицей 6.1;

Максимальная скорость вращения двигателя 110 обр1/сек.;

Число прорезей диска вращения датчика составляет 24 шт. 

Мощность двигателя 10 Вт;

Входы для измерения нагрузки поступают на АЦП каналы AI6 и AI7. VAREF=5B.

Таблица 6.1

Режим работы

IN1

IN2

OUT1

OUT2

Тормоз

1

1

L

L

Движ/Рев

0

1

L

H

Рев/Движ

1

0

H

L

Стоп

0

0







Домашние задание.

Составить алгоритм и программу стабилизации частоты вращения электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением в соответствии с исходными данными.



Рекомендации по выполнению.

В качестве параметра регулирования взять длительность периодов импульсов от оптопары. Выбор этого параметра взамен измерению частоты вращения диска, перекрепленного на двигатель, позволяет производить быстрый контроль стабильности системы управления за счет значительного уменьшения длительности измерения. Для такого регулирования необходимо преобразовывать введенную частоту вращения в длительность периода импульсов, формируемых прорезями на диске датчика, и обратно – длительность периода в частоту вращения. Рекомендуется осуществлять преобразование следующим образом:

Введенную частоту вращения (обр/сек) умножить на число прорезей в диске (24);

1000000 разделить на полученное число, в результате чего получится длительность одного периода в мкс.

Для обратного преобразования:

1000000 разделить на длительность периода;

разделить на 24.

При делении 1000000 (3 байта) на 2 байта возможно использование стандартной процедуры деления 4-х байтного числа на 2-й байтное. Но для более быстрого деления (а значит и увеличения скорости измерения) рекомендуется уменьшить длительность деления, производя деление 6-ти тетрад (1000000) на 3-и тетрады (максимально возможное число 4095), для этого необходимо:

перед процедурой деления сдвинуть делитель на четыре разряда влево;

продолжать деление с учетом сдвинутого делителя, т. е. деление должно длится на четыре цикла меньше;

после процедуры деления сдвинуть частное на четыре разряда влево.

Для измерения длительности периода импульсов необходимо в качестве счетчика использовать один из таймеров в режиме таймера. Подача на вход прерывания INT1 импульсов вызывает ПП обработки прерывания в которой необходимо следить за первым и вторым входом в ПП. При первом вхождении включить таймер, а при втором вхождении считать состояние таймера, что и будет являться длительностью периода импульса.

Последовательность выполнения работы.

Набрать текст программы;

Откомпилировать программу;

Запустить отладчик FDSAB;

Загрузить в память bin файл, запустить программу на выполнение;

Снять зависимость изменения частоты вращения от подаваемой нагрузки;

Сделать вывод о проделанной работе;

Составить отчет.

Внимание! При приложении больших усилий торможения двигателя он может остановится что приведет к резкому увеличению тока в выходной цепи ИМС управления и возможно выход ее из строя.

Заключение.

В результате проделанной дипломной работы была разработана плата макета и программное обеспечение блока управления реверсивным двигателем. С режимами работы: установки частоты вращения якоря двигателя, стабилизации и индикации частоты. В качестве нагрузки используется генератор, соединенный с двигателем, на выходы которого подсоединен переменный резистор, которым задается нагрузка. В цепь генератора включен делитель напряжения для измерения напряжения и его индикации.

При разработке дипломного проекта было опробовано два способа автоматического регулирования частоты вращения двигателя: измерение частоты (за определенное время подсчитывалось количество импульсов от датчика), измерение периода (измерялась длительность периода импульсов поступающих от датчика). Первый способ измерения частоты показал плохую стабильность частоты вращения регулирующей системы, т. к. из-за большой длительности измерения (при уменьшении длительности измерения увеличивалась погрешность) и быстрого изменения характера нагрузки система не успевала отслеживать это изменение, а следовательно и регулировать входную величину. Второй способ регулирования с измерением длительности периода показал хорошую стабильность автоматической системы управления. Это достигается увеличение числа прорезей на вращающемся диске оптопары, измерение длится короткое время, за которое система автоматического регулирования не успевает отклониться от установленного значения. Небольшое отклонение частоты вращения за короткий промежуток времени (времени измерения одного периода) сразу контролируется и происходит модификация выходного параметра.

Литература.

Григорьев В. Л. Программное обеспечение микропроцессорных систем. – М.: Энергоатомиздат, 1983.

Щелкунов Н. Н., Дианов А. П. Микропроцессорные средства и системы. – М.: Радио и связь, 1989.

Сташин В. В. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах. – М.: Энергоатомиздат, 1990.

Иванов В. И. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы: Справочник – 2-е изд., перераб. И доп. – М.: Энергоатомиздат, 1989

Хвощ С. Т. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления. Справочник. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987.

Приложение.

Текст программы.

	; присваивание имен

		p4 data 0e8h
	p5 data 0f8h
	ip0 data 0a9h

		ip1 data 0b9h

		ien0 data 0a8h

		ien1 data 0b8h

		adcon data 0d8h

		addat data 0d9h

		darp data 0dah

		st1 data 52h

		n_sd data 53h

		obor data 54h

		chi_3 data 55h

		chi_2 data 56h

		chi_1 data 57h

		chi_t data 58h

		zn_h data 59h

		zn_l data 5ah

		rez_h data 5bh

		rez_l data 5ch

		rezul data 5dh

		dli_i_l data 5eh

		dli_i_h data 5fh

		dli_l data 60h

		dli_h data 61h

		temp data 62h

		indik data 63h

		flag bit 00h

		f_ind bit 01h

		f_rev bit 02h

		f_nap bit 03h

		f_sta bit 04h

		f_rab bit 05h

		f_rez bit 06h

		f_rezind bit 07h

	; определение векторов прерываний

		org 0000h

		sjmp start

		org 0003h

		ljmp klav

		org 013h

		ljmp int_1

	; начальная инициализация

	start:	mov darp,#00h

		mov adcon,#0fh

		clr f_rezind

		clr f_rab

		clr f_rev

		clr f_sta

		setb f_nap

		setb f_rez

		mov n_sd,#0bh

		mov st1,#3fh

		mov ip0,#04h

		mov ip1,#04h

		mov sp,#65h

		mov ien0,#81h

		inizial:mov r0,#47h

		mov r1,#03h

	; начальное обнуление индикатора

	numb:	mov @r0,#00h

		inc r0

		djnz r1,numb

	; определение режима работы и его индикация

		jnb f_sta,re1

		jb f_rez,re1

		mov 4ah,#19h

		sjmp re2

	re1:	mov 4ah,#10h

	re2:	clr f_ind

	beg:	jb f_ind,beg2

	; определение режима работы

		jnb f_rezind,na2

		clr f_rezind

		jb f_nap,na1

		mov 4ah,#0fh

		sjmp na2

	na1:	mov 4ah,#0ah

	; запуск двигателя с проверкой направления вращения

	na2:	jnb f_rev,beg2

		jb f_nap,napr1

		clr p3.5

		mov 4ah,#0fh

		jb f_rez,napr

		mov 4ah,#19h

		sjmp napr

	napr1:	clr p3.4

		mov 4ah,#0ah

		jb f_rez,napr

		mov 4ah,#19h

	napr:	clr f_rev

		clr flag

		setb f_rab

		mov ien0,#85h

	; остановка двигателя

	beg2:	jnb f_ind,beg1

		djnz st1,beg1

		mov st1,#05fh

	; сдвиг индикационных ячеек вправо

		mov r0,#0ahov r1,#49h

		mov 40h,#10h

	sdvig:	mov a,@r1

		inc r1

		mov @r1,a

		mov a,r1

		subb a,#02h

		mov r1,a

		djnz r0,sdvig

		djnz n_sd,beg1

		mov n_sd,#0bh

		ljmp inizial

	; процедура индикации

	beg1:	mov r4,#0feh

		mov dptr,#tabcod

		mov r0,#47h

	cycl:	mov p4,#0ffh

		mov a,@r0

		movc a,@a+dptr

		mov p5,a

		mov a,r4

		mov p4,a

		rl a

		mov r4,a

		inc r0

		lcall del

		cjne r0,#4bh,cycl

		ljmp beg

	del:	mov r1,#10

	st_2:	mov r2,#10

	st_1:	nop

		nop

		nop

		djnz r2,st_1

		djnz r1,st_2

		ret

	tabcod:	db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h

		db 0feh,0fdh,0fbh,0f7h,0efh,0dfh,0ffh

		db 0c6h,0f8h,0c0h,0c8h,88h,8ch,86h,80h,89h,0ceh,91h,0b0h,82h

	; клавиатура

	klav:	push acc

		push p4

		push psw

		setb  psw.3

		mov r4,#00h

		mov r7,#04h

		mov r6,#0feh

	loop:	mov a,r6

		mov p4,a

		rl a

		mov r6,a

		mov a,p4

		mov r5,#04h

		swap a

	rotate:	rrc a

		jnc dbnc

		inc r4

		djnz r5,rotate

		djnz r7,loop

		ljmp quit

	dbnc:	mov r2,#0ah

	m1:	mov r3,#55h

	m2:	djnz r3,m2

		djnz r2,m1

		mov a,#0f0h

	wait:	mov p4,#0f0h

		cjne a,p4,wait

		mov r2,#0ah

	m3:	mov r3,#55h

	m4:	djnz r3,m4

		djnz r2,m3

		mov a,#09h

		subb a,r4

		jc func

	rel:	mov r0,#03h

		mov r1,#48h

	new:	mov a,@r1

		inc r1

		mov @r1,a

		mov a,r1

		subb a,#02h

		mov r1,a

		djnz r0,new

		mov r1,#47h

		mov 47h,r4

		ljmp quit

	; определение режима по функциональной клавише

	func:	jb f_ind,quit

		cjne r4,#0ah,g2

		ljmp bakesp

	g2:	cjne r4,#0bh,g3

		ljmp sta

	g3:	cjne r4,#0ch,g4

		ljmp stop

	g4:	cjne r4,#0dh,g5

		ljmp rezim

	g5:	cjne r4,#0eh,g6

		ljmp rezim

	g6:	ljmp revers

	quit:	clr psw.3

		pop psw

		pop p4

		pop acc

		reti

	; удаление символа

	bakesp:	jb f_rab,quit

		mov 47h,48h

		mov 48h,49h

		mov 49h,#00h

		ljmp quit

	; старт. DEC->BIN

	sta:	jb f_rab,quit

		mov 4ah,#0ah

		mov b,#0ah

		mov a,49h

		mul ab

		add a,48h

		mov b,#0ah

		mul ab

		add a,47h

		mov obor,a

	; BIN*24

		mov b,#18h

		mov a,obor

		mul ab

		mov zn_l,a

		mov zn_h,b

	; деление1000000 на полученное значение

		lcall div24

		mov dli_l,rez_l

		mov dli_h,rez_h

	; старт измерение

		mov tl0,#00h

		mov th0,#00h

		clr flag

		mov indik,#00h

		mov tmod,#10h

		mov tcon,#04h

		mov 4ah,#10h

		mov 49h,#10h

		mov 48h,#10h

		mov 47h,#10h

		mov 46h,#11h

		mov 45h,#12h

		mov 44h,#15h

		mov 43h,#16h

		mov 42h,#12h

		mov 41h,#10h

		setb f_ind

		setb f_rev

		setb f_sta

		ljmp quit

	; стоп

	stop:	jnb f_rab,quit
	mov ien0,#81h
	setb p3.4
	setb p3.5

		clr f_rab

		mov 4ah,#10h

		mov 49h,#10h

		mov 48h,#10h

		mov 47h,#10h

		mov 46h,#10h

		mov 45h,#11h

		mov 44h,#12h

		mov 43h,#13h

		mov 42h,#14h

		mov 41h,#10h

		setb f_ind

		clr f_sta

		ljmp quit

	; реверс

	revers:	jnb f_rab,out2

		mov ien0,#81h

		setb p3.4

		setb p3.5

		mov 4ah,#10h

		mov 49h,#10h

		mov 48h,#10h

		mov 47h,#10h

		mov 46h,#16h

		mov 45h,#17h

		mov 44h,#18h

		mov 43h,#17h

		mov 42h,#16h

		mov 41h,#11h

		jb f_nap,n1

		mov adcon,#0eh

		sjmp n2

	n1:	mov adcon,#0fh

	n2:	setb f_rev

		cpl f_nap

		setb f_ind

	out2:	ljmp quit

	; режим обороты двигателя/нагрузка

	rezim:	jnb f_rab,out

		cpl f_rez

		jb f_rez,rez1

		mov 4ah,#10h

		mov 49h,#10h

		mov 48h,#10h

		mov 47h,#10h

		mov 46h,#19h

		mov 45h,#15h

		mov 44h,#1ah

		mov 43h,#16h

		mov 42h,#1bh

		mov 41h,#1ch

		setb f_ind

	out:	ljmp quit

	rez1:	mov 4ah,#10h

		mov 49h,#10h

		mov 48h,#10h

		mov 47h,#10h

		mov 46h,#13h

		mov 45h,#1dh

		mov 44h,#13h

		mov 43h,#16h

		mov 42h,#13h

		mov 41h,#12h

		setb f_rezind

		setb f_ind

		ljmp quit

	; процедура деления 3-х байт на 2-ва

	div24:	push psw

		push acc

		mov chi_3,#0fh

		mov chi_2,#42h

		mov chi_1,#40h

		mov rez_h,#00

		mov rez_l,#10h

		mov a,zn_h

		mov b,#10h

		mul ab

		mov zn_h,a

		mov a,zn_l

		mov b,#10h

		mul ab

		mov zn_l,a

		mov a,b

		add a,zn_h

		mov zn_h,a

	

	lp24:	mov a,rez_l

		rlc a

		mov rez_l,a

		mov a,rez_h

		rlc a

		mov rez_h,a

		push psw

	

		clr c

		mov a,chi_1

		rlc a

		mov chi_1,a

		mov a,chi_2

		rlc a

		mov chi_2,a

		mov a,chi_3

		rlc a

		mov chi_3,a

		push psw

	

		clr c

		mov a,chi_2

		subb a,zn_l

		mov chi_t,a

		mov a,chi_3

		subb a,zn_h

		jc nosav

		pop psw

	sav:	mov chi_3,a

		mov chi_2,chi_t

		inc rez_l

		sjmp qsav

	nosav:	pop psw

		jc sav

	qsav:	pop psw

		jnc lp24

		pop acc

		pop psw

		ret

	; прерывание от датчика

	int_1:	jb flag,iz2

		setb flag

		setb tr1 ; первое вхождение. запустить таймер

		reti

	iz2:	push psw ; второе вхождение

		push acc

		clr tr1

		mov ien0,#80h

		mov dli_i_l,tl1 ; сохранить измеренное значение

		mov dli_i_h,th1 ; 

	; регулировка

		clr c

		mov a,dli_i_l

		subb a,dli_l

		mov a,dli_i_h

		subb a,dli_h

		jc mot_1

		jb f_nap,nap11

		setb p3.4

		sjmp mot_0

	nap11:	setb p3.5

		sjmp mot_0

	mot_1:	jb f_nap,nap01

		clr p3.4

		sjmp mot_0

	nap01:	clr p3.5

	mot_0:

	; индикация

		jb f_ind,inizdp

		djnz indik,inizdp

		mov indik,#2fh

	

		jb f_rez,chas

	; индикация нагрузки

	azp0:	jnb adcon.4,azp0

		mov a,addat

		mov b,#0ah

		div ab

		mov 47h,b

		mov b,#0ah

		div ab

		mov 48h,b

		mov 49h,a

	inizdp:	ljmp iniz

	; индикация частоты вращения

	chas:	jb f_nap,i_nap1

		mov a,4ah

		cjne a,#0ah,in_ob2

		mov 4ah,#10h

	in_ob2:	dec 4ah

		sjmp i_nap2

	i_nap1:	mov a,4ah

		cjne a,#0fh,in_ob1

		mov 4ah,#09h

	in_ob1:inc 4ah

	i_nap2:	mov zn_l,dli_i_l

		mov zn_h,dli_i_h

		lcall div24 ; деление 3 байт на 2 байт

		mov rezul,#01h ; деление 2 байт на 24

	lp16:	clr c

		mov a,rezul

		rlc a

		mov rezul,a

		push psw

		clr c

		mov a,rez_l

		rlc a

		mov rez_l,a

		mov a,rez_h

		rlc a

		mov rez_h,a

		push psw

		clr c

		mov a,rez_h

		subb a,#18h

		jc nosav16

		pop psw

	sav16:	mov rez_h,a

		inc rezul

		sjmp qsav16

	nosav16:	pop psw

		jc sav16

	qsav16:	pop psw

		jnc lp16

	; BIN->DEC

		mov a,rezul

		mov b,#0ah

		div ab

		mov 47h,b

		mov b,#0ah

		div ab

		mov 48h,b

		mov 49h,a

	; инициализация нового запуска программы измерения

	iniz:	mov tl1,#00h

		mov th1,#00h

		clr flag

	port_0:	jb p3.3,port_0

	port_1:	jnb p3.3,port_1

		mov ien0,#85h;84

		pop acc

		pop psw

		reti

		end