1 Техническое задание на разработку микропроцессорной системы управления объектом

В курсовой работе разрабатывается микропроцессорная система управления некоторым объектом (Рисунок 1).

Рисунок 1- Структурная схема управления объектом

Микропроцессорная система принимает информацию об объекте управления от аналоговых и цифровых датчиков (Д), вырабатывает управляющие воздействия (Y) в соответствии с законами управления и подает их на исполнительные механизмы (ИМ). Микропроцессорная система состоит из микроконтроллера (МК) – управляющей микроЭВМ, пульта управления (ПУ) и последовательного канала связи (ПКС).

Обработка цифровой информации

Микропроцессорная система опрашивает двоичные датчики X1, X2, X3, X4, X5, X6 и вычисляет булеву функцию в соответствии заданием на курсовую работу. При единичном значении функции система вырабатывает выходной сигналY1=1 длительностью T1=379 мкс. Это означает, что через T1 после выдачи единичного сигнала Y1 необходимо выработать нулевой сигнал Y1. В системе имеется также двоичный датчик аварийной ситуации Х0, единичный сигнал с которого должен вызвать аварийный останов системы в любой момент выполнения рабочего цикла программы.

Обработка аналоговой информации

Сигналы с аналоговых датчиков V1, V2 преобразуются в цифровую форму в АЦП. Далее сформированные коды N1 и N2, представляющее собой целые числа без знака, поступают на обработку. Величина К – 8-разрядный код уставки, поступающий с тумблерного регистра пульта управления. Далее система вычисляет функцию N = max (N1; N2+K). Полученное значение сравнивается с константой Q, хранящейся во внутренней памяти. В зависимости от результатов сравнения система вырабатывает двоичные управляющие воздействия Y2(если N < Q) или Y3 (если N > Q) длительностью T2=96 мкс или T3=712 мкс соответственно. Управляющее воздействие Y4 формируется в виде аналогового сигнала V4 с ЦАП и поступает на ИМ, Для всех вариантов значение Y4 определяется как восьмиразрядное двоичное число по формуле:

Y4 =a0 +a1 *N3 ,

где a0 и a1 – восьмиразрядные коэффициенты, хранящиеся во внутренней памяти микроконтроллера;

N3 – восьмиразрядный код, поступающий с выхода АЦП. Предполагается, что исходные величины, поступающие с АЦП меньше единицы и представляются двоичным числом с фиксированной запятой. Если после умножения значение Y4 превышает восемь разрядов, то необходимо принимать значение Y4 равное младшему байту.

Обработка запросов на прерывания

Система обрабатывает запросы на прерывание пяти уровней:

1. запрос на прерывание по сигналу отказа источника питания IRQ0;

2. запрос на прерывание по сигналу аварийного датчика IRQ1;

3. запрос на прерывание от терминала внешней ЭВМ IRQ2;

4. запрос на прерывание от таймера IRQ3;

5. запрос на прерывание от пульта управления IRQ4.

Прерывание работы системы при отказе источника питания имеет высший приоритет. Система при этом переходит на резервный источник питания (батарейка) вырабатывает сигнал Y5 установки внешних устройств в исходное состояние (например, отвод головок от диска, останов дисковода и т. д.) и передает в последовательный канал связи (если он был активен) код символа «!». Сигнал Y5 представит собой два прямоугольных импульса длительностью 30 мкс, следующие с интервалом в 30 мкс. После выполнении указанных действий микроконтроллер необходимо перевести в режим пониженного энергопотребления.

Прерывание от сигнала аварийного датчика включает на пульте управления аварийную сигнализации (световая с частотой 2 Гц) и обеспечивают выдачу на индикацию сигналов двоичных датчиков X1, X2, X3, X4, X5, X6 и цифровой код N1, поступающий с АЦП. После этого микроконтроллер необходимо перевести в режим пониженного энергопотребления.

Прерывания от терминала внешней ЭВМ осуществляются при приеме последовательным каналом связи символа управления обменом. Приемник последовательного адаптера выставляет при этом запрос на прерывание работы основной программы с целью передачи в последовательный канал связи запрашиваемой информации. Запрашиваемая информация формируется в зависимости от принятого из канала символа. При приеме символа «D» в канал передается значение Y1, при приеме символа А – значение Y4. После загрузки в буфер передатчика БИС последовательного адаптера запрашиваемой информации управление передается в прерванную программу.

Прерывания от пульта управления влекут за собой выполнение следующих действия:

1. Считать информацию с тумблерного регистра.

2. Запись информации по заранее заданному адресу.

3. Организовать выход из прерывания на начало программы обработки.

Пульт управления

Пульт управления должен содержать следующие элементы:

1. устройство индикации;

2. входной 8-разрядный регистр для приема с тумблеров пульта значение константы К;

3. светодиод индикации, на который подается меандр частотой 2 Гц;

4. кнопку «Сброс», при нажатии на которую производится начальная

установка элементов системы;

5. тумблер «Останов», опрашиваемый в конце каждого цикла выполнения

программы.

Устройство индикации может быть со светодиодами.