Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы организационно-технологического управления роботизированными комплексами. Лабораторный практикум. Учебное пособие
.pdf
141
используются как регистры данных, а канал ШКНЗ – для приема
и формирования сигналов, сопровождающих асинхронный обмен
(в качестве устройства, осуществляющего анализ готовности
внешних устройств и МП к обмену, и стробирование данных в
регистры каналов ШКН1 и ШКН2). Для этого в состав канала
ШКНЗ входят два триггера (ТГТ1 и ТГТ2) разрешения
готовности, допускающие установку и сброс программным
способом, а также схемы, которые осуществляют асинхронную
запись информации в регистры каналов ШКН1 и ШКН2 из
внешнего устройства (либо наоборот) и формируют в
зависимости от состояния ТГТ1 и ТГТ2 сигнал запроса на
прерывание. Особенностью канала ШКНЗ является возможность
установки и сброса любого из его разрядов программным
способом, такая возможность существует для всех режимов
работы канала, кроме нулевого, и осуществляется загрузкой в
БИС КР580ИК55 кода команды установки/сброса разрядов во
время выполнения процессором команды OUT. Таким образом,
каждый из разрядов канала ШКНЗ может быть установлен либо
сброшен независимо от остальных, что позволяет использовать
канал ШКЗ для хранения управляющего слова-состояния
внешнего устройства при организации программно-управляемого
обмена. Отметим, что при работе каналов ШКН1 или ШКН2 в
режиме 1 или 2 каждый из разрядов канала ШКНЗ имеет строго
определенное функциональное назначение и мнемоническое
обозначение (табл. 5).
142
Таблица 5
Использование разрядов канала ШКНЗ для передачи управляющих
сигналов
Разряд
канала
ШКН3
Разряд0ГТВ 2 ГТВ 2 - Разряд4СТР 1 - СТР
Разряд1ППР 2 КГТ 2 - Разряд5ППР 1 - ППР
Разряд2ППРД2ППРД 2 - Разряд6- ППРД 1 ППРД
Разряд3ГТВ 1 ГТВ 1 ГТВ Разряд7- КГТ 1 КГТ
Режим
1
(ввод)
Режим
1
(вывод)
Режим2Разряд
канала
ШКН3
Режим
1
(ввод)
Режим
1
(вывод)
Режим
2
Для ввода информации канал должен работать в режиме 1
(ввод). Внешнее устройство, будучи готовым к вводу
информации в МП, формирует сигнал СТР1 (стробирование), по
срезу которого осуществляется запись слова данных в канал
ШКН1. При этом БИС КР580ВВ55 формирует сигнал ППР1
(подтверждение приема). При высоком уровне сигнала ППР1
внешнему устройству запрещается формировать сигнал СТР1 и
записывать в канал новое слово данных. По фронту сигнала
СТР1, если сигнал ППР1 равен единице и установлен в единицу
внутренний ТГТ1, формируется сигнал запроса на прерывание
ГТВ 1 (готовность), посылаемый на МП. Получив этот сигнал,
МП переходит на соответствующую подпрограмму
обслуживания прерываний, в процессе которой осуществляет
считывание слова данных из канала ШКН1. Во время считывания
на БИС КР580ВВ55 подается сигнал ЧТ, по срезу которого слово
данных передается из канала ШКН1 на шину команд/данных МП.
По фронту сигнала ЧТ сбрасывается сигнал ППР.1, что
свидетельствует об окончании ввода данных в МП и разрешает
143
внешнему устройству формировать новый сигнал СТР1.
Отметим, что установка (сброс) ТГТ1 и ТГТ2в режиме 1 (ввод)
осуществляется командой установки/сброса разрядов Р4 и Р2
канала ШКНЗ соответственно.
В режиме (вывод) осуществляется запись слова данных из
МП в регистры канала ШКН1 или ШКН2. Во время записи слова,
например в канал ШКН1, микропроцессор подает на БИС
КР580ВВ55 сигнал ЗП, по срезу которого снимается сигнал
запроса на прерывание ГТВ1. По фронту сигнала ЗП БИС
КР580ВВ55 подает на внешнее устройство сигнал готовности
канала к обмену КГТ1, подтверждая, что данные для выдачи
записаны в регистре канала ШКН1. После получения этого
сигнала внешнее устройство принимает данные из канала ШКН1
и формирует сигнал ППРД1 (подтверждение передачи). По срезу
сигнала ППРД1 снимается сигнал КГТ1. Если прерывания от
данного внешнего устройства разрешены, т. е. предварительно
программным способом установлен ТГТ1, то после приема
информации внешним устройством (по фронту сигнала ППРД1)
БИС КР580ВВ55 формирует для МП сигнал запроса на
прерывание КГТ1, МП выполняет соответствующую
подпрограмму обслуживания и т. д. Программная установка и
сброс ТГТ1 и ТГТ2 осуществляются командой установки/сброса
разрядов Р6 и Р2 канала ШКНЗ.
Используя режим 1 работы каналов, можно реализовать
простой программно-управляемый обмен между МП и внешними
устройствами. Для организации этой процедуры канал ШКНЗ
должен служить регистром состояния внешнего устройства,
каналы ШКН1 и ШКН2 – для передачи данных. Опрос и
модификация содержимого регистра канала ШКНЗ могут
осуществляться программным способом с помощью
144
соответствующих команд МП и аппаратурным способом со
стороны внешнего устройства.
В режиме 2 может работать только канал ШКН1,
используемый в качестве буфера двунаправленной магистрали.
Пять разрядов канала ШКНЗ применяются для формирования
сигналов управления двунаправленной магистралью (рис. 28).
Процедура ввода либо вывода инициализируется сигналом
запроса на прерывание ГТВ, который поступает из БИС
КР580ВВ55 в МП. Микропроцессор в соответствии с
подпрограммой обработки запроса на прерывание начинает либо
ввод, либо вывод информации из внешнего устройства. Вывод
информации из МП начинается по срезу сигнала ЗП. По фронту
сигнала ЗП БИС КР580ВВ55 формирует сигнал КГТ,
свидетельствующий о том, что данные, предназначенные для
выдачи, записаны в регистр канала ШКН1. В ответ на сигнал КГТ
магистраль формирует сигнал ППРД. При активном сигнале
ППРД БИС КР580ВВ55 выдает данные на двунаправленную
магистраль. Сигнал КГТ по срезу сигнала ППРД снимается.
Сигнал запроса на прерывание ГТВ для МП формируется по
фронту сигнала ППРД, если предварительно программно
установлен ТГТ1, а сигналы КГТ и ЗП имеют единичный
уровень. Сигнал ГТВ инициализирует выполнение
микропроцессором очередного цикла обращения к
двунаправленной магистрали.
Ввод данных с двунаправленной магистрали в МП
осуществляется следующим образом. Когда магистраль готова к
вводу информации в регистр канала ШКН1, она формирует
сигнал СТР, по спаду которого осуществляется запись слова
данных в регистр канала ШКН1. Микросхема КР580ВВ55
вырабатывает сигнал подтверждения приема ППР, который
запрещает магистрали формировать сигнал СТР и записывать
1
45
данные в канал. Сигнал запроса на прерывание ГТВ в МП
выдается по фронту сигнала СТР при установленном ТГТ2 и
наличии единичного уровня сигналов ЧТ и ППР. Получив сигнал
запроса на прерывание, МП считывает информацию из канала
ШКН1, формируя при этом сигнал ЧТ, по фронту которого
сбрасывается сигнал ППР, сообщая магистрали об окончании
цикла ввода информации. Программная установка/сброс ТГТ1 и
ТГТ2 осуществляется командой установки/сброса разрядов Р6 и
Р4 канала ШКНЗ соответственно.
Рис. 28. Обобщенная схема интерфейса связи: ДШ –
дешифратор; ЛП – логика формирования сигнала «Пуск»; ТГ –
тактовый генератор; ГР – гальваническая развязка; ФИ – формирователь
импульсов от датчиков оборотов; ФС – формирователь сигналов от
концевых выключателей; НУ – нормирующий усилитель; Ready –
устройство формирования сигнала готовности; АЦП – аналогоцифровой преобразователь; ППА – параллельный программируемый
адаптер
146
Для реализации в системе был выбран режим работы 0,
так как он обеспечивает режим ввода-вывода без стробирования.
При инициализации в управляющий регистр программным
способом заносится управляющее слово (10001010), которое
настраивает ШКН1 (канал А) на вывод, ШКН2 (канал В) на ввод,
Половину ШКНЗ (канал С) на вывод (биты 0-3), половину на
ввод (биты 4-7).
Дешифратор выполняет функцию формирования адреса
устройств, входящих в состав ИРПР. Реализован на базе
микросхем 555 серии. На адресные входы дешифратора подаются
пять старших адресов шины адреса и сигнал AEN
микропроцессора. В качестве рабочего адреса интерфейса выбран
адрес 300h – 303h адресного пространства МП. Логика
формирования сигнала «ПУСК» ЛП обеспечивает формирование
сигнала от кнопки «ПУСК» для подачи его на один из входов
порта С ППА. Этот сигнал в процессе эксперимента
опрашивается программно для определения момента начала
цикла работы АЦП.
Тактовый генератор обеспечивает генерирование тактовых
импульсных последовательностей, необходимых для работы
АЦП. Тактовая частота выбрана равной 200 кГц, что
обеспечивает длительность цикла преобразования 70 мкс.
Генерирование импульсов инициируется сигналом «ПУСК» от
ЭВМ и завершается сигналом «ГОТОВ» АЦП. Гальваническая
развязка обеспечивает гальваническое разделение цепей
управления объекта и ЭВМ и обеспечивается применением
оптоэлектронных ключей.
Формирователь импульсов от датчиков оборотов
обеспечивает формирование сигналов необходимой амплитуды,
длительность импульсов с крутыми фронтами и включает в себя
фильтр нижних частот, обеспечивающий частичное подавление
помех, возникающих в линии связи, предварительный усилитель
на транзисторах и формирователь импульсов на базе триггера
Шмидта. Формирователь сигналов от концевых выключателей
обеспечивает формирование активного сигнала от датчиков типа
«сухой контакт» и включает в себя фильтр нижних частот,
147
активные резисторы и составной транзистор или логические
элементы (в зависимости от варианта реализации).
Нормирующий усилитель согласует по уровню и выходному
сопротивлению сигнал от измерительной схемы и вход АЦП.
Устройство формирования сигнала готовности
обеспечивает удлинение цикла обращения микропроцессора к
медленнодействующим внешним устройствам (АЦП, ППА).
Представляет собой реализованную на микросхемах
комбинационной логики схему удлинения импульса.
Аналого-цифровой преобразователь обеспечивает
преобразование сигнала напряжения с измерительного резистора
в цепи якоря двигателя в цифровой код. Реализован на базе МС
К572ПВ1. Использованы восемь старших разрядов. В качестве
опорного напряжения выбрано напряжение 10,24 В. Пуск АЦП
обеспечивается программно через порт С ППА. Готовность АЦП
проверяется также программно. Сигналы «ПУСК» и «ГОТОВ»
используются при формировании синхронизующих
последовательностей тактового генератора. Код с выхода АЦП
вводится в микропроцессор через порт В ППА в режиме чтения
данных.
Параллельный программируемый адаптер обеспечивает
интерфейс микропроцессора с АЦП и УСО. Настроен на режим
0 - программно управляемый обмен. Для инициализации ППА,
проводимой в начале каждой из программ исследования, в
регистр управляющего слова заносится управляющее слово
определенной структуры.
Координатная плоскость представляет собой
разлинованный лист картона с буквенными и цифровыми
обозначениями координат, т. е. координатную сетку. Устройство
для фиксации мелких деталей зажимает предмет исследования
механическим способом при помощи упругих пластинчатых
элементов, перемещающихся относительно друг друга и
расположенных параллельно. Фиксирующие пластины
установлены на металлической площадке, закрепленной на
вертикальной стойке, жестко установленной на основании
лабораторной установки. Основание лабораторной установки
148
УРТК представляет собой деревянный брус квадратной формы с
жестко установленным на нем органическим листом,
выполненным по форме квадратного бруса.
Методика выполнения работы
Работу выполняет группа из 3-4обучающихся.
1. Изучить общее устройство, назначение и конструкцию
основных систем УРТК и его технические характеристики.
2. Определить общее количество степеней подвижности
(вращательных и возвратно-поступательных, переносных и
ориентирующих) манипулятора.
3. Определить по внешнему виду манипулятора его тип
крепления.
4. построить по данным п.2, 3 и виду манипулятора
обучающиеся структурно-функционально-кинематическую схему
манипулятора.
5. Записать на основании п. 2, 3 и 4 символическое
буквенное обозначение структуры манипулятора.
6. Изучить особенности рабочего органа манипулятора и
его назначение.
Вопросы и задания для самоконтроля
1. Каковы основные элементы лабораторной установки
УРТК?
2. Охарактеризуйте основное назначение основных
элементов лабораторной установки УРТК.
3. Расскажите о характерных элементах манипулятора.
4. Для чего нужен интерфейс связи?
5. Что из себя представляет система управления
лабораторной установки УРТК?
6. Расскажите о работе интерфейса связи лабораторной
установки УРТК.
149
Лабораторная работа № 9.
122
7
7
8
3
4
5
6
Изучение устройства и конструкции основных частей
лабораторного робота «Dоbоt»
Цель работы: изучить устройство и конструкцию основных
частей лабораторного робота; ознакомиться с его назначением и
характерными техническими характеристиками.
Теоретические сведения
Основные характеристики робота «D ob otMa gici a n» представлены
в табл. 6.
Рис. 29. Лабораторная установка: 1 - лабораторный робот
«Dobot»; 2 - система управления на базе ПЭВМ с системным блоком;
3 – клавиатурой; 4 – мышью; 5 – монитором; 6 – компрессор;
7 – координатная плоскость; 8 – детали
150
Таблица 6
Основные характеристики робота «Dobot Magician »
Характеристика Максимальное значение
1 2
Количество осей 4
Полезная нагрузка 500 г
Максимум. Достигать 320 мм
Повторяемость положения (контроль) 0,2 мм
Коммуникация USB / WIFI / Bluetooth
Источник питания 100 В - 240 В, 50/60 Гц
Мощность 12 В / 6,5 А постоянного тока
Потребление 60 Вт макс.
Рабочая температура -10 °С - 60 °С
Совместная 1 база От -90° до + 90° 320°/с
Шарнир 2-го заднего рычага От 0° до + 85° 320°/с
Сустав 3-го предплечья От -10° до + 95° 320°/с
Шарнирный сервопривод 4-го вращения От -90° до + 90° 480°/с
Нетто 3,4 кг
Вес брутто (стандартная версия) 7,2 кг
Вес брутто (версия для учебных
заведений)
Базовый размер (посадочное место) 158 мм × 158 мм
Алюминиевый сплав 6061,
Материалы
Контроллер
Монтаж робота Рабочий стол
Размер упаковки (Д × Ш × В) 380 мм x 385 мм x 480 мм
Размер коробки для стандартной версии
(Д × Ш × В) 380 мм x 385 мм x 480 мм
Размер коробки для образовательной
версии (Д × Ш × В) 380 мм x 385 мм x 480 мм
Комплект для 3D-принтера
инженерный пластик АБС
Интегрированный контроллер
Размер печати
(Д × Ш × В)
8,0 кг
Dobot
150 мм × 150
мм × 150 мм
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]