Получение входных двоичных сигналов с датчиков, их обработка и формирование выходных двоичных сигналов, управляющих исполнительными механизмами. Граф функционирования разработанного устройства. Функциональная схема и программа работы устройства.
Аннотация к работе
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине Основы микропроцессорной техники на тему: Устройство логического управления Назначение: получение входных двоичных сигналов с датчиков, их обработка и формирование выходных двоичных сигналов, управляющих исполнительными механизмами. Устройство логического управления работает по программе. В программе циклически осуществляется чтение входных сигналов, определение следующего состояния устройства управления и выходные сигналы устройства управления. Пояснительная записка содержит следующие разделы: задание на курсовой проект, введение, граф работы устройства, функциональная схема, блок-схема программы, программа.Самой главной особенностью микроконтроллеров, с точки зрения конструктора-проектировщика, является то, что с их помощью легче и зачастую гораздо дешевле реализовать различные схемы. Микроконтроллер может управлять различными устройствами и принимать от них данные при минимуме дополнительных узлов, так как большое число периферийных схем имеется непосредственно на кристалле микроконтроллера, такие как порты ввода/вывода, таймеры, счетчики, аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи, интерфейсы связи с другими устройствами.Необходимо разработать устройство, которое будет осуществлять прием входных двоичных сигналов с датчиков, осуществлять их обработку и формирование выходных двоичных сигналов, предназначенных для управления исполнительными механизмами. Единичному значению сигнала на входе соответствует 12 В ±10%, а нулевому - не более 1,2 В. С выходов согласующего устройства сигнал поступает на микроконтроллер, где производится его обработка, заканчивающаяся формированием выходных сигналов.Структурная схема устройства логического управления приведена на рисунке 2.1 Входное устройство представляет собой преобразователь уровня напряжения и предназначено для согласования входных диапазонов напряжения устройства и микроконтроллера.Граф функционирования устройства является направленным и состоит из вершин и дуг. Дуги показывают направления переходов из одного состояния в другое.Таблица переходов и выходов (ТПИВ, таблица 2.1) создается в памяти данных микроконтроллера исходя из заданной таблицы переходов и таблицы выходов.Условный адрес ячейки памяти Номер предыдущего состояния Входные сигналы Номер нового состояния Выходные сигналы в новом состоянии
AS0 0 00 0 000
AS0 1 01 0 000
AS0 2 10 1 001
AS0 3 11 0 000
AS1 1 00 0 000
AS1 1 01 1 001
AS1 2 10 1 001
AS1 3 11 2 010
AS2 2 00 0 000
AS2 1 01 2 010
AS2 2 10 3 011
AS2 3 11 2 010
AS3 3 00 0 000
AS3 1 01 4 100
AS3 2 10 3 011
AS3 3 11 3 011
AS4 4 00 0 000
AS4 1 01 4 100
AS4 2 10 5 101
AS4 3 11 4 100
AS5 5 00 0 000
AS5 1 01 5 101
AS5 2 10 5 101
AS5 3 11 6 110
AS6 6 00 0 000
AS6 1 01 6 110
AS6 2 10 7 111
AS6 3 11 6 110
AS7 7 00 0 000
AS7 1 01 1 001
AS7 2 10 7 111
AS7 3 11 7 111Алгоритм функционирования устройства логического управления представлен в виде блок-схемы (рисунок 2.3). Входные сигналы через входное устройство поступают на входы микроконтроллера. Линии портов ввода-вывода, предназначенные для приема входных сигналов (порт A), необходимо настроить на ввод, а линии, предназначенные для выработки выходных сигналов (порт C) - настроить на вывод. Определение адреса ячейки памяти в ТПИВ для нового состояния осуществляется путем сложения адреса AS0 первой ячейки ТПИВ, номера текущего состояния из регистра текущего состояния STATE, умноженного на 4 (число возможных комбинаций входных сигналов), и числового эквивалента набора входных сигналов IO.На входе разрабатываемого устройства необходимо предусмотреть согласующее устройство, поскольку по заданию на курсовой проект диапазон входного напряжения составляет от 0 до 12 В ±10%, а допустимое напряжение на входах микроконтроллера - от 0 до 5,5 В. Входное устройство, принимающее входной сигнал, представляет собой шесть преобразователей уровня напряжения и предназначено для согласования входных диапазонов напряжения устройства и микроконтроллера. Напряжение на выходе устройства задается подаваемым напряжением питания. Таким образом, подавая на вход Vcc напряжение 5 В, на выходе имеем аналогичное напряжение. Согласно данным, указанным в документации на устройство, выходной ток высокого уровня при питании 5 В и температуре 25±10 °С равен 0,5 МА, что не превышает заданный уровень.Ключевым и управляющим элементом всего проектируемого устройства является 8-битный высокоскоростной микроконтроллер (МК) ATMEGA8515, который обеспечивает обработку входных сигналов, изменение состояния устройства и формирование выходных сигналов. Особенности МК: - система команд включает 130 инструкций, большинство из которых выполняются за один машинный цикл; производительность до 16 млн. оп./сек.