Круговой интерполятор по методу оценочной функции - Курсовая работа

На основании задания на курсовую работу необходимо спроектировать круговой интерполятор по методу оценочной функции на базе микроконтроллера MCS 251. Программа должна обеспечить запуск кругового интерполятора при подаче сигнала «пуск». Функциональная схема кругового интерполятора по методу оценочной функции представлена на рисунке 1.1 из учебного пособия [1]: микроконтроллер процессор регистр сигнал Принцип действия системы из учебного пособия [1]: Круговой интерполятор с оценочной функцией распределяет импульсы по координатам X и Y в зависимости от знака некоторой функции, формируемой в процессе работы интерполятора и называемой оценочной. При воспроизведении траектории, находящейся в первом квадранте, положительное значение оценочной функции вызывает команду на выдачу импульса по координате по координате Y, отрицательное или нулевое - по оси X.Всем МК семейства MCS 251 присущи такие общие особенности:• 24-битовая линейная адресация до 16 Мбайт памяти;• ЦПУ регистровой архитектуры с регистрами, адресуемыми как байты, слова и двойные слова;• страничный режим, ускоряющий выборку команд из внешней памяти;• конвейер команд;• расширенная система команд, включающая 16-битовые арифметические и логические команды;• 64-Кбайтовый внешний стек;• минимальное время выполнения команд за два такта (по сравнению с 12 тактами у МК MCS 51);• двоичная совместимость с МК MCS 51; Некоторые достоинства, связанные с этими особенностями:• сохранение программ, написанных для МК MCS 51;• значительно более высокая скорость обработки, чем у МК MCS 51 при той же тактовой частоте;• поддержка программ и данных большего размера;• повышенная производительность программ на языке С; На рис. 8XC251SB выбирает команды из внутренней памяти программ по два байта за одно обращение, а из внешней памяти по одному байту. Можно сконфигурировать 8XC251SB для работы в страничном режиме (page mode), позволяющем ускорить выборку команд из внешней памяти. Каждая команда в страничном режиме, попавшая в ту же 256-байтовую "страницу", что и предыдущая, выбирается за одно состояние (state), т.е. за два такта (clock), а не за два состояния (четыре такта). Регистры 0-7 разбиты на четыре банка по восемь регистров в каждом, причем активный банк выбирается через слово состояния программы (PSW) для быстрого контекстного переключения.В соответствии с заданием курсовой работы, входные и выходные величины контроллера принимаем дискретными. С помощью схемы, изображенной на рисунке 2.1 определим количество портов и число бит каждого порта. На два входных порта подается 16-битный цифровой код задания радиуса интерполяции с задающего устройства.Определяем количество разрядов необходимых для обеспечения заданной точности. Определяем максимальное число, которое должно быть записано в регистр, Nmakc при отработке максимального радиуса: . Таким образом, для решения поставленной задачи можно использовать 32-разрядные микроконтроллеры типа: · PIC32 - семейство PIC32 построено на ядре MIPS32®, с лидирующей в отрасли комбинацией быстродействия, низкого потребления энергии, быстрой реакции на прерывание и средств разработки. · ARM7TDMI - разработчиком микроконтроллерного ядра ARM является английская фирма Aadvanced Risc Machines, одной из особенностей ядра ARM7TDMI является возможность функционирования в двух режимах, 32-разрядном и 16-разрядном режиме THUMB, причем переход из одного режима в другой осуществляется программно в процессе работы микроконтроллера. · MC68300 - микроконтроллер фирмы Motorola, особенностью которого является широчайшая номенклатура периферийных модулей, в том числе специализированных для определенных приложений, исключительная гибкость и простота построения и отладки системы.В соответствии с выражениями для расчета координат x, y, выражениями для вычисления оценочной функции на каждом шаге, составляем алгоритм программы (рисунок 3.1).По умолчанию любой порт настроен на вывод информации. Для настройки порта на ввод информации, нужно записать в разряд порта 1. Инициализируем порт на ввод информации - запись в разряд порта число . При инициализации порта на вывод необходимо записать в разряд порта .Название регистра Переменная или константа содержащаяся в регистре A, B, WR содержат значения результатов промежуточных расчетов 4.3 Текст программы (таблица с указанием адресов, мнемокодов, числа тактов и комментариев, в тексте раздела дать описание программы) По согласованию с руководителем курсовой работы, задаемся квадрантом, и направлением вращения: Квадрант 2, направление против часовой стрелки. ADD WR14, WR8 младшая часть R старшая часть R WR14В данной курсовой работе рассмотрена функциональная схема кругового интерполятора по методу оценочной функции, для отработки перемещений рабочего органа по дуге окружности в первом квадранте; представлены выражения для определения оценочной функции и координат по осям X и Y; подробно рассмотрены архитектура, интерфейсные устройства и система команд микроконтроллера MCS 251.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Архитектура микроконтроллера и его интерфейсные устройства

2. Выбор устройств ввода и вывода для входных и выходных сигналов

3. Разработка алгоритма управления

3.1 Вывод выражений для расчета сигнала управления

3.2 Алгоритм управления

4. Разработка программы управления

4.1 Инициализация устройств ввода и вывода

4.2 Расположение переменных и констант в регистрах процессора

В данной курсовой работе рассмотрена функциональная схема кругового интерполятора по методу оценочной функции, для отработки перемещений рабочего органа по дуге окружности в первом квадранте; представлены выражения для определения оценочной функции и координат по осям X и Y; подробно рассмотрены архитектура, интерфейсные устройства и система команд микроконтроллера MCS 251. В соответствии с заданием на проектирование, было рассчитано необходимое число регистров микроконтроллера, использование которых обеспечит заданную точность при отработки перемещений по дуге окружности радиусом в до максимального, указанного в задании. Показана инициализация портов котроллера, составлен алгоритм, обеспечивающий выполнение поставленной задачи и написана в соответствии с ним программа. Составлена принципиальная электрическая схема соединения контроллера с объектом управления.

1. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. - Санкт-Петербург: 1982.

2. Готшальк О.А. Системы автоматизации и управления. - Санкт-Петербург: 1998г.

3. Петренко Ю.Н. Системы программного управления технологическими комплексами. Пион - Мн.: 2002.

Размещено на