Блок управления двигателем на МК

секунду в длительность периода импульсов с датчика;

- клавиша «стоп» - остановка двигателя;

- клавиша «режим» - переключение режима индикации частоты вращения /

подаваемой нагрузки.

Описание программы.

В программе используются символические имена присвоенные ячейкам ОЗУ:

st1 data 52h

номер сдвига индикационной ячейки n_sd data 53h

введенная частота вращения якоря двигателя obor data 54h

делимое 1-й байт chi_3 data 55h

делимое 2-й байт chi_2 data 56h

делимое 3-й байт chi_1 data 57h

делитель 1-й байт zn_h data 59h

делитель 2-й байт zn_l data 5ah

частное 1-й байт rez_h data 5bh

частное 2-й байт rez_l data 5ch

результат деления 16/8 rezul data 5dh

измеренная длительность импульса мл. байт dli_i_l data 5eh

измеренная длительность импульса ст. байт dli_i_h data 5fh

заданная длительность импульса мл. байт dli_l data 60h

заданная длительность импульса ст. байт dli_h data 61h

временная ячейка temp data 62h

счетчик паузы выдачи измеренного значения indik data 63h

Используемые биты флагов перечислены ниже:

повторный вход в п.п. измерения периода импульса flag bit 00h

индикация нажатия функциональной клавиши f_ind bit 01h

функциональная клавиша «реверс» f_rev bit 02h

направление вращения f_nap bit 03h

вкл./выкл. двигатель f_rab bit 04h

индикация обороты/нагрузка f_rez bit 05h

функциональная клавиша «режим» f_rezind bit 06h

Деление 24-х битного числа на 16-и битное результат 16 бит,

реализовано в подпрограмме div24. Деление многобайтного числа на

многобайтное реализуется по принципу вычитания делителя из делимого со

сдвигом последнего влево, с возможностью восстановления делимого. Перед

процедурой деления в ячейки делителя записывается число в диапазоне 0-

0fffh. В начале деления происходит: сдвиг делителя на четыре разряда влево

это необходимо для деления 24/16, запись в частное 10h для определения

окончания деления, запись в ячейки делимого число 1000000. В начале цикла

деления производится сдвиг делимого влево на один разряд, а так же сдвиг

влево частного и запись в стек значений флагов переносов. Далее из старшей

части делимого вычитаем делитель, в зависимости от знака переноса в частное

записывается «0» или «1» и сохранение делимого. Проверка переноса при

сдвиге делимого и запись в частное «1» если перенос был. Проверка окончания

деления путем проверки восстановленного значения флага переноса при сдвиге

частного. После окончания деления результат деления находится в ячейках

результата.

После нажатия клавиши «Старт» происходит преобразования значения

индикационных ячеек в двоичный код (1 байт), после чего это значение

умножается на 24, что соответствует 24 прорезям диска оптопары (результат 2

байта) и делим 1000000 на это число в результате получается длительность

периода импульсов от оптопары для введенного числа оборотов в секунду.

После преобразования выполняется функция запуска двигателя которая дает

толчок и разрешается прерывание INT1 с оптопары.

В подпрограмме обработки прерывания INT1 проверяется повторное

вхождение для этого используется флаг flag. При первом вхождении

запускается таймер и происходит выход из подпрограммы обработки прерывания.

Во втором вхождении таймер останавливается, запрещается прерывание INT1 и

значение таймера (что соответствует периоду импульса) записывается в ячейки

dli_i_l и dli_i_h. После чего производится регулирование частоты вращения

двигателя, для этого из ячеек dli_l dli_h (введенное значение) вычитается

измеренное dli_i_l dli_i_h, если возник перенос значит частота вращения

меньше необходимой и двигатель включается (отключается, если переноса нет)

установкой кода на портах Р3.4 Р3.5. Комбинация выбирается в зависимости от

направления вращения которая определяется битом f_nap. Индикация измеренной

частоты вращения происходит через 47 (2f) раз измерения импульсов, это

нужно для того чтобы убрать мелькание цифр на индикаторе. Преобразование

измеренного значения в частоту вращения двигателя в обр/сек происходит

следующим образом: деление 1000000 на измеренное значение, деление на 24,

преобразование bin->dec->индикатор. Перед завершением подпрограммы

обработки прерывания INT1 производится инициализация регистров и ячеек

перед следующим запуском процедуры и разрешается прерывание INT1.

Для настройки таймера и прерывания INT1 используются следующие

управляющие слова:

- TMOD=01H – режим работы таймера;

- TCON=04H

- Tr – разряд запуска таймера;

- IEN0 – разрешения прерываний

- 8 разряд – запрет всех прерываний;

- 3 разряд – INT1;

- 1 разряд – INT0 (клавиатура);

Методика выполнения лабораторной работы.

1 Цель работы.

Приобретение практических навыков в технологии разработки и отладки

элементов управляющих систем.

2 Описание лабораторной установки.

Лабораторная установка состоит из следующих частей: платы управления

ПМК, платы двигателя и блока питания.

Плата двигателя рис.6.1 состоит из трех блоков: блок датчика скорости

вращения, блок управления, блок датчика нагрузки. Плата двигателя

подключается к разъемам портов ПМК при помощи разъемов. X2 подключается к

порту Р3 и служит для соединения: оптопары («Датчик») со входом прерывания

INT1, портов Р3.4 Р3.5 с входами блока управления (Упр1 и Упр2). X6

подключается к порту Р6 используя две линии AI6 и AI7 для измерения

нагрузки прелагаемой к двигателю с помощью генератора (измерение нагрузки

прелагаемой из вне при помощи этой схемы невозможно). Использование двух

каналов предусматривается для измерения напряжения двигателя с возможным

реверсом когда при вращении в одну сторону измерение происходит с первого

канала, а при вращении в другую со второго. Такое распределение получается

путем использования делителя напряжения общий конец которого соединен с

нулевым проводом и при протекании тока в разных направлениях меняет знак

напряжения на концах делителя относительно общего провода на

противоположный. Опорное напряжение Uref подается соединением +5В, а

нижняя граница (Ugnd) задается соединением с общим.

[pic]

Рис. 6.1.Схема платы двигателя.

Разъем X3 соединяет схему с блоком питания.

Датчик числа оборотов представляет собой диск, с 24-ю прорезями,

жестко закрепленный навалу вращения двигателя. Во время прохождения прорези

между оптопарой светодиод VD2 освещает инфракрасным излучением фотоприемник

представляющий собой фотодиод VD1. Полупроводниковый фотоприемник уменьшив

за счет этого свое сопротивление начинает пропускать ток открывая тем самым

транзистор VT1 с коллектора которого снимаются прямоугольные импульсы.

Обороты двигателя прямо пропорциональны приложенному к нему

напряжению. В связи с этим предлагается удерживать частоту вращения в

определенных границах с помощью изменения напряжения подаваемого на

двигатель. Использование цифровых систем управления которые позволяют

быстро обрабатывать данные делает возможным применения в качестве

меняющегося напряжения шим-генератор. Длительность импульсов и пауз

формируется динамически в зависимости от характера приложенной нагрузки.

Подержание оборотов при увеличении нагрузки будет длится до тех пор пока

длительность паузы не будет равной нулю и дальнейшее увеличение нагрузки

будет снижать обороты двигателя. Для улучшения поддержания частоты вращения

предлагается максимально возможно увеличить напряжение источника питания.

3 Исходные данные.

1. Комплекс отладочный: плата, ПО FDSAB;

2. Установка управления двигателем;

3. Возможность установки частоты вращения с клавиатуры;

4. Стабилизация частоты;

5. Импульсы с датчика поступают на вход прерывания INT1;

6. Управление двигателем осуществляется выдачей кода на порты Р3.4 и

Р3.5 в соответствии с таблицей 6.1;

7. Максимальная скорость вращения двигателя 110 обр1/сек.;

8. Число прорезей диска вращения датчика составляет 24 шт.

9. Мощность двигателя 10 Вт;

10. Входы для измерения нагрузки поступают на АЦП каналы AI6 и AI7.

VAREF=5B.

Таблица 6.1

|Режим работы |IN1 |IN2 |OUT1 |OUT2 |

|Тормоз |1 |1 |L |L |

|Движ/Рев |0 |1 |L |H |

|Рев/Движ |1 |0 |H |L |

|Стоп |0 |0 |( |( |

4 Домашние задание.

Составить алгоритм и программу стабилизации частоты вращения

электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением в

соответствии с исходными данными.

5 Рекомендации по выполнению.

В качестве параметра регулирования взять длительность периодов

импульсов от оптопары. Выбор этого параметра взамен измерению частоты

вращения диска, перекрепленного на двигатель, позволяет производить быстрый

контроль стабильности системы управления за счет значительного уменьшения

длительности измерения. Для такого регулирования необходимо преобразовывать

введенную частоту вращения в длительность периода импульсов, формируемых

прорезями на диске датчика, и обратно – длительность периода в частоту

вращения. Рекомендуется осуществлять преобразование следующим образом:

1) Введенную частоту вращения (обр/сек) умножить на число прорезей в

диске (24);

2) 1000000 разделить на полученное число, в результате чего получится

длительность одного периода в мкс.

Для обратного преобразования:

1) 1000000 разделить на длительность периода;

2) разделить на 24.

При делении 1000000 (3 байта) на 2 байта возможно использование

стандартной процедуры деления 4-х байтного числа на 2-й байтное. Но для

более быстрого деления (а значит и увеличения скорости измерения)

рекомендуется уменьшить длительность деления, производя деление 6-ти тетрад

(1000000) на 3-и тетрады (максимально возможное число 4095), для этого

необходимо:

1) перед процедурой деления сдвинуть делитель на четыре разряда

влево;

2) продолжать деление с учетом сдвинутого делителя, т. е. деление

должно длится на четыре цикла меньше;

3) после процедуры деления сдвинуть частное на четыре разряда влево.

Для измерения длительности периода импульсов необходимо в качестве

счетчика использовать один из таймеров в режиме таймера. Подача на вход

прерывания INT1 импульсов вызывает ПП обработки прерывания в которой

необходимо следить за первым и вторым входом в ПП. При первом вхождении

включить таймер, а при втором вхождении считать состояние таймера, что и

будет являться длительностью периода импульса.

6 Последовательность выполнения работы.

1. Набрать текст программы;

2. Откомпилировать программу;

3. Запустить отладчик FDSAB;

4. Загрузить в память bin файл, запустить программу на выполнение;

5. Снять зависимость изменения частоты вращения от подаваемой

нагрузки;

6. Сделать вывод о проделанной работе;

7. Составить отчет.

Внимание! При приложении больших усилий торможения двигателя он может

остановится что приведет к резкому увеличению тока в выходной цепи

ИМС управления и возможно выход ее из строя.

Заключение.

В результате проделанной дипломной работы была разработана плата

макета и программное обеспечение блока управления реверсивным двигателем. С

режимами работы: установки частоты вращения якоря двигателя, стабилизации и

индикации частоты. В качестве нагрузки используется генератор, соединенный

с двигателем, на выходы которого подсоединен переменный резистор, которым

задается нагрузка. В цепь генератора включен делитель напряжения для

измерения напряжения и его индикации.

При разработке дипломного проекта было опробовано два способа

автоматического регулирования частоты вращения двигателя: измерение частоты

(за определенное время подсчитывалось количество импульсов от датчика),

измерение периода (измерялась длительность периода импульсов поступающих от

датчика). Первый способ измерения частоты показал плохую стабильность

частоты вращения регулирующей системы, т. к. из-за большой длительности

измерения (при уменьшении длительности измерения увеличивалась погрешность)

и быстрого изменения характера нагрузки система не успевала отслеживать это

изменение, а следовательно и регулировать входную величину. Второй способ

регулирования с измерением длительности периода показал хорошую

стабильность автоматической системы управления. Это достигается увеличение

числа прорезей на вращающемся диске оптопары, измерение длится короткое

время, за которое система автоматического регулирования не успевает

отклониться от установленного значения. Небольшое отклонение частоты

вращения за короткий промежуток времени (времени измерения одного периода)

сразу контролируется и происходит модификация выходного параметра.

Литература.

1. Григорьев В. Л. Программное обеспечение микропроцессорных систем.

– М.: Энергоатомиздат, 1983.

2. Щелкунов Н. Н., Дианов А. П. Микропроцессорные средства и системы.

– М.: Радио и связь, 1989.

3. Сташин В. В. Проектирование цифровых устройств на однокристальных

микроконтроллерах. – М.: Энергоатомиздат, 1990.

4. Иванов В. И. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы: Справочник

– 2-е изд., перераб. И доп. – М.: Энергоатомиздат, 1989

5. Хвощ С. Т. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического

управления. Справочник. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние,

1987.

Приложение.

Текст программы.

; присваивание имен

p4 data 0e8h

p5 data 0f8h

ip0 data 0a9h

ip1 data 0b9h

ien0 data 0a8h

ien1 data 0b8h

adcon data 0d8h

addat data 0d9h

darp data 0dah

st1 data 52h

n_sd data 53h

obor data 54h

chi_3 data 55h

chi_2 data 56h

chi_1 data 57h

chi_t data 58h

zn_h data 59h

zn_l data 5ah

rez_h data 5bh

rez_l data 5ch

rezul data 5dh

dli_i_l data 5eh

dli_i_h data 5fh

dli_l data 60h

dli_h data 61h

temp data 62h

indik data 63h

flag bit 00h

f_ind bit 01h

f_rev bit 02h

f_nap bit 03h

f_sta bit 04h

f_rab bit 05h

f_rez bit 06h

f_rezind bit 07h

; определение векторов прерываний

org 0000h

sjmp start

org 0003h

ljmp klav

org 013h

ljmp int_1

; начальная инициализация

start: mov darp,#00h

mov adcon,#0fh

clr f_rezind

clr f_rab

clr f_rev

clr f_sta

setb f_nap

setb f_rez

mov n_sd,#0bh

mov st1,#3fh

mov ip0,#04h

mov ip1,#04h

mov sp,#65h

mov ien0,#81h

inizial:mov r0,#47h

mov r1,#03h

; начальное обнуление индикатора

numb: mov @r0,#00h

inc r0

djnz r1,numb

; определение режима работы и его индикация

jnb f_sta,re1

jb f_rez,re1

mov 4ah,#19h

sjmp re2

re1: mov 4ah,#10h

re2: clr f_ind

beg: jb f_ind,beg2

; определение режима работы

jnb f_rezind,na2

clr f_rezind

jb f_nap,na1

mov 4ah,#0fh

sjmp na2

na1: mov 4ah,#0ah

; запуск двигателя с проверкой направления вращения

na2: jnb f_rev,beg2

jb f_nap,napr1

clr p3.5

mov 4ah,#0fh

jb f_rez,napr

mov 4ah,#19h

sjmp napr

napr1: clr p3.4

mov 4ah,#0ah

jb f_rez,napr

mov 4ah,#19h

napr: clr f_rev

clr flag

setb f_rab

mov ien0,#85h

; остановка двигателя

beg2: jnb f_ind,beg1

djnz st1,beg1

mov st1,#05fh

; сдвиг индикационных ячеек вправо

mov r0,#0ahov r1,#49h

mov 40h,#10h

sdvig: mov a,@r1

inc r1

mov @r1,a

mov a,r1

subb a,#02h

mov r1,a

djnz r0,sdvig

djnz n_sd,beg1

mov n_sd,#0bh

ljmp inizial

; процедура индикации

beg1: mov r4,#0feh

mov dptr,#tabcod

mov r0,#47h

cycl: mov p4,#0ffh

mov a,@r0

movc a,@a+dptr

mov p5,a

mov a,r4

mov p4,a

rl a

mov r4,a

inc r0

lcall del

cjne r0,#4bh,cycl

ljmp beg

del: mov r1,#10

st_2: mov r2,#10

st_1: nop

nop

nop

djnz r2,st_1

djnz r1,st_2

ret

tabcod: db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h

db 0feh,0fdh,0fbh,0f7h,0efh,0dfh,0ffh

db 0c6h,0f8h,0c0h,0c8h,88h,8ch,86h,80h,89h,0ceh,91h,0b0h,82h

; клавиатура

klav: push acc

push p4

push psw

setb psw.3

mov r4,#00h

mov r7,#04h

mov r6,#0feh

loop: mov a,r6

mov p4,a

rl a

mov r6,a

mov a,p4

mov r5,#04h

swap a

rotate: rrc a

jnc dbnc

inc r4

djnz r5,rotate

djnz r7,loop

ljmp quit

dbnc: mov r2,#0ah

m1: mov r3,#55h

m2: djnz r3,m2

djnz r2,m1

mov a,#0f0h

wait: mov p4,#0f0h

cjne a,p4,wait

mov r2,#0ah

m3: mov r3,#55h

m4: djnz r3,m4

djnz r2,m3

mov a,#09h

subb a,r4

jc func

rel: mov r0,#03h

mov r1,#48h

new: mov a,@r1

inc r1

mov @r1,a

mov a,r1

subb a,#02h

mov r1,a

djnz r0,new

mov r1,#47h

mov 47h,r4

ljmp quit

; определение режима по функциональной клавише

func: jb f_ind,quit

cjne r4,#0ah,g2

ljmp bakesp

g2: cjne r4,#0bh,g3

ljmp sta

g3: cjne r4,#0ch,g4

ljmp stop

g4: cjne r4,#0dh,g5

ljmp rezim

g5: cjne r4,#0eh,g6

ljmp rezim

g6: ljmp revers

quit: clr psw.3

pop psw

pop p4

pop acc

reti

; удаление символа

bakesp: jb f_rab,quit

mov 47h,48h

mov 48h,49h

mov 49h,#00h

ljmp quit

; старт. DEC->BIN

sta: jb f_rab,quit

mov 4ah,#0ah

mov b,#0ah

mov a,49h

mul ab

add a,48h

mov b,#0ah

mul ab

add a,47h

mov obor,a

; BIN*24

mov b,#18h

mov a,obor

mul ab

mov zn_l,a

mov zn_h,b

; деление1000000 на полученное значение

lcall div24

mov dli_l,rez_l

mov dli_h,rez_h

; старт измерение

mov tl0,#00h

mov th0,#00h

clr flag

mov indik,#00h

mov tmod,#10h

mov tcon,#04h

mov 4ah,#10h

mov 49h,#10h

mov 48h,#10h

mov 47h,#10h

mov 46h,#11h

mov 45h,#12h

mov 44h,#15h

mov 43h,#16h

mov 42h,#12h

mov 41h,#10h

setb f_ind

setb f_rev

setb f_sta

ljmp quit

; стоп

stop: jnb f_rab,quit

mov ien0,#81h

setb p3.4

setb p3.5

clr f_rab

mov 4ah,#10h

mov 49h,#10h

mov 48h,#10h

mov 47h,#10h

mov 46h,#10h

mov 45h,#11h

mov 44h,#12h

mov 43h,#13h

mov 42h,#14h

mov 41h,#10h

setb f_ind

clr f_sta

ljmp quit

; реверс

revers: jnb f_rab,out2

mov ien0,#81h

setb p3.4

setb p3.5

mov 4ah,#10h

mov 49h,#10h

mov 48h,#10h

mov 47h,#10h

mov 46h,#16h

mov 45h,#17h

mov 44h,#18h

mov 43h,#17h

mov 42h,#16h

mov 41h,#11h

jb f_nap,n1

mov adcon,#0eh

sjmp n2

n1: mov adcon,#0fh

n2: setb f_rev

cpl f_nap

setb f_ind

out2: ljmp quit

; режим обороты двигателя/нагрузка

rezim: jnb f_rab,out

cpl f_rez

jb f_rez,rez1

mov 4ah,#10h

mov 49h,#10h

mov 48h,#10h

mov 47h,#10h

mov 46h,#19h

mov 45h,#15h

mov 44h,#1ah

mov 43h,#16h

mov 42h,#1bh

mov 41h,#1ch

setb f_ind

out: ljmp quit

rez1: mov 4ah,#10h

mov 49h,#10h

mov 48h,#10h

mov 47h,#10h

mov 46h,#13h

mov 45h,#1dh

mov 44h,#13h

mov 43h,#16h

mov 42h,#13h

mov 41h,#12h

setb f_rezind

setb f_ind

ljmp quit

; процедура деления 3-х байт на 2-ва

div24: push psw

push acc

mov chi_3,#0fh

mov chi_2,#42h

mov chi_1,#40h

mov rez_h,#00

mov rez_l,#10h

mov a,zn_h

mov b,#10h

mul ab

mov zn_h,a

mov a,zn_l

mov b,#10h

mul ab

mov zn_l,a

mov a,b

add a,zn_h

mov zn_h,a

lp24: mov a,rez_l

rlc a

mov rez_l,a

mov a,rez_h

rlc a

mov rez_h,a

push psw

clr c

mov a,chi_1

rlc a

mov chi_1,a

mov a,chi_2

rlc a

mov chi_2,a

mov a,chi_3

rlc a

mov chi_3,a

push psw

clr c

mov a,chi_2

subb a,zn_l

mov chi_t,a

mov a,chi_3

subb a,zn_h

jc nosav

pop psw

sav: mov chi_3,a

mov chi_2,chi_t

inc rez_l

sjmp qsav

nosav: pop psw

jc sav

qsav: pop psw

jnc lp24

pop acc

pop psw

ret

; прерывание от датчика

int_1: jb flag,iz2

setb flag

setb tr1 ; первое вхождение. запустить таймер

reti

iz2: push psw ; второе вхождение

push acc

clr tr1

mov ien0,#80h

mov dli_i_l,tl1 ; сохранить измеренное значение

mov dli_i_h,th1 ;

; регулировка

clr c

mov a,dli_i_l

subb a,dli_l

mov a,dli_i_h

subb a,dli_h

jc mot_1

jb f_nap,nap11

setb p3.4

sjmp mot_0

nap11: setb p3.5

sjmp mot_0

mot_1: jb f_nap,nap01

clr p3.4

sjmp mot_0

nap01: clr p3.5

mot_0:

; индикация

jb f_ind,inizdp

djnz indik,inizdp

mov indik,#2fh

jb f_rez,chas

; индикация нагрузки

azp0: jnb adcon.4,azp0

mov a,addat

mov b,#0ah

div ab

mov 47h,b

mov b,#0ah

div ab

mov 48h,b

mov 49h,a

inizdp: ljmp iniz

; индикация частоты вращения

chas: jb f_nap,i_nap1

mov a,4ah

cjne a,#0ah,in_ob2

mov 4ah,#10h

in_ob2: dec 4ah

sjmp i_nap2

i_nap1: mov a,4ah

cjne a,#0fh,in_ob1

mov 4ah,#09h

in_ob1:inc 4ah

i_nap2: mov zn_l,dli_i_l

mov zn_h,dli_i_h

lcall div24 ; деление 3 байт на 2 байт

mov rezul,#01h ; деление 2 байт на 24

lp16: clr c

mov a,rezul

rlc a

mov rezul,a

push psw

clr c

mov a,rez_l

rlc a

mov rez_l,a

mov a,rez_h

rlc a

mov rez_h,a

push psw

clr c

mov a,rez_h

subb a,#18h

jc nosav16

pop psw

sav16: mov rez_h,a

inc rezul

sjmp qsav16

nosav16: pop psw

jc sav16

qsav16: pop psw

jnc lp16

; BIN->DEC

mov a,rezul

mov b,#0ah

div ab

mov 47h,b

mov b,#0ah

div ab

mov 48h,b

mov 49h,a

; инициализация нового запуска программы измерения

iniz: mov tl1,#00h

mov th1,#00h

clr flag

port_0: jb p3.3,port_0

port_1: jnb p3.3,port_1

mov ien0,#85h;84

pop acc

pop psw

reti

end

-----------------------

Изм

Дата

№ Документа

Подпись

Лист

Лист

39

ККЭП 2202 01 000 ПЗ

Изм

Дата

№ Документа

Подпись

Лист

ККЭП 2202 01 000 ПЗ

Выполнил

Руковод.

Балдин П.М.

Дубров Ф.И.

Блок управления двигателем

Гр.

Лист

Листов

Литера

у

1

1

Страницы: 1, 2