Известные семейства

Содержание

1.Введение……………………………………………………………………….3

2.Анализ управляемого объекта……………………………………………5

3.Выбор выходных цепей управляемого объекта……………………….6

4.Выбор схемы аппаратного драйвера……………………………………7

5.Выбор МК……………………………………………………………………...9

6.Технические характеристики МК PIC16F627………………………….10

7.Назначение выводов МК PIC16F627……………………………………...11

8.Структурная схема МК PIC16F627……………………………………..12

9.Описание структурной схемы МК PIC16F627…………………………13

10.Система команд МК PIC16F627…………………………………………17

11. Описание схемы электрической принципиальной устройства управления………………………………………………………………………18

12. Блок схема управляющей программы…………………………………19

13. Текст управляющей программы………………………………………..20

14.Перечень элементов………………………………………………………21

15.Список литературы……………………………………………………….22

Приложение:

1.Схема электрическая принципиальная

устройства управления

2. Схема электрическая структурная

устройства управления

1.

ЭВМ прочно входят в нашу производственную деятельность и в настоящее Время нет необходимости доказывать целесообразность использования вычислительной техники в системах управления технологическими процессами, проектирования, научных исследований, административного управления, в учебном процессе, банковских расчетах, здравоохранении, сфере обслуживания и т.д. При этом последние годы как за рубежом, так и в нашей стране характеризуются резким увеличением производства мини- и микро-ЭВМ (персональные ЭВМ).

Из Всего многообразия ЛВС условно можно разделить на четыре группы:

1) ориентированные на массового потребителя и строящиеся, в основном, на базе персональных ЭВМ;

2) включающие, кроме персональных ЭВМ, микро-ЭВМ и микропроцессоры, встроенные в средства автоматизированного проектирования и разработки документальной информации электронной почты;

3) построенные на базе микропроцессорных средств, микро- и мини-ЭВМ и ЭВМ средней производительности.

4) создаваемые на базе всех типов ЭВМ, включая Высокопроизводительные.

Первые из них применяются в учебных процессах, торговле, мелких и средних учреждениях, вторые - в системах автоматизированного проектирования и конструирования (САПР), третьи - в автоматизированных системах научных исследований (АСНИ), управления сложными производственными процессами и гибких автоматизированных производствах, четвертые - в системах управления крупным производством, отраслью.

Человек не может уследить за работой таких агрегатов и технологических комплексов и тогда на помощь ему приходит АСУ ТП. В АСУ ТП за работой технологического комплекса следят многочисленные датчики-приборы, изменяющие параметры технологического процесса (например, температуру и толщину прокатываемого металлического листа), контролирующие состояние оборудования (температуру подшипники турбины) или определяющие состав исходных материалов и готового продукта Таких приборов в одной системе может быть от нескольких десятков Во нескольких тысяч. Датчики постоянно выдают сигналы, меняющиеся в соответствии с измеряемым параметрам (аналоговые сигналы), в устройство связи с объектом (УСО) ЗВМ. В УСО сигналы преобразуются в цифровую форму и затем по определенной программе обрабатываются вычислительной машиной.

ЭВМ сравнивает полученную от датчиков информацию с заданными результатами работы агрегата и вырабатывает управляющие сигналы, которую через другую часть УСО поступают на регулирующие органы агрегата, например, если датчики подали сигнал, что лист прокатного стана выходит толще, чем предписано, то ЭВМ вычислит, на какое расстояние нужно сдвинуть валки прокатного стана и подаст соответствующий сигнал на исполнительный механизм, который переместит валки на требуемое расстояние.

2.

Лампа накаливания — электрический источник света, в котором тело накала (тугоплавкий проводник), помещённое в прозрачный вакуумированный или заполненный инертным газом сосуд, нагревается до высокой температуры за счёт протекания через него электрического тока, в результате чего излучает в широком спектральном диапазоне, в том числе видимый свет. В качестве тела накала в настоящее время используется в основном спираль из сплавов на основе вольфрама.

Лампы накаливания делятся на (расположены по порядку возрастания эффективности):

• Вакуумные (самые простые)
• Аргоновые (азот-аргоновые)
• Криптоновые (примерно +10% яркости от аргоновых)
• Ксеноновые (в 2 раза ярче аргоновых, интересно что светодиоды в турборежиме примерно только в 2 раза эффективнее, так как с подачей на светодиод большей мощности, растет нагрев кристалла и падает КПД, поэтому очень мощные и компактные фонари как правило выпускают с газоразрядными лампами)
• Галогенные (наполнитель I или Br, в 2, 5 раза ярче аргоновых, большой срок службы, не любят недокала, так как не работает галогенный цикл)
• Галогенные с двумя колбами (более эффективный галогенный цикл за счет лучшего нагрева внутренней колбы)
• Ксенон-галогенные (наполнитель Xe + I или Br, наиболее эффективный наполнитель, до 3х раз ярче аргоновых)
• Ксенон-галогенные с отражателем ИК излучения (так как большая часть излучения лампы приходится на ИК диапазон, то отражение ИК излучения внутрь лампы заметно повышает КПД, производятся для охотничьих фонарей)
• Накаливания с покрытием преобразующим ИК излучение в видимый диапазон (известны только заявления о разработке таких покрытий, скорей всего массово уже производится не будут, в связи с переходом многих производителей на светодиодные технологии)
• Светодиодные(в таких лампах в качестве источника света используются светодиоды, самые экономичные и перспективные лампы)

Для постройки матрицы 3 на 3 я буду использовать галогенные лампы накаливания Osram 64415 12V 10W. Ниже приведены технические характеристики данной лампы:

Напряжение питания – 12 В Длина ℓ - 33 мм

Мощность – 12 Вт Диаметр ᴓ - 9 мм

Цоколь – G4

Срок службы – 2000 часов

Т.к напряжения питания данной лампы не соответствует напряжению питания ТТЛ(2-5, 5 В) то для управления матрицей из таких ламп я буду использовать аппаратный драйвер.

3.Выбор выходных цепей управляемого объекта

Управление данной матрицей происходит путем подачи напряжения на выходы Х1, Х2, Х3 и Y1, Y2, Y3. Х1, Х2, Х3-столбцы матрицы, Y1, Y2, Y3-строки. Чтобы включить нужную нам лампу или группу ламп в матрице нужно подать напряжение на соответствующий столбец(Х1, Х2, Х3) и строку матрицы(Y1, Y2, Y3). Таким образом у нас получается 6 выходных цепей.

4.

Как было уже сказано выше в анализе управляемого объекта напряжение питания наших ламп накаливания составляет 12В что не соответствует напряжению питания ТТЛ-2-5, 5 В. Поэтому для управления нашей матрицей я буду использовать электромагнитные реле РЭК23 РФ4.500.472-03.02, т.к. использование транзисторов невозможно из-за того что лампы питаются переменным током.

Технические характеристики РЭК23 РФ4.500.472-03.02:

Тип РЭК23

Ток питания обмотки постоянный

Классификация реле по начальному состоянию одностабильное

Поляризация нейтральное

Классификация по числу коммутационных положений двухпозиционное

Количество обмоток 1

Ток срабатывания не более, мА 52.5

Ток отпускания не менее, мА 7

Сопротивление обмотки, Ом 65

Минимальное рабочее напряжение, В 5

Номинальное рабочее напряжение, В 6

Максимальное рабочее напряжение, В 8

Контактный набор 1 перекл.

Максимальное коммутируемое постоянное напряжение, В 36

Максимальный коммутируемый постоянный ток, А 1

Максимальное коммутируемое переменное напряжения (cosf*1), В 100

Максимальный коммутируемый переменный ток (cosf*1), А 0.1

Время срабатывания, мс 3

Время отпускания, мс 2

Сопротивление изоляции, МОм 200

Максимальное сопротивление электрических контактов, Ом 1.4

Материал контактов ЗлСрМгН2-97

Наработка на отказ не менее, циклов*10-6 25000

Рабочая температура, С -60…60

Корпус герметичный

5.Выбор микроконтроллера

Микроконтроллер — микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает в себе функции процессора и периферийных устройств, содержит ОЗУ или ПЗУ. По сути, это однокристальный компьютер, способный выполнять простые задачи.

Использование в современном микроконтроллере достаточного мощного вычислительного устройства с широкими возможностями, построенного на одной микросхеме вместо целого набора, значительно снижает размеры, энергопотребление и стоимость построенных на его базе устройств. Используются в управлении различными устройствами и их отдельными блоками:

• в вычислительной технике: материнские платы, контроллеры дисководов жестких и гибких дисков, CD и DVD;
• электронике и разнообразных устройствах бытовой техники, в которой используется электронные системы управления — стиральных машинах, микроволновых печах, посудомоечных машинах, телефонах и современных приборах;

В промышленности:

• устройств промышленной автоматики — от программируемого реле и встраиваемых систем до ПЛК,
• систем управления станками

Известные семейства

• MCS 51 (Intel)

• MSP430 (TI)

• ARM (ARM Limited)

• AVR (Atmel)
• ATmega
• ATtiny

• PIC (Microchip)

Для управления матрицей я буду использовать микроконтроллер фирмы Microchip, а именно микроконтроллер PIC16F627

6.

Максимальная тактовая частота – 20 МГц

Flash память программ – 1024 байт

Память данных – 224 байт

EEPROM память данных – 128 байт

Таймеры – TMR0, TMR1, TMR2

Компараторов – 2

Модулей ССР – 1

Последовательный интерфейс – USART

Программируемый источник опорного напряжения – есть

Число источников прерываний – 10

Число портов ввода/вывода – 16

Напряжение питания – 3-5.5 В

Детектор пониженного напряжения питания –есть

7.

8.

9)

1) EEPROM данных - электрически стираемое перепрограммируемое ПЗУ (ЭСППЗУ), один из видов энергонезависимой памяти (таких как PROM и EPROM). Память такого типа может стираться и заполняться данными до миллиона раз.

2) PORTA -регистр 6-битового двунаправленного порта А с адресом 05h. Два старших разряда этого порта не используются и читаются как 0. Кроме того, вывод RA3 этого порта может работать только на вход.

3) PORTB - регистр 6-битового двунаправленного порта B с адресом 06h. Два старших разряда этого порта не используются и читаются как 0. Кроме того, вывод RA3 этого порта может работать только на вход.

4) RAM -Запоминающее устройство с произвольным доступом (сокращённо ЗУПД; также Запоминающее устройство с произвольной выборкой, сокращённо ЗУПВ; англ. Random Access Memory) — один из видов памяти компьютера, позволяющий единовременно получить доступ к любой ячейке (всегда за одно и то же время, вне зависимости от расположения) по её адресу на чтение или запись.

5) Счетчик команд - регистр процессора, содержащий адрес текущей выполняемой команды. В зависимости от архитектуры содержит либо адрес инструкции, которая будет выполняться, либо той, которая выполняется в данный момент.

6 )8-уровневый стек - структура данных, в которой доступ к элементам организован по принципу LIFO (англ. last in — first out, «последним пришёл — первым вышел»). Чаще всего принцип работы стека сравнивают со стопкой тарелок: чтобы взять вторую сверху, нужно снять верхнюю.

7) FLASH-память программ -в ней хранится исполняемая программа.

8 )MUX – мультиплексор - устройство, имеющее несколько сигнальных входов, один или более управляющих входов и один выход. Мультиплексор позволяет передать сигнал с одного из входов на выход; при этом выбор желаемого входа осуществляется подачей соответствующей комбинации управляющих сигналов.

9) FSR (File Select Register) — регистр выбора косвенно адресуемого регистра с адресом 04 или 84. Этот регистр правильнее было бы назвать регистром хранения адреса косвенной адресации (см. INDF).

11) ALU- Арифметико-логическое устройство (АЛУ)(англ. arithmetic and logic unit, ALU) — блок процессора, который под управлением устройства управления (УУ) служит для выполнения арифметических и логических преобразований (начиная от элементарных) над данными, представляемыми в виде машинных слов, называемыми в этом случае операндами.

12) W - регистр- аккумулятор, в котором сохраняются непосредственные результаты выполнения арифметических и логических команд. Альтернативными методами для сохранения результата являются использование регистров общего назначения или оперативной памяти.

13) Тактовый генератор -генератор тактовой частоты (генератор тактовых импульсов) генерирует электрические импульсы заданной частоты (обычно прямоугольной формы) для синхронизации различных процессов в цифровых устройствах — ЭВМ, электронных часах и таймерах, микропроцессорной и другой цифровой технике. Тактовые импульсы часто используются как эталонная частота — считая их количество, можно, например, измерять временные интервалы.

14) PWRT (Power-up Timer) -таймер удерживающий внутренний сигнал сброса для того, чтобы питание увеличилось до необходимого рабочего уровня. После чего запускается OST.

15) OST -таймер запуска генератора, обеспечивает задержку в 1024 такта генератора(вход OSC1) после окончания задержки от PWRT.

16) POR (Power-On Reset) — схема, обеспечивающая начальный сброс МК при включении питания. Эти схемы могут быть внешними относительно МК, а могут быть и его частью.

17) WDT (watchdog timer) - сторожевой таймер это аппаратное устройство, обеспечивающее беспрерывное функционирование вычислительной системы. В случае " зависания" компьютера запустится сторожевой таймер и через установленный промежуток времени он перезагрузит зависшую систему. Сторожевой таймер может быть программно или аппаратно установлен на время от нескольких миллисекунд до нескольких минут.

19) LVP -активация возможности программирования при низком напряжении.
При активации один цифровой вход переключится в режим LVP (pin 10). Если подать 5В на эту ногу, то МК перейдет в режим программирования. Для нормальной работы МК требуется держать на этой ноге 0В (подсоединить к земле).

20) Компаратор (аналоговых сигналов) (англ. comparator — сравнивающее устройство^[1]) — электронная схема, принимающая на свои входы два аналоговых сигнала и выдающая логическую «1», если сигнал на прямом входе («+») больше чем на инверсном входе («−»), и логический «0», если сигнал на прямом входе меньше, чем на инверсном входе.

21) TMR1, TMR2, TMR3 - таймеры.

22) USART -универсальный синхронно/асинхроныый приемо-передатчик, это аппаратное устройство в МК позволяет принимать и передавать информацию по протоколу RS-232 с соответствующим преобразователем уровней +/- 12в

24) Vref - вход снижения тока в режиме простоя.

10.Система команд МК PIC16F627

11.

Матрица из ламп накаливания (La1-La9) подключена источнику питания +12В. МК подключен к источнику питания +5 В.
Управление подачей питания на матрицу осуществляется с помощью электромагнитных реле(Rel1-Rel6). Управление электромагнитными реле в свою очередь осуществляет микроконтроллер PIC16F627(U1) к выходам которого они подключены(RB0-RB4, RB6). Когда МК включается, то он начинает подавать на выходы RB0-RB2(столбцы матрицы) и RB3, RB4, RB6(строки матрицы) различные комбинации сигналов которые включают и выключают реле и тем самым управляет подачей питания на матрицу, зажигая различные комбинации ламп.

LIST p=16F627; Установка типа микроконтроллера.

__CONFIG 03FF1H; Бит защиты выключен, WDT выключен,

; стандартный XT - генератор.

Определение положения регистров специального назначения.

Status equ 03h; Регистр выбора банка.

TrisA equ 05h; Регистр выбора направления работы выводов порта А.

PortA equ 05h; Регистр управления защелками порта А.

org 0; Начать выполнение программы с адреса 0 PC.

goto Start; Переход в ПП Start.

Текст рабочей части программы.

Установка направления работы PortA на выход

Start bsf Status, 5; Перейти в 1-й банк (установить в 1 5-й бит регистра Status).

movlw.0; Записать константу 0 в аккумулятор (W).

movwf TrisA; Скопировать 0 из W в регистр TrisB.

bcf Status, 5; Перейти в 0-й банк (установить в 0 5-й бит

; регистра Status).

Формирование на выводах PortA нулевого уровня

movlw b'00000000'

movwf PortA

nop

nop

Формирование на выводах PortA единичного уровня.

movlw b'00001001'

movwf PortA

movlw b'00001010'

movwf PortA

movlw b'00001100'

movwf PortA

movlw b'00010001'

movwf PortA

movlw b'00010010'

movwf PortA

movlw b'00010100'

movwf PortA

movlw b'01000001'

movwf PortA

movlw b'01000010'

movwf PortA

movlw b'01000100'

movwf PortA

nop

nop

goto Start

end; Директива конца программы

1.Конспект по предмету ‘Конструирование, производство и экплуатация СВТ’

2. Прайс-лист магазина ‘Чип и Дип’

3.Интернет-ресурс ‘Википедия’

4.Конспект по предмету ‘Микропроцессоры и микропроцессорные системы’

5.Техническая документация к микропроцессору PIC16F627

Система управления матрицей изламп накаливания от МК Перечень элементов   Перечень элемент ов