Разработка микропроцессорного устройства управления технологическим процессом

В наше время промышленные предприятия используют автоматизированные производственные линии. Их применение значительно увеличивает производительность, обеспечивает стабильное качество продукции, уменьшает отрицательное воздействие производственного процесса на человека, а также позволяет экономично использовать энергию и материалы. Также важную роль играет автоматизация управления технологическими процессами. Управлением в широком смысле слова называется организация какого-либо процесса, обеспечивающая достижение поставленной цели. Управляемым процессом может быть, например, процесс движения транспорта (водного, воздушного и наземного), технологический процесс и т.д. Ключевую роль при автоматизации управления объектами играет использование цифровых вычислительных машин.

Целью данной курсовой работы является разработка микропроцессорного устройства управления технологическим процессом, представленного математической моделью. Необходимо составить алгоритм работы микропроцессорной системы, разработать программу, обеспечивающую выполнение заданного алгоритма.

1.

В процессе выполнения данной курсовой работы необходимо разработать микропроцессорное устройство управления технологическим процессом.

В исходных данных задана математическая модель технологического процесса, представленная дифференциальным уравнением третьего порядка следующего вида

.

Технологический процесс представляет собой объект управления. Далее по дифференциальному уравнению будет составлена передаточная функция технологического процесса.

Управляет работой технологического процесса микропроцессорное устройство управления (МПУУ). Необходимо составить алгоритм работы данного устройства, разработать программу, обеспечивающую выполнение этого алгоритма.

Микроконтроллер (МК) представляет собой однокристальную ЭВМ, включающую микропроцессор, необходимые виды памяти и каналы ввода/вывода аналоговой и цифровой информации. Предназначен для управления различными электронными устройствами и осуществления взаимодействия между ними в соответствии с заложенной в МК программой. Основным классификационным признаком МК является разрядность микропроцессора.

Разрядность МК определяется точностью данных, необходимой для управления объектами. Наиболее распространённым семейством микроконтроллеров являются 8-битные микроконтроллеры, широко используемые в промышленности. В то время как 8-разрядные процессоры общего назначения полностью вытеснены более производительными моделями, 8-разрядные микроконтроллеры продолжают широко использоваться. Это объясняется тем, что существует большое количество применений, в которых не требуется высокая производительность, но важна низкая стоимость.

Согласно заданию, нам необходимо выбрать микроконтроллер КР1878ВЕ1 (An15E03). Этот микроконтроллер предназначен для использования в системах управления, работающих в масштабе реального времени. Микроконтроллер отличается малым количеством внешних выводов, низким током потребления, высокой производительностью, наличием энергонезависимой памяти данных и возможностью многократного перепрограммирования памяти команд. Характерной особенностью его является гарвардская RISC-архитектура, позволяющая выполнять любую из 52 команд за два такта частоты процессора, единая система команд для всего семейства с возможностью адресации до двух операндов, находящихся в памяти, малое время реакции на прерывание и сохранение контекста, широкий диапазон конфигураций внутренней памяти команд, памяти данных и внутренних периферийных устройств.

Упрощенная структурная схема центрального процессора микроконтроллера представлена на рис. 1. Центральный процессор микроконтроллера предназначен для выполнения арифметических и логических преобразований 8-разрядных операндов, расположенных в памяти микроконтроллера. Архитектура процессора характеризуется разделенной памятью команд и данных. Это позволяет совместить процессы выборки команд и выборки операндов из памяти. Система команд процессора - симметричная, т.е. имеются двухоперандные команды, работающие одновременно с двумя операндами. Выборка операндов из памяти данных в случае двухоперандных команд производится одновременно по двум различным шинам - данных SRC и данных DST, с отдельными шинами адресов. Запись результата в память производится также по отдельной шине данных записи. Адрес записи совмещен с адресом чтения операнда DST.

Команды процессора имеют размерность 16 разрядов. Для обеспечения механизмов перехода к подпрограммам и прерываний программ в процессоре существует отдельный аппаратный стек глубиной в восемь адресов, где хранятся адреса возврата из подпрограмм и прерываний. В процессоре имеются служебные регистры для поддержки метода адресации операндов. Для сохранения значений этих регистров и слова состояния процессора при прерываниях программ и переходов к подпрограммам введен отдельный аппаратный стек данных глубиной в 16 байтов. Обращение к регистрам периферийных устройств микроконтроллера происходит по тем же шинам и точно так же, как и к оперативной памяти.

Рис. 1. Структурная схема центрального процессора микроконтроллера

Любая из команд процессора выполняется за одинаковый период времени. Одновременно на разных стадиях выполняются три команды процессора. Условные и безусловные переходы происходят по абсолютным адресам памяти команд, что позволяет устранить потерю времени при выполнении переходов.

    Прочтите также:

    Термостат для теплых полов
    В настоящее время в микропроцессорной технике выделился самостоятельный класс интегральных схем - микроконтроллеры, которые предназначены для встраивания в приборы различного назначения ...

    Система охранной сигнализации
    охранный сигнализация микроконтроллер Развитие микроэлектроники и широкое применение ее изделий в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объе ...

    Разработка оптимальной технологичной конструкции конкурентоспособного усилителя мощности
    Для построения систем подвижной радиосвязи в основном используются ультракороткие волны: метровые (VHF), дециметровые (UHF), сантиметровые (SHF) и миллиметровые (EHF). Дальность и каче ...

    Основные разделы

    2023 © Все права защищены! >> www.techeducator.ru