2 Организация и тематика практических работ

Целью практических занятий является анализ технических решений по разработке интерфейсных модулей МПУУ с шинной архитектурой и систем управления РТК на основе микроконтроллеров. Задания выдаются студентам индивидуально для самостоятельной работы, результаты заслушиваются в виде сообщений с демонстрацией структур и схемных решений. Теоретической базой для анализа являются учебные пособия /1 -3/.

Рекомендуемый перечень тем практических занятий

Блок 1 – 6 часов (рекомендуемые недели 6-8). Анализ драйверов шины, схемы селектора адреса, формирователя сигналов оповещения и управления темпом обмена, подбора элементной базы для регистра состояния, регистров данных, схемы управления прерываниями в интерфейсных модулях с протоколом ISA.

Блок 2 – 11 часов (рекомендуемые недели 20-32). Микроконтроллеры различных семейств (доклады). Порты, память данных, память программ. Организация адресного пространства. Взаимодействие процессора с раз­личными датчиками. Организация ввода и вывода информации. Локальные сети (доклады по последовательным интерфейсам).

3 Организация и тематика курсового проектирования

Цель курсового проектирования по данной дисциплине состоит в усвоении и закреплении знаний и навыков в области проектирования систем управления роботами и РТК. В ходе проектирования следует учитывать особенности архитектуры ЭВМ применительно к задачам управления техническими объектами /1/. Теоретической базой для проекта являются учебные пособия /1, 2/.

3.1 Состав проекта

При выполнении курсового проекта необходимо в соответствии с индивидуальным заданием (см. ниже) разработать функциональное представление МПУУ, его структурную и принципиальную схемы, определить параметры системы управления: энергопотребление, надежность, характеристики устройств согласования с двигателями исполнительной системы и датчиковыми системами.

Предполагается, что система управления во всех вариантах задания предназначена для управления PTK в составе трехкоординатного робота и набора технологического оборудования. Объект управления представляется набором датчиков (тип и количество указаны в варианте), входами, управляемыми с дискретных и ШИМ-выходов СУ (тип, разрядность и количество указаны в варианте), параметрами исполнительных механизмов робота и оборудования.

3.2 Варианты задания на проектирование

Задание на проектирование должно оформляться на специальных бланках в соответствии с приложением А и включать:

• тему проекта;

• данные на проектирование, взятые из таблицы 1, приведенной ниже, согласно выданному номеру варианта (данные приводятся текстом, в виде колонок, содержащих название параметра, его обозначение (А0…А6) и значение для данного варианта);

• дополнительные указания по содержанию (при наличии);

• функциональное представление МПУУ;

• сроки представления материалов проекта на промежуточный и конечный контроль;

• подписи преподавателя и студента, получившего задание.

Задание должно выдаваться преподавателем в начале семестра и может быть скорректировано (в т.ч. по инициативе студента) в течение двух недель после выдачи. Не позже этого срока оно должно быть подписано.

Таблица 1 – Варианты задания на проектирование

Заголовок курсового проекта «Двухуровневое МПУУ ПР на базе МК…»

Номер варианта	Название КПр = <Заголовок>+…	Кристалл	А0	А1	А2	А3	А4	А5	А6
	… серии К1887 <кристалл> с шестью аналоговыми входами	(найти аналог AVR)	R/S	3/12	6	12	код/3/8	24/1	220 / 0,5
	… <кристалл> с двумя аналоговыми входами	AT89	R/S	4/16	2	12	код/2/6	24/0,5	220 / 0,5
	… семейства <кристалл> с 12-разрядным АЦП	PIC	R/I	3/10	7	12	код/2/4	48/0,4	110 / 0,5
	… семейства <кристалл> с тремя импульсными входами	AVR	C/S	2/10	3	8	имп/3	24/2	220 / 0,2
	… семейства <кристалл> с 12 группами дискретных входов	PIC	C/S	12/4	4	10	код/3/12	15/3	220 / 0,4
	… семейства <кристалл> с 12-разрядными АЦП	AVR	R/I	3/8	6	12	код/3/8	12/4	110 / 1

Продолжение таблицы 1

Номер варианта	Название КПр = <Заголовок>+…	Кристалл	А0	А1	А2	А3	А4	А5	А6
	… семейства <кристалл> с двумя импульсными входами	AVR	R/I	4/8	2	10	имп/2	36/0,6	220 / 1
	… семейства <кристалл> с тремя импульсными входами	PIC	C/S	1/10	4	12	имп/3	24/1,5	110 / 5
	… <кристалл> с 12-разрядными АЦП	AT89	R/S	4/8	9	12	код/3/6	12/3	110 / 4
	… семейства <кристалл> с 8-разрядными выходами	AVR	C/I	4/8	10	8	код/4/8	15/2	110 / 0,5
	… <кристалл> с шестью аналоговыми входами	AT89	R/S	5/10	6	8	код/2/6	24/2	220 / 1
	… <кристалл> семейства AT-Mega с шестью аналоговыми входами	AVR	C/S	5/10	6	8	код/2/6	24/2	220 / 1
	… семейства <кристалл> с 10-разрядными выходами	AVR	C/I	5/10	3	8	код/2/8	12/1,5	110 / 1
	… семейства <кристалл> с двумя кодовыми входами	PIC	C/S	4/12	2	10	код/2/6	36/1	220 / 1

Продолжение таблицы 1

Номер варианта	Название КПр = <Заголовок>+…	Кристалл	А0	А1	А2	А3	А4	А5	А6
	… <кристалл> с 15-разряд­ными дискретными выходами	К1830 BE31	R/R	2/15	5	8	код/4/4	15/3	220 / 3
	… семейства <кристалл> с четырьмя импульсными входами	AVR	C/I	2/12	3	8	имп/4	24/1	110 / 1,5
	… семейства <кристалл> с низковольтными входами	AVR	C/S	2/12	1	10	имп/3	48/0,2	110 / 2
	серии К1887 <кристалл> с 12-разряд­ными дискретными выходами	(найти аналог AVR)	R/S	2/12	3	8	код/3/8	24/1	220 / 3
	… семейства <кристалл> с 16-разряд­ными дискр. выходами	PIC	R/S	3/16	4	10	код/3/6	36/4	110 / 2
	<кристалл> семейства AT с пятью аналоговыми входами	AVR	R/I	11/4	5	8	имп./3	12/2,5	220 / 2
	… семейства <кристалл> с 11-разряд­ными дискр. выходами	PIC	C/I	5/11	7	8	код/4/4	24/2	220 / 1,5
	… семейства <кристалл> с 12-разрядным АЦП	PIC	R/I	8/8	2	12	код/2/6	12/2,5	220 / 2

Окончание таблицы 1

Номер варианта	Название КПр = <Заголовок>+…	Кристалл	А0	А1	А2	А3	А4	А5	А6
	… семейства <кристалл> с 12-разрядным АЦП	PIC	C/S	8/8	2	12	код/2/6	12/2,5	220 / 2
	… <кристалл> семейства AT-Mega с шестью аналоговыми входами	AVR	C/S	4/6	6	10	код/4/8	15/4	110 / 1
	… <кристалл> с 10-разряд­ными дискретными выходами	ВЕ31	R/R	3/10	4	12	код/3/6	12/6	110 / 6
	… <кристалл> семейства AT-Mega с тремя импульсными входами	AVR	R/S	1/12	4	10	имп/3	15/2	110 / 0,5
		PIC	C/S	5/11	7	8	код/4/4	24/2	220 / 1,5

Примечание: А0 – интерфейсы локальных сетей: связи с надсистемой / межконтроллерной связи (R – RS-485, C – CAN, I – I²C, S – SPI); А1 – количество/разрядность дискретных выходов; А2 – количество сигналов от аналоговых датчиков напряжения (сигнал однополярный, амплитуда – 10 В); А3 – разрядность АЦП; А4 – тип/ко­личест­во/разрядность цифровых датчиков; А5 – характеристики исполнительных устройств (постоянное напряжение/ток, замыкание контакта, активно-индуктивная нагрузка); А6 – характеристики исполнительных устройств технологического оборудования (переменное напряжение/ток, замыкание контакта по переходу фазы через ноль).

В ТЗ следует добавить также (под заголовком «Дополнительные связи»): а) 20 входов для связи с дискретными датчиками состояния технологического оборудования типа механический заземляющий контакт, б) три выхода сигналов с ШИМ. Ниже в текстовой форме следует указать требования к параметрам используемых МК: наличие оперативной памяти объемом не менее 512 байт, памяти программ (ПЗУ или Flash) – не менее 8Кслов для каждого, памяти констант – (EEPROM или аналогичной) 256 байт, наличие контроля работоспособности каждого МК (watch-dog) с обнулением всех выходов на оборудование при сбое, минимальная стоимость (наибольшая простота).