Записка

своїх виробів на високих частотах, вони, в той же час, надають замовникам вибір, випускаючи модифікації, розраховані на різні частоти і напругу живлення.

У багатьох моделях мікроконтролерів використовується статична пам'ять для ОЗП і внутрішніх регістрів. Це дає контролеру можливість працювати на менших частотах і навіть не втрачати дані при повній зупинці тактового генератора. Часто передбачені різні режими енергозбереження, в яких відключається частина периферійних пристроїв і обчислювальний модуль.

Окрім ОЗП, мікроконтролер може мати вбудовану незалежну пам'ять для зберігання програми і даних. У багатьох контролерах взагалі немає шин для підключення зовнішньої пам'яті. Найбільш дешеві типи пам'яті допускають лише одноразовий запис. Такі пристрої підходять для масового виробництва в тих випадках, коли програма контролера не оновлюватиметься. Інші модифікації контролерів мають можливістю багатократного перезапису незалежної пам'яті.

На відміну від процесорів загального призначення, в мікроконтролерах часто використовується гарвардська архітектура.

Блок-схема мікроконтролера i8051

Особливості однокристального мікрокошпролера АT89S8252:

•Сумісний з сімейством мікроконтролерів МСS - 51.

•8 кБ репрограмованої пам’яті програм з електричним стиранням.

•2 кБ енергонезалежної пам’яті даних ЕЕРRОМ.

•Напруга живлення 4,0 ... 6,0В.

•Тактова частота 0-24 МГц

•Три рівні захисту пам’яті програм

•256 байт внутрішньої пам’яті даних

•Три 16 - бітних таймера/лічильника

•8 джерел переривань

•Програмований послідовний канал передачі даних UART

•Програмований послідовний канал передачі даних SРІ

•Режим пониженого споживання

•Програмований сторожовий таймер

Мікроконтролер виконаний на основі високорівневої n-МОП технології.

Через чотири програмованих паралельних порти вводу-виводу і один послідовний порт мікроконтролер взаємодіє з зовнішніми пристроями. Основу утворює внутрішня двонаправлена 8-бітна шина, яка зв'язує між собою основні вузли й пристрої мікроконтролера: резидентну пам'ять програм (RPM),

резидентну пам'ять даних (RDM), арифметико-логічний пристрій (ALU), блок регістрів спеціальних функцій, пристрій керування (CU) і порти вводу/виводу

(P0 - РЗ).

Мікроконтролери 8051 розраховані на роботу з системами реального часу,

які можуть генерувати певні сигнали, що вимагають негайної реакції мікроконтролера. Для обробки таких сигналів (або подій) служить апаратно реалізована логіка переривань, що дозволяє обробляти сигнали зовнішніх джерел, таймерів та послідовного порту.

Швидкість виконання операцій в системі на базі 8051 залежить від тактової частоти, з якою працює кристал і яка може варіюватися від одиниць до декількох десятків мегагерц. В архітектуру класичного мікроконтролера 8051 були внесені деякі зміни (до двох існуючих таймерів доданий третій, а також розширена

внутрішня пам'ять), які привели до створення пристрою 8052, найбільш популярного в даний час.

Тактова частота використаного контролера становить 18 МГц.

4.2. Вибір електромагніту

Електромагніт — пристрій, що створює магнітне поле при проходженні електричного струму. Звичайно електромагніт складається з обмотки і феромагнітного осердя, який набуває властивостей магніту при проходженні по обмотці струму. У електромагнітах, призначених, перш за все, для створення механічного зусилля також присутній якір (рухома частина магнітопроводу), що передає зусилля.

Обмотки електромагнітів виготовляють з ізольованого алюмінієвого або мідного дроту, хоча є і надпровідні електромагніти. Магнітопроводи виготовляють з магнітом'яких матеріалів — звичайно з електротехнічної або якісної конструкційної сталі, литої сталі і чавуну, залізонікельових і залізокобальтових сплавів. Для зниження втрат на вихрові струми магнітопроводи виконують з набору листів (шихт).

Електромагніти застосовують для створення магнітних потоків в електричних машинах і апаратах, пристроях автоматики тощо

(генераторах, двигунах, реле, пускачах і т.д.).

У нашому випадку ми використовуємо електромагніт типу МИС-3200.

Електромагніти серії МИС-3200 призначені для дистанційного керування виконавськими органами верстатів і механізмів.

Електромагніт МИС-3200

Особливості електромагніта МИС-3200

•номінальна напруга змінного струму 110, 127, 220,380В для ланцюгів однофазного змінного струму з частотою 50-60 Гц;

•режими роботи ПВ 100%, ПВ 40%, ПВ 10%;

•допустиме число циклів в годину – 1200;

•кліматичного виконання – У3;

•міра захисту Ip20

Технічні характеристики МИС-3200:

Режим роботи, ПВ, % – 100, 40

Номінальне тягове зусилля, Н – 30

Хід якоря, мм – 20

Напруга, В – 220

Струм пусковий, А – 2,5

Струм робочий, А – 0,3

Потужність пускова, Вт – 720

Потужність робоча, Вт – 25

4.3. Вибір реле

Реле (англ. relay) — електричний апарат, який автоматично виконує певні переключення контрольованого ним електричного кола.

Реле – це пристрій, у якому при досягненні певного значення вхідної величини х вихідна величина у змінюється стрибкоподібно і приймає скінченне число значень. Найчастіше, це автоматичний пристрій, який реагує на зміни параметра (температури, тиску тощо) і який в разі досягнення параметром заданої величини замикає або розмикає електричне коло.

Реле складається з релейного елемента (з двома станами стійкої рівноваги) і

групи електричних контактів, які замикаються (розмикаються) при зміні стану релейного елемента.

Розрізняють теплові, механічні, електричні, оптичні, акустичні реле.

У нашому випадку ми використовуємо електромеханічне реле SRD-05VDC-SL-C, яке застосовують в системах автоматичного керування,

контролю, сигналізації, захисту, комунікації і т.ін.

Реле SRD-05VDC-SL-C

Загальні характеристики:

Матеріал контактів: Agsnin

Вага – 10 г

Відповідає стандартам UL (Е156521), TUV (R50050856)

Номінальна напруга – 5 В

Номінальний струм – 89,3 мА

Опір обмотки – 55 Ом ±10%

Потужність споживання – 0,45 Вт

Напруга спрацьовування 75% від номінальної напруги

Напруга відпуску 10% від номінальної напруги

Макс. допуст. робоча напруга 110% від номінальної напруги

Залежність температури(вертикальна вісь) від потужності на обмотці реле (горизонтальна вісь)

Залежність часу спрацювання (вертикальна вісь) від потужності на обмотці реле (горизонтальна вісь)

5.Програмування робота

5.1.Автоматне програмування

Автоматне програмування — це парадигма програмування, при використанні якої програма або її фрагмент осмислюється як модель якого-

небудь формального автомата. Залежно від конкретного завдання в автоматному програмуванні можуть використовуватися як кінцеві автомати, так і автомати складнішої структури. Визначають для автоматного програмування є наступні особливості:

1) часовий період виконання програми розбивається на кроки автомата,

кожен з яких є виконанням певної (одній і тій же для кожного кроку) секції коди з єдиною точкою входу; така секція може бути оформлена, наприклад, у вигляді окремої функції і може бути розділена на підсекції, відповідні окремим станам або категоріям станів

2) передача інформації між кроками автомата здійснюється лише через явно позначену безліч змінних, званих станом автомата; між кроками автомата програма (або її частина, оформлена в автоматному стилі) не може містити неявних елементів стану, таких як значення локальних змінних в стеку, адреси повернення з функцій, значення поточного лічильника команд і т. п.; інакше кажучи, стан програми на будь-які два моменти входу в крок автомата можуть розрізнятися між собою лише значеннями змінних, складових стан автомата

(причому такі змінні мають бути явно позначені як такі).

Повністю виконання коду в автоматному стилі є циклом (можливо,

неявний) кроків автомата. Назва автоматне програмування виправдовується ще і тим, що стиль мислення (сприйняття процесу виконання) при програмуванні в цій техніці практично точно відтворює стиль мислення при складанні формальних автоматів (таких як машина Тюринга, автомат Маркова і ін.)

Сфера застосування. Автоматне програмування широко застосовується при побудові лексичних аналізаторів (класичні кінцеві автомати) і синтаксичних аналізаторів (автомати з магазинною пам'яттю). Крім того, мислення в термінах

кінцевих автоматів (тобто розбиття виконання програми на кроки автомата і передача інформації від кроку до кроку через стан) необхідне при побудові подієво-орієнтованих застосувань. В цьому випадку програмування в стилі кінцевих автоматів виявляється єдиним альтернативою породженню безлічі процесів або потоків управління (тредів).

5.2. Діаграма станів

Головне призначення діаграми станів (statechart diagram) - описати можливі послідовності станів і переходів, які в сукупності характеризують поведінку системи, що моделюється, протягом усього її життєвого циклу. Діаграма станів представляє динамічну поведінку сутностей, на основі специфікації їхньої реакції на сприйняття деяких конкретних подій. Системи, які реагують на зовнішні дії інших систем або користувачів, іноді називають реактивними. Якщо такі дії ініціюються в довільні випадкові моменти часу, то говорять про асинхронну поведінку моделі.

Діаграми станів найчастіше використаються для опису поведінки окремих систем і підсистем. Вони також можуть бути застосовані для специфікації функціональності екземплярів окремих класів, тобто для моделювання всіх можливих змін станів конкретних об'єктів. Власне кажучи діаграма станів є графом спеціального виду, що служить для подання кінцевого автомата.

Кінцевий автомат (state machine) - модель для специфікації поведінки об'єкта у формі послідовності його станів, які описують реакцію об'єкта на зовнішні події, виконання об'єктом дій, а також зміну його окремих властивостей.

Діаграма станів циклічного робота

5.3. Програма контролера

Щоб керувати циклічним роботом на мові С була розроблена та написана програма, яка подана у даному проекті. Програма є набором функцій, котрі виконуються в залежності від стану індикаторів положення робочих органів робота та від поданої контролеру команди. Вважаючи відомим початковий напрям закручення торсіона, у програмі в залежності від заданих команд моделюється зміна напряму закручення, тобто в будь який момент часу є відомий стан торсіона.

В подальшому можна вдосконалити програму, організувавши зв’язок з персональним комп’ютером та створити зручний для користування графічний інтерфейс. Окрім модернізації програмного коду, можна використати додаткові сенсори, яких немає в конструкції робота для забезпечення його більшої функціональності.