Проектирование микроконтроллерной системы управления - Курсовая работа

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.О.СУХОГО РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту по дисциплине «Микропроцессорная техника» на тему: «Проектирование микроконтроллерной системы управления»В последние годы в микроэлектронике получило развитие направление, связанное с выпуском однокристальных микроконтроллеров, которые предназначены для «интеллектуализации» оборудования различного назначения. ОЭВМ представляют собой приборы, конструктивно выполненные в виде БИС и включающие в себя все составные части МИКРОЭВМ: микропроцессор, память программ и память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой. На сегодняшний день имеется несколько десятков различных типов микропроцессорных наборов и однокристальных МИКРОЭВМ, отличающихся разрядностью, системой команд, быстродействием, потребляемой мощностью, номиналами питания и т. д. Принцип действия МКС заключается в последовательном приеме значений входных сигналов от объекта, вычисления значения выходных управляющих сигналов по программе, соответствующей алгоритму управления объектом, и выдаче вычисленных значений выходных сигналов на объект. Микроконтроллер непосредственно связан с управляемым объектом через устройство ввода-вывода, при этом между МКС и объектом управления нет промежуточных устройств, выполняющих какие-либо функции (за исключением силовых элементов).Микроконтроллер (МК) путем периодического опроса принимает информацию об объекте от аналоговых и цифровых датчиков. Выходные сигналы датчиков вследствие их различной физической природы могут потребовать промежуточного преобразования на аналого-цифровых преобразователях (АЦП) или на схемах формирователей сигналов (ФС), которые чаще всего выполняют функции гальванической развязки и формирования уровней двоичных сигналов стандарта ТТЛ. Некоторая часть управляющих сигналов интерпретируется как совокупность простых двоичных сигналов управления, которые через схемы формирователей сигналов поступают на исполнительные устройства. С помощью пульта управления (ПУ) оператор получает возможность управлять работой МКС и контролировать ее функционирование: запускать МКС, получать значения некоторых сигналов, снимать с индикаторов информацию о состоянии объекта и т.п. Структурная схема разрабатываемой МКС приведена на рисунке 1.2: Рисунок 1.2 - Структурная схема микроконтроллерной системы управления объектомВыберем схему включения микроконтроллера, разработаем схемы ввода сигналов от датчиков, подключения элементов индикации и управления, сопряжения с интерфейсом. На рисунке 2.1 приведена типовая схема подключения микроконтроллера AT89C52, имеющего внутреннюю память программ объемом 8 Кбайт. К выводам порта Р0 присоединены “подтягивающие” резисторы R2-R9, которые обеспечивают ток для входов микросхем ТТЛ, подключенных к этому порту, при высоком логическом уровне, когда все линии Р0 находятся в z-состоянии. Когда преобразование закончится (сигнал на выводе станет равным 0), выходы буферов переходят в активный режим и на выводах D0-D7 появится цифровой код, который будет неизменным до нового запуска АЦП. Переключение каналов коммутатора производят сигналы с линий P1.1, Р1.2 микроконтроллера.После включения электропитания или нажатия кнопки “Сброс” на пульте управления (ПУ) выполняется начальная установка (инициализация) системы (блок 1 БСА): вывод начальных значений управляющих воздействий, гашение элементов индикации на ПУ, очистка рабочих ячеек памяти данных МК, настройка последовательного порта и таймеров. Если переключатель в положении “Пульт”, то управление системой передается пульту управления (блок 6 БСА). После окончания отсчета времени 3.2 с подпрограмма TIMER устанавливает флаг F0 = 1, что является сигналом для главной программы CONTROL начать новый цикл опроса датчиков и выполнения других функций управления. Подпрограмма ANALOG выполняет ввод и обработку аналоговой информации - напряжений U1 - U3, поступающих в МКС от датчиков. В блоке 6 подпрограммы ANALOG производится анализ флага C, и в зависимости от его значения формируются одиночные импульсы Y2 или Y3 длительностью t2 и t3 на выводах P1.5 и P1.4 порта МК.В выполненном курсовом проекте была разработана принципиальная электрическая схема микропроцессорной системы контроля и управления некоторым технологическим объектом.