Курсовая работа на тему «Микропроцессорный датчик скорости на базе процессора КР1878ВE1 ‘Тесей'»

Практически ни одно микропроцессорное устройство не обходится без кнопок и простейших датчиков на основе обычных контактов.

Скачать пример Заказать работу Скачать пример Заказать работу

Содержание

Введение

1. Обзор материала по теме курсового проекта

1.1 Датчики и кнопки

1.2 КР1878ВЕ1 однокристальный микроконтроллер.

1.2.1 Оcновные характеристики

1.2.2 Принципы адресации операндов

1.2.3 Временное представление потока команд

1.2.4 Порты ввода/вывода А и В

1.2.5 Интервальный таймер-счётчик событий

1.3 Способы реализации устройства

1.3.1 Датчик оборотов коленчатого вала

1.3.2 Инфракрасные датчики положения и скорости вращения

1.3.3 Абсолютные датчики углового положения

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Цена курсовой

2. Вариант реализации устройства

2.1 Создание структурной схемы устройства

2.2 Принцип работы устройства согласно структурной схеме

3. Разработка устройства

3.1 Разработка блок-схемы

3.2 Разработка принципиальной схемы устройства

3.3 Разработка алгоритма работы программы индикации

3.4 Разработка управляющей программы для датчика скорости

3.4.1 Настройка таймера

3.4.2 Настройка портов А и В

3.4.3 Адресация сегментов в памяти

3.4.4 Расчет и реализация программной задержки

3.5 Оценка ошибок в работе устройства

4. Разработка конструкции микропроцессорной системы

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Заключение

Список использованных источников

Приложение 1

Введение

Неотъемлемой частью любых технических систем управления в современном мире являются датчики. Датчики исполняют роль своеобразных «органов чувств» в технических системах. Лишь сотрудничая с подобными устройствами и анализируя их состояния, система может понять, правильно ли она работает, удовлетворяет ли она требуемым показателям качества работы, стабильна ли её работа и не предвидится ли при такой работе аварийных ситуаций.

Во многих отраслях промышленности нашли широкое распространение микропроцессорные датчики, способные освободить операторов от огромного количества рутинной вычислительной работы, облегчая тем самым жизнь рабочему персоналу, и ограждая производство от ошибок, обусловленных человеческим фактором. В данной работе разработан микропроцессорный датчик скорости на основе герконового контакта.

Техническое задание

. На статоре двигателя установлен герконовый контакт, управляемый магнитом на роторе.

. Скорость вращения двигателя — 0 — 1500 об. / мин.

. Измерение скорости производить 1 раз в секунду.

. Информацию о скорости выводить в цифровом формате на 12-ти разрядный дисплей.

. Использовать ОЭВМ К1878ВЕ1.

микропроцессорное устройство датчик тесей
1. Обзор материала по теме курсового проекта

1.1 Датчики и кнопки

Практически ни одно микропроцессорное устройство не обходится без кнопок и простейших датчиков на основе обычных контактов. При помощи этого вида периферийных элементов в микропроцессорное устройство поступает различная информация, которая используется для изменения алгоритма работы программы. Примером может служить датчик поворота. Допустим, наша микропроцессорная система должна управлять поворотом некоего поворотного устройства. Для отслеживания реального угла поворота нам понадобится датчик, при помощи которого микроконтроллер сможет определить угол. Самый простой способ построения такого датчика — это механические контакты, связанные с поворачиваемым устройством. Проще всего на валу устройства укрепить постоянный магнит, а на неподвижной ее части расположить геркон. При вращении вала укрепленный на нем магнит будет проходить рядом с герконом и вызывать срабатывание его контактов.

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Схема подключения такого датчика к микроконтроллеру приведена на рис. 1.1 Датчик представляет собой свободно разомкнутые контакты геркона. В приведенном примере датчик подключен к линии Р1.0 порта Р1 микроконтроллера. Однако с таким же успехом подобную схему можно подключить и к любой другой линии любого из двух портов микроконтроллера. (см. рис. 1.1).

Рис. 1.1 — Простая схема подключения датчика на основе геркона.

Принцип работы очень прост. В исходном состоянии контакты датчика разомкнуты. На вход микроконтроллера через резистор R1 подается напряжение как сигнал логической единицы. При срабатывании датчика контакты замыкаются и соединяют вывод микроконтроллера с общим проводом. В результате напряжение на входе Р1.0 падает до нуля. Теперь микросхема воспринимает входной уровень сигнала как логический ноль. Резистор R1 при этом служит токоограничивающим элементом, предотвращая короткое замыкание между шиной питания и общим проводом. Наличие резистора R1 обязательно лишь в том случае, если датчик подключается к линии Р1.0 или Р1.1 Остальные линии имеют свои внутренние резисторы нагрузки, которые могут с успехом заменить внешний резистор.

Схема, приведенная на рис. 1.2, универсальна и широко применяется как для подключения простейших контактных датчиков, так и для подключения различных кнопок управления. Любое реальное микропроцессорное устройство редко обходится без кнопок управления. При помощи таких кнопок могут переключаться режимы работы вашего устройства. Например кнопки «Пуск» и «Стоп» могут быть использованы для запуска и останова любого процесса. Если вам нужно иметь несколько кнопок управления, вы можете подключить их к разным входам микроконтроллера. При этом будут одновременно работать несколько кнопок. Если количество кнопок не слишком велико, то данный способ их включения — самый рациональный. Однако, если требуется большое количество управляющих кнопок, то вам просто может не хватить имеющихся выводов. В этом случае не обойтись без матрицы клавиш. На рис. 1.2 приведена схема подключения клавиатуры из 32 клавиш путем составления из них матрицы.

Рис. 1.2 — Схема подключения клавиатуры в виде матрицы клавиш

1.2 КР1878ВЕ1 однокристальный микроконтроллер.

Микроконтроллер КР1878ВЕ1 разработан на основе отечественного микроконтроллерного ядра ТЕСЕЙ, предназначенного для построения 8-разрядных RISC-контроллеров реального времени. Примером разнообразия возможностей ядра ТЕСЕЙ являются такие микроконтроллеры, как КР1878ВЕ1 — управляющий МК, КР1878ВЕ2 — БИС поведенческих развивающих игр или КБ5004ВЕ1 — БИС банковской интеллектуальной платёжной карты с многоуровневой системой защиты.

Характерными особенностями микроконтроллеров семейства ТЕСЕЙ являются: 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 внутренних памяти команд, памяти данных и периферийных устройств.

Микроконтроллер КР1878ВЕ1 предназначен для использования в системах управления реального времени. Он отличается малым количеством внешних выводов, низким током потребления, высокой производительностью, наличием энергонезависимой памяти данных и возможностью многократного перепрограммирования памяти команд. При необходимости и при достаточном объёме партии микроконтроллер может поставляться с масочным ПЗУ программ.

1.2.1 Оcновные характеристики

Электрически стираемое (ЭС)

ППЗУ команд — 1К x 16 бит.

ОЗУ данных — 128 x 8 бит.

ЭСППЗУ данных — 64 x 8 бит.

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Система команд — 52 команды.

Тактовая частота — 32 кГц.8 МГц.

Время выполнения любой команды — 2 такта (250 нс при частоте 8 МГц).

Прерываний — 7

(начальный пуск, системная ошибка, сторожевой таймер, порт А, порт В, таймер, конец записи в ЭСППЗУ).

Время реакции на прерывание — 3 такта.

Максимальный ток — 25 мА.

-разрядный таймер с 8-разрядным делителем частоты.

Сторожевой таймер с автономным генератором.

Напряжение питания — VСС = (4,0.6,0) В.

Ток потребления — < 2 мA при VСС = 5 В и f = 5 МГц, — 50 мкА при VСС = 5 В и f = 32 кГц, — <1 мкА в режиме STOP.

Корпус — 18-выводной пластмассовый ДИП типа 2104.18-8.

Микроконтроллер КР1878ВЕ1 содержит функционально законченные устройства, необходимые для локального управления широким кругом разнообразных бытовых и промышленных объектов, в том числе: центральный процессор, ЭСППЗУ команд, ОЗУ данных, ЭСППЗУ данных, сторожевой таймер, 2 порта ввода/вывода и таймер общего назначения. Обмен данными между центральным процессором, ОЗУ данных и периферийными устройствами производится по единой шине (рис. 1.3).

Рис. 1.3 — Структурная схема КР1878ВЕ1

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Микроконтроллер изготовлен по КМОП-технологии и выпускается в 18-выводном пластмассовом копусе ДИП типа 2104.18-8. По цоколевке КР1878ВЕ1 совместим с подобными микроконтроллерами фирм Microchip, Zilog и др. Это даёт возможность отечественным потребителям, перепрограммировав реализацию своих алгоритмов, заменить ранее применённые импортные микроконтроллеры на отечественные с лучшими, в ряде случаев, техническими характеристиками. А для применения в новых разработках микроконтроллер КР1878ВЕ1 просто незаменим.

Применение микроконтроллера КР1878ВЕ1 облегчается его обеспеченностью программными и аппаратными средствами автоматизации программирования и отладки, включающими как кросс-систему на основе персонального компьютера, так и резидентную систему на основе аппаратного эмулятора.

1.2.2 Принципы адресации операндов

Все операнды команд (объекты программирования) находятся в едином адресном пространстве памяти данных. Размерность этого пространства в микроконтроллере КР1878ВЕ1 — 256 байт.

Команда имеет одновременный доступ к 32 байт этого адресного пространства через 4 сегмента (окна) адресации (сегменты A, B, C и D) размером по 8 байт. Каждому сегменту соответствует регистр адреса сегмента, значение которого определяет местонахождение данного сегмента в пространстве адресации памяти данных.

Регистры адресов сегментов принадлежат к категории служебных регистров процессора SR. В нём имеется 8 служебных регистров (SR0 — SR7), обращение к которым производится специальными командами процессора. Значения этих регистров можно сохранять в отдельном аппаратном стеке данных и восстанавливать из него с помощью соответствующих команд.

Полный адрес операнда образуется слиянием сегментного индекса и текущего значения соответствующего данному сегменту регистра адреса сегмента.

Таким образом, программист имеет доступ к четырём участкам памяти размером в 8 байт каждый. Перемещение каждого участка памяти в нужную область памяти данных производится записью адреса сегмента в соответствующий регистр адреса сегмента с помощью команды загрузки служебных регистров.

Таблица 1

Два старших индекса сегмента D имеют несколько иной статус и используются для полной адресации операнда в адресном пространстве памяти данных в качестве регистров косвенной адресации IR0 и IR1. Обращение команды к индексу D6 (IR0) транслируется по адресу, записанному в регистре адреса 0-го косвенного регистра — 4-м служебном регистре. Соответственно, обращение к D7 (IR1) транслируется по адресу, записанному в регистре адреса 1-го косвенного регистра — 5-м служебном регистре.

Оба косвенных регистра обладают возможностями изменения адреса после обращения либо в сторону увеличения, либо в сторону уменьшения адреса на единицу в зависимости от режима работы косвенного регистра. Регистр IR0 имеет режим отключения, при котором адрес обращения формируется из значения регистра адреса сегмента D и индекса 6. Регистр IR1 имеет режим обращения к памяти команд. В этом режиме адрес операнда, находящегося в памяти команд, формируется из полного значения 6-го и трёх младших разрядов 7-го служебных регистров. Адресация памяти команд через IR1 производится с точностью до байта. Режим работы IR1 при адресации памяти команд автоинкрементный. То есть после обращения к текущему байту памяти команд регистр IR1 указывает на следующий байт памяти команд.

Смена режимов работы косвенных регистров и загрузка в них адреса производится специальной командой загрузки служебных регистров.

Регистры косвенной адресации удобно использовать при работе с упорядоченными структурами данных, используя автоинкрементный либо автодекрементный режимы.

1.2.3 Временное представление потока команд

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Для повышения производительности процессора производится совмещение в потоке команд отдельных операций, выполняемых внутренними устройствами микроконтроллера. На рис.2 показан принцип совмещения по времени различных фаз выполнения команды на примере трёх арифметических команд и одной команды перехода. Фазы выполнения команд:

ВК + Д — выборка и дешифрация команды;

ВО — выборка операндов из памяти данных;

ИК — исполнительная фаза — работа АЛУ;

ЗР — запись результата в память данных;

ЗСК — перепись нового счётчика команд в случае выполненного перехода.

Временное представление потока команд изображено на рис.1.4

Выборка операндов для текущей команды и её исполнение совмещаются с выборкой и дешифрацией последующей команды. Запись результата в память данных отложена на один такт для обеспечения нормальной за-грузки информационных трактов памяти данных. Когда результат операции используется в качестве операнда для последующей команды, операнд берётся из регистра результата на выходе АЛУ. Таким образом, происходит совмещение по времени выборки и дешифрации (n+1) — ой команды с выборкой операндов и исполнительной фазой n-ой команды и записью результата (n-1) — ой команды. При обработке ситуаций, когда изменяется счётчик команд, после дешифрации команды перехода и соблюдения условия перехода происходит перепись нового счётчика команд из регистра команды в счётчик команд.

Рис. 1.4 — Временное представление потока команд

1.2.4 Порты ввода/вывода А и В

Порты ввода/вывода А и В по построению однотипны и отличаются, в основном, разрядностью (5 и 8 индивидуально управляемых линий ввода/вывода, соответственно). Они предназначены для формирования на выводах PA0. PA4 и PB0. PB7 необходимых уровней напряжения, в случае, когда эти выводы используются в режиме выхода, и считывания значения уровней напряжения с этих выводов, как собственных, так и подаваемых извне, когда выводы используются в режиме входа. Возможна инициация процедуры прерывания по изменению уровня напряжения на выводах портов. 5-я линия порта А (вывод РА4) имеет второе назначение — ввод внешней частоты интервального таймера (сигнал TCLC). Задание режимов работы выводов портов и программирование прерываний производится с помощью соответствующих регистров.

1.2.5 Интервальный таймер-счётчик событий

Интервальный таймер-счётчик внешних событий (далее «таймер”) предназначен для формирования определённых временных интервалов для привязки исполняемой программы к реальному времени или для подсчёта количества внешних событий на входе внешней синхронизации таймера.

Программисту таймер доступен регистром управления и рабочим регистром. Регистр управления позволяет произвести запуск таймера, установить режим использования рабочего регистра, разрешить прерывания от таймера и обнаружить ошибочные ситуации при необработанном прерывании. По адресу рабочего регистра может быть доступен, в зависимости от состояния соответствующих разрядов регистра управления, регистр конфигурации таймера, счётный регистр или регистр интервала. Регистр конфигурации предназначен для программирования источника счётных импульсов и делителя частоты этих импульсов.16-разрядный регистр интервала содержит значение, до которого будет производиться счёт таймера, а 16-разрядный счётный регистр содержит текущее значение подсчитанных счётных импульсов.

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Таймер производит подсчёт импульсов, поступающих с выхода схемы программируемого деления входной частоты, до значения, предварительно установленного в регистре интервала. Затем происходит сброс счётного регистра и подсчёт повторяется. По завершению счётного интервала может быть выдан сигнал прерывания на центральный процессор с вектором 3. Сигнал прерывания снимается по любому обращению к регистру управления таймером. Если сигнал прерывания не будет снят к моменту формирования следующего запроса на прерывание, в регистре управления устанавливаются разряды ошибки.

Для использования таймера в режиме формирования интервалов времени в регистр интервала записывается необходимое значение и, разрешив прерывание, запускается таймер на счёт. В конце каждого интервала будет выдан сигнал прерывания и начнётся счёт нового интервала. Интервал можно задавать как в периодах тактовой частоты процессора CLC, так и в периодах внешней частоты, подаваемой на вход TCLC-таймера. Для использования таймера в режиме счётчика внешних событий в регистр интервала записывается нулевое значение интервала, и по значению счётного регистра определяется количество внешних событий на входе TCLC.

1.3 Способы реализации устройства

В общем случае для реализации микропроцессорного датчика скорости необходимо производить подсчет неких внешних событий за период времени, либо интервалов между двумя соседними событиями. Рассмотрим далее промышленные способы контроля внешних событий на примере принципов, применяемых в реальных датчиках.

1.3.1 Датчик оборотов коленчатого вала

Датчик посылает сигналы, свидетельствующие о скорости вращения коленчатого вала, положении поршней, конвертирует эти сигналы о скорости изменения угла поворота коленчатого вала и угле поворота коленчатого вала в скорость вращения в оборотах за минуту и положение поршней, соответственно. Датчик обнаруживает верхнюю мертвую точку (ВМТ), нижнюю мертвую точку (НМТ), обороты двигателя путем пересчета зубцов маховика, которые проходят под датчиком. ОЭВМ генерирует выходной сигнал для тахометра, основываясь на показаниях датчика положения коленвала. Датчик имеет внутри электромагнит, который генерирует выходное напряжение, когда зубец маховика проходит через его магнитное поле.

Рис. 1.4 — Принцип работы датчика оборотов коленчатого вала

1.3.2 Инфракрасные датчики положения и скорости вращения

Задача определения положения, малых перемещений, скорости и направления вращения неферромагнитных объектов (оси, шестерни) просто и эффективно решается при помощи оптических датчиков ИК диапазона. Принцип действия этих приборов основан на прерывании или отражении ИК луча оптически непрозрачным объектом, находящимся в поле обзора датчика. Основой такого датчика является система из полупроводниковых ИК излучателя и ИК приемника, которые определяют параметры датчика. Существует множество типов ИК датчиков с различными оптическими, конструктивными и электрическими параметрами. Все эти приборы подразделяются по принципу действия на две группы: датчики просветного типа, датчики отражательного типа.

Просветные ИК датчики положения представляют собой систему из ИК излучателя и ИК фотоприемника, встречно-ориентированных вдоль одной оптической оси и жестко закрепленных конструкцией корпуса. Промежуток между излучателем и приемником образует чувствительную область сенсора. При попадании контролируемого непрозрачного объекта в эту область происходит прерывание луча. В результате резко уменьшается ток через фотоприемник (фотодиод, фототранзистор, составной фототранзистор).

Отражательные ИК датчики положения представляют собой систему из ИК излучателя и ИК фотоприемника (фототранзистор или составной фототранзистор), жестко закрепленных в корпусе, оптические оси которых пересекаются под определенным углом вне корпуса датчика. Когда детектируемый объект находится в поле обзора датчика (пересечение оптических осей излучателя и приемника), отраженный от него сигнал, формируемый излучателем, в точке приема максимален. Этот факт вызывает резкое увеличение выходного тока через фототранзистор. Основными параметрами оптических датчиков отражательного типа являются точка оптимального обнаружения (оптимальное расстояние объекта до апертуры фотоприемника датчика, при котором отклик на выходе максимален) и чувствительность. Первый параметр зависит от взаимного расположения излучателя и приемника, определяемого конструкцией датчика, второй — от чувствительности фотоприемника.

1.3.3 Абсолютные датчики углового положения

Среди обширного класса измерительных преобразователей угловых перемещений абсолютные датчики углового положения занимают особое место. Эти датчики позволяют решать задачи прецизионных измерений не только величин угловых перемещений, но и без потери точности могут обеспечить «жесткую» координатную привязку различного рода позиционируемых объектов при их статическом положении. Часто абсолютные датчики углового положения называют абсолютными энкодерами, преобразователями считывания углового положения или преобразователями угол-код.

Абсолютные датчики углового положения каждому значению углового положения вала (преобразуемого угла) ставят в соответствие значение числового эквивалента, который формируется на выходе датчика, как правило, в виде сигнала цифрового кода. При этом указанное взаимно однозначное соответствие сохраняется, как при движении вала, так и при его неподвижном положении и не требует возвращения вала в начальную позицию. Таким образом, значение кода не теряется после выключения и включения питания датчика, восстанавливается после прохождения помехи или превышения допустимой скорости вращения вала, ограничиваемой правильным считыванием кода. Приведённые свойства выгодно отличают абсолютные датчики углового положения от инкрементных угловых преобразователей.

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Эталоном угловой меры в абсолютных датчиках служит установленный на входном валу измерительный лимб с кодовой шкалой, имеющей однодорожечную или многодорожечную кольцевую структуру.

В основе принципа действия таких датчиков лежит анализ позиционного сочетания уровней сигналов дискретных фотоприемников, располагаемых в формируемой светотеневой картине соответствующих концентрических кольцевых кодовых дорожек или на одной дорожке (в случае однодорожечного кода). Совокупность указанных фотоприемников образует считывающее фотоприёмное устройство (матрицу считывающих фотоприемников), конкретное выполнение которого определяется структурой используемого кода и конструкцией датчика. В абсолютных датчиках углового положения увеличение количества кодовых разрядов соответствует увеличению их угловой разрешающей способности. Как правило, для многодорожечных шкал датчиков положения используют позиционные коды. Их особенность заключается в том, что в отличие от обычных кодов, они обладают свойством непрерывности бинарной комбинации (так называемая «одношаговость кода»): изменение кодируемого числа на единицу соответствует изменению кодовой комбинации только в одном разряде (см, рис. 1.5).

Рис. 1.5 — Способ кодирования «Код Грея”

Это свойство позволяет свести погрешность считывания кода к значению младшего разряда, обеспечив, тем самым, высокую информационную надёжность преобразования угол-код. Наибольшее распространение среди кодов этого класса получил код Грея. Этот код обладает способностью зеркального отображения информации, то есть инвертированием старшего бита можно менять направление счета и, таким образом, задавать направление вращения вала датчика. Для осуществления дальнейшей обработки Грей-кода на основе законов двоичной математики его преобразуют в двоичный код. Реализацию такого кодового преобразования легко осуществить с помощью логических элементов «исключающее или» аппаратным или программным способами. По диапазону измерений абсолютные датчики углового положения делятся на однооборотные и многооборотные. В датчиках первого типа кодирование углового положения вала осуществляется в пределах изменения угла поворота от 0°до 360°. В многооборотных датчиках рабочий диапазон превышает 360°. Они строятся на основе абсолютных однооборотных датчиков, последовательно соединённых между собой через двоичные понижающие редукторы. Как правило, используется один датчик точного отсчёта и один или несколько датчиков грубого отсчёта. Точный отсчёт используется для преобразования в цифровой код в пределах одного оборота вала, а грубые — для счёта числа оборотов. Для уменьшения погрешностей, вносимых редукторами и датчиками грубого отсчёта, применяются электронные методы согласования грубых и точных отсчётов. Устройство абсолютного датчика углового положения приведено на рис. 1.5

Рис. 1.5 — устройство абсолютного датчика углового положения

Формируемый осветителем 1,2 пучок лучей создаёт в плоскости анализирующей маски 4 теневое изображение кодовой шкалы 3. Анализирующая маска, представляет собой совокупность щелевых диафрагм, выделяющих необходимые для анализа участки изображения кодовой шкалы. За каждой диафрагмой по ходу лучей установлен дискретный фотоприемник, располагаемый в зоне теневого изображения соответствующей кольцевой дорожки кодовой шкалы, В распространённом случае считывающее фотоприемное устройство представляет собой анализирующую маску в виде одной узкой щелевой диафрагмы с установленной за ней линейкой фотодиодов 5. Конструктивно абсолютный датчик включает в себя оптико-механический узел, оптико-электронное считывающее устройство, а также электронную схему выделения и обработки сигналов фотоприёмников. Оптико-механический узел датчика представляет собой корпусную деталь с прецизионными направляющими, обеспечивающими вращательное движение вала и жестко связанного с ним измерительного лимба, центрированного по отношению к оси вращения вала. Оптико-электронное считывающее устройство содержит узел осветителя и считывающее фотоприемное устройство (матрицу фотоприемников с установленной перед ней анализирующей маской), а также электронную схему выделения и обработки сигналов фотоприемников. В общем случае, считывающее фотоприемное устройство содержит матрицу пространственно распределённых фото приемников с установленной перед ними анализирующей маской. Для получения значений кода на один оборот вала, кратных одному угловому градусу, используют укороченный код Грея, начальное значение которого не соответствует нулевой позиции обычного кода Грея, а имеет значение некоторого смещения, позволяющего при замыкании кодовой последовательности сохранить основные его свойства. В зависимости от уровня сигналов, снимаемых с фотоприемников, им присваиваются значения 0 или 1, то есть получаемые кодовые комбинации являются бинарными кодами.

2. Вариант реализации устройства

Устройство должно выполнять по сути счет импульсов в единицу времени, либо считать количество импульсов тактовой частоты между двумя соседними импульсами, поступившими с входного порта A, разряда PT4/TCLC, однако во втором случае при тактовой частоте процессора 8МГц при скорости вращения двигателя 1 об/сек. максимальное число в счетчике по окончанию счета будет 8000000D или 7A1200H, следовательно для каждого значения счетчика нужно ставить в соответствие число, записанное в памяти данных и несущее значение скорости вращения, что в свою очередь потребует значительных затрат памяти данных, хотя такой вариант исполнения может дать наибольшую производительность.

Поэтому выбираю способ, предложенный первым, т. е счет внешних событий в единицу времени, т. к он более прост в реализации и требует незначительных затрат памяти.

Для реализации этого способа потребуется программируемый таймер в режиме счета внешних событий, порт ввода с 1 счетным битом, соединенным с герконом. Код должен выводиться в двоичном формате на диодные индикаторы, но тут есть еще один нюанс.

Разрядность выводимого кода частоты — 12 бит. Чтобы реализовать вывод информации на 12 индикаторов в систему придется включить 2 буферных регистра (под младший и старший байты представленной частоты), а светодиоды будут подключены уже к их выводам.

2.1 Создание структурной схемы устройства

Рис. 2.1 — Структурная схема устройства

2.2 Принцип работы устройства согласно структурной схеме

Сигналы от герметичного контакта подводятся к порту A (PA4), соединенному со счетным входом таймера. Таймер находится в режиме счета внешних событий и с течением времени производит суммирование сигналов, поступающих с порта. Программно реализуется задержка в 1 секунду. После программной задержки информация подается на порт вывода B из счетного регистра таймера двумя байтами (младший, старший). После подачи младшего байта выдается сигнал с порта А (PA0) на БША1, настраивающий БША1 на прием младшего байта, следующим шагом извлекаем старший байт из счетного регистра таймера, выдаем на порт В, и подаем сигнал с порта A (PA1) на БША2, настраивающий БША2 на прием старшего байта, затем с порта A (PA2) подаем сигнал на БША1 и БША2 для выдачи байта на индикаторы.

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

3. Разработка устройства

3.1 Разработка блок-схемы

Основными блоками реализуемой микропроцессорной системы будут сам микропроцессор, блок индикаторов, разъем подключения геркона, и два буферных регистра.

Блок-схема работы системы приведена на рис. 3.1

Рис. 3.1 — Блок-схема работы системы

3.2 Разработка принципиальной схемы устройства

Полная принципиальная схема устройства приведена в приложении 1.

Все процессы микропроцессорной системы синхронизируются последовательностью тактовых импульсов, поэтому необходимым элементом такой системы является тактирующий элемент. ОЭВМ содержит встроенный генератор тактовых импульсов, частоту синхронизации которого определяет резонатор, подключаемый к выводам OSC1 и OSC2. OSC1 является входом, а OSC2 — выходом генератора, способного выдавать частоту 8 МГц.

Для задания опорной частоты подключим кварцевый резонатор РК454 с частотой 8 МГц к выводам OSC1 и OSC2 (см. рис. 3.2).

МГц = 1/8000000 = 0.000000125 сек = 125нс

При частоте 8 МГц время одного такта 0.125 мкс.

Для вывода частоты на индикаторы будем использовать блок из двух буферных регистров К580ИР82, хранящих байт информации, при подаче на вход (STB) высокого уровня сигнала, и сброс его в положение логического нуля. Регистр БША1 подключен всеми входными выводами (D0÷D7) к выводам порта B (PB0÷PB7) соответственно номерам, входом OE к порту А (PA2), входом STB к порту A (PA0). Выходы БША1 (Q0÷Q7) подключены к светодиодам HL1÷HL8.

Регистр БША2 подключен входными выводами (D0÷D3) к выводам порта B (PB0÷PB3) соответственно номерам, входом OE к порту А (PA2), входом STB к порту A (PA1). Выходы БША1 (Q0÷Q3) подключены к светодиодам HL9÷HL11.

3.3 Разработка алгоритма работы программы индикации

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

Системы должна производить индикацию содержимого счетного регистра таймера раз в секунду, для этого необходимо реализовать циклическую часть рабочей программы продолжительностью в 1 секунду.

По справочным данным время выполнения 1 команды — 2 машинных такта (250нс). Рассчитаем число команд в 1 секунде:

;

Итак в циклической части должно уложиться 4 000 000 команд.

Последние команды в этом числе команд — команды вывода информации на индикаторы, следовательно программная задержка должна формироваться за вычетом этих последних команд. В разработанной программе команд индикации всего 11, следовательно задержка должна осуществляться 3 999 989 командами.

Алгоритм работы программы приведен на рис. 3.2