Предварительное задание

1. Изучить описание микропроцессоров серии 1830, аппаратно-программных средств отладки программ.

2. Изучить принципиальные схемы устройства управления и лабораторного стенда.

3. Ознакомиться с основными способами соединения обмоток шагового двигателя с управляющей схемой, с основными способами защиты ключей от перенапряжения при коммутации и способами ограничения тока.

4. Изучить по принципиальной схеме устройство управления шаговым двигателем, назначение основных элементов устройства управления и работу этого устройства.

5. Ознакомиться с основными командами ОМП АТ89С51, приведенными в /4/, а также с исходным текстом программы для ОМП АТ89С51, приведенный ниже.

SMD_1.ASS

;

; org 8000h

ljmp reset

;=======[ MAIN PROGRAM ]=====================

reset: mov sp,#60h

_cycle: mov p1,#2;.not(2)

acall pause

mov p1,#4;.not(4)

acall pause

mov p1,#8;.not(8)

acall pause

mov p1,#16;.not(16)

acall pause

ljmp _cycle

pause: mov r2,#25 ;грубая настройка

_cycle_P: mov r1,#250 ;тонкая настройка

_sjd: cpl p1.0

djnz r1,_sjd

djnz r2,_cycle_P

ret

end

Переписать или распечатать раздел MAIN PROGRAM этой программы, найти описание каждой команды в /4/ и добавить к тексту комментарии с описаниями.

6. Составить структурную схему алгоритма (в соответствии с /5/) изученной программы для управления шаговым двигателем.

Рабочее задание

1. Набрать исходный текст программы для управления ШД в программе РЕТРО 2.1, проверить его на отсутствие ошибок синтаксиса, скомпилировать в объектный файл (файл с расширением .obj), запустить на исполнение.

2. В случае, если программа не работает, найти ошибку, добавляя в исходный текст программы точки останова. ВНИМАНИЕ! Двигатель может не вращаться в том случае, если частота сигнала, подаваемого на него, слишком высока. Подумайте, как можно понизить эту частоту.

3. Проверить по светодиодам порядок чередования сигналов в фазах ШД.

4. Если двигатель не вращается или проворачивается рывками, подобрать чередование фаз, изменяя содержание программы.

5. Если программа работает и двигатель вращается, изменить частоту вращения двигателя, затем изменить направление его вращения, меняя параметры написанной программы. Наблюдать результаты.

6. Переработать программу так, чтобы реализовать управление фазами с перекрытием, проверить работоспособность на столь низкой частоте, чтобы можно было наблюдать за переключением фаз по светодиодам.

7. Переработать программу так, чтобы реализовать полушаговый режим, проверить ее работоспособность.

8. На основе полученных результатов сделать выводы о проделанной работе. Составить отчет.

Содержание отчета

1. Название лабораторной работы.

2. Индивидуальное задание.

3. Структурная схема программы управления.

4. Текст программы управления с комментариями.

5. Описание процесса отладки программы.

6. Осциллограммы напряжений в заданных точках.

7. Выводы по результатам работы.

Контрольные вопросы

1. Аппаратный состав микропроцессорного устройства управления (МПУУ), назначение элементов.

2. Устройство отладчика программ на микросхеме 1830ВЕ31.

3. Принцип составления и отладки программ управления с использованием персональной ЭВМ и аппаратного отладчика.

4. Структура МК семейства х51.

5. Основные регистры микросхем семейства х51.

6. Структура платы управления и по семейства х51латы драйвера, функции элементов.

7. Режимы управления шаговым двигателем.

8. Составление алгоритма управления для МПУУ.

9. Основные команды управления для МПУУ.

10. Задание данных управления внешними устройствами в МПУУ.

ФОРМИРОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМОЙ (МК)

Лабораторная работа № 5

Цель работы – изучить возможности управления процессами через порты ввода-вывода однокристального микроконтроллера.

Теоретические сведения

Архитектура МК

В данной работе исследуются МК с архитектурой AVR фирмы ATMEL /6-11/. Этот выбор обусловлен целым рядом факторов, таких как распространенность микроконтроллеров в России, доступность технической информации (в частности, на сайте www.atmel.ru), наличие свободно распространяемых программных и сравнительно недорогих аппаратных средств поддержки проектирования.

В соста­ве данного семейства имеются микроконтроллеры с различным сочетанием периферийных узлов, различными объемами встроенной памяти и различ­ным количеством выводов. Это дает разработчику возможность выбрать именно ту конфигурацию, которая ему нужна. В качестве примера на рис. 5.1 приведено УГО МК AT90S4434 (правила составления УГО СМ. /5/).

Микроконтроллеры изготавливаются по малопотребляющей КМОП-технологии, которая в сочетании с усовершенствованной RISC-архитектурой позволяет достичь хорошего соотношения показателей быстродействие/энергопотребле­ние. Благодаря тому, что подавляющее большинство команд выполняется за один такт, быстродействие этих микроконтроллеров может достигать значения 1 MIPS (миллионов операций в секунду) на 1 МГц тактовой частоты.

В соответствии с принципами RISC-архитектуры практически все команды микроконтроллера (исключая те, у которых одним из операндов является 16-разрядный адрес) занимают только в одну ячейку памяти программ. Но сделать это разработчикам удалось за счет одновременного использования принципов Гарвардской архитектуры и расширения ячейки памяти программ до 16 разрядов. Поэтому в системе команд AVR-микроконтроллеров целых 130 различных команд, что значительно больше, чем у большинства современных RISC- архитектур. Для сравнения, RISC-контроллеры фирмы Microchip с ядром PIC12, PIC16, PIC17 имеют всего 33 команды.

С труктура ядра микроконтроллеров AVR приведена на рис. 5.2.