37. Принцип формирования шим на основе пит.

И М – широтно-импульсный модулированный сигнал

Сигнал ШИМ используется во всех системах управления для формирования управляющего воздействия на объект (ДПТ) и для формирования звуковых сигналов в системах связи.

Пример реализации ШИМ-модулятора: для реализации ШИМ-модулятора К0 запрограммируем в режим ШИМ-генератора меандра, а К1 – в режим одновибратора, т.о на выходе К1 будет сигнал ШИМ, управляемый записью кода из МП.

Такие же ШИМ-модуляторы имеются в готовом виде в некоторых ОК ЭВМ, т.е они сразу ориентированы на задачи управления объектами.

УС0=0001.0110 =16h

УС1=01010010=52h

УС2=10010010=92h

Программа:

Mov r0,#43h;арт рус

Mov A,#16h; ko

Movx DR0,A

Mov A,#52h

Movx D R0,A

movA,#92h

movx DR0,A

mov R0,#40h

mov A,#125

movx D R0,A

inc R0

mov A,#62

movx DR0,A

INC R0

MOVX DR0,A

38. Принцип управления объектом на основе шим

На сегодняшний день множество систем управляются микроконтроллерами. На выходе микроконтроллера может быть два вида сигнала для управления:

- аналоговый выход : силовые ключи нужны для усиления и преобразования сигнала (тратят мощность, громоздки, ненадежны);

- выход с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) – выдается цифровой сигнал специальной формы (частота одна, а вот длина сигнала внутри периода разная – чем длиннее сигнал в периоде, тем выше скважность, тем выше средняя мощность – значит можно регулировать!)

Все микропроцессоры работают с цифровыми сигналами, т.е. с логическим нулем (0 В), или логической единицей (5 В). Поэтому микропроцессор не может сформировать на выходе промежуточное напряжение. Использование для этих целей внешних ЦАП сложно и задействует сразу много ножек микропроцессора. Поэтому формирование аналогового напряжения при применении цифровой техники очень не удобно. ШИМ может быть встроенным выходом микропроцессора, может быть организована отдельно на выходе микропроцессора с обычным цифровым выходом.

Широтно-импульсная модуляция представляет собой периодический импульсный сигнал. Соотношение длины импульса (τ) к периоду импульсов (T) называется скважностью и пропорционально модулирующей величине. Если сформированный таким образом сигнал подать на объект, обладающий фильтрующими свойствами, например, на двигатель постоянного тока или лампу накаливания, то объект будет использовать среднюю мощность сигнала.

Т.е. мощность, потребляемая объектом управления, пропорциональна скважности сигнала ШИМ, при условии, что период импульсов ШИМ на порядок меньше минимальной постоянной времени объекта.

Широтно-импульсная модуляция применяется во многих областях электроники. В частности она применяется для управления мощностью исполнительных механизмов вместо управления аналоговым напряжением.

Сигнал ШИМ формируется микропроцессорами, в которые встроен ШИМ, автоматически. Один микропроцессор способен формировать до 3 аппаратных сигналов ШИМ. Кроме того, сигнал ШИМ можно формировать программно по таймеру.

39. Архитектура микропроцессорного контроллера (mcs-51) и структура psw

Архитектура семейства MCS-51 в значительной мере предопределяется ее назначением - построение компактных и дешевых цифровых устройств. Микроконтроллеры семейства MCS-51 позволяют выполнять как задачи управления различными устройствами, так и реализовывать отдельные узлы аналоговой схемы. Все микросхемы этого семейства работают с одной и той же системой команд, большинство из них выполняется в одинаковых корпусах с совпадающей цоколевкой (нумерация ножек для корпуса).

Структурная схема контроллера состоит из следующих основных функциональных узлов: блока управления, арифметико-логического устройства, блока таймеров/счетчиков, блока последовательного интерфейса и прерываний, программного счетчика, памяти данных и памяти программ. Двусторонний обмен осуществляется с помощью внутренней 8-разрядной магистрали данных.

Блок управления и синхронизации (Timing and Control) предназначен для выработки синхронизирующих и управляющих сигналов, обеспечивающих координацию совместной работы блоков ОЭВМ во всех допустимых режимах ее работы.В состав блока управления входят:

Регистр команд предназначен для записи и хранения 8-ми разрядного кода операции выполняемой команды. Код операции, с помощью дешифратора команд и логики управления ЭВМ, преобразуется в микропрограмму выполнения команды.

Регистр управления потреблением (PCON) позволяет останавливать работу микроконтроллера для уменьшения потребления электроэнергии и уменьшения уровня помех от микроконтроллера.

Арифметико-логическое устройство (ALU) представляет собой параллельное восьмиразрядное устройство, обеспечивающее выполнение арифметических и логических операций.

Счетчик команд (Program Counter) предназначен для формирования текущего 16-разрядного адреса внутренней памяти программ и 8/16-разрядного адреса внешней памяти программ. В состав счетчика команд входят 16-разрядные буфер РС, регистр РС и схема инкремента (увеличения содержимого на 1).

Память данных (RAM) предназначена для временного хранения информации, используемой в процессе выполнения программы.

Порты P0, P1, P2, P3 являются квазидвунаправленными портами ввода - вывода и предназначены для обеспечения обмена информацией ОЭВМ с внешними устройствами, образуя 32 линии ввода- вывода.

Регистр состояния программы (PSW) предназначен для хранения информации о состоянии АЛУ при выполнении программы.

Память программ (EPROM) предназначена для хранения программ и представляет собой постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). В разных микросхемах применяются масочные, стираемые ультрафиолетовым излучением или FLASH ПЗУ.

Регистр указателя данных (DPTR) предназначен для хранения 16 - разрядного адреса внешней памяти данных.

Указатель стека (SP) представляет собой восьмиразрядный регистр, предназначенный для организации особой области памяти данных (стека), в которой можно временно сохранить любую ячейку памяти.

Регистр состояния программы (PSW) предназначен для хранения информации о состоянии АЛУ при выполнении программы.

Назначение разрядов регистра признаков следующее:

CY – бит переноса, указывающий на переполнение аккумулятора после предыдущей операции;

AC – бит дополнительного переноса, используется для десятичной коррекции;

F0 – флаг пользователя, используется по команде условного перехода, переменная сохраняется в регистре признаков;

RS1, RS0 – регистр вектора состояния. Определяет рабочий в данный момент банк регистров общего назначения (00 – BR0, 01 – BR1 и т.д.);

OV – признак переполнения разрядной сетки;

F1 – флаг пользователя, используется по команде условного перехода, переменная не сохраняется в регистре признаков;

P – бит паритета (проверка четности).