Проектирование микропроцессорной системы управления прессом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Состав МПС

1.1 Микропроцессор КР580ВМ80

1.2 Генератор тактовых импульсов КР580ГФ24

1.3 Системный контроллер КР580ВК38

1.4 Буферный регистр КР580ИР82

1.5 Программируемый периферийный адаптер КР580ВВ55

1.6 Выбор микросхем памяти

1.7 Логические микросхемы

2. Разработка алгоритма работы системы

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение

микропроцессорный управление контроллер

Микропроцессорная система управления прессом, как и любая другая подобная система, состоит из нескольких компонентов:

- модуль центрального процессора (CPU) необходим для обработки поступающих с датчиков сигналов и выработки необходимых управляющих воздействий;

- постоянная память (ROM) предназначена для хранения самой;

- оперативная память (RAM) предназначена для хранения временных, необходимых при вычислениях, данных;

- адаптер параллельного ввода/вывода служит интерфейсом между микропроцессорной системой, схемой управления и системой датчиков.

После включения и инициализации микропроцессор опрашивает датчики на наличие листа заготовки на столе и его соответствие начальному положению. Далее в цикле идет выборка соответствующих координат и установка листа в требуемое положение для пробивания отверстий. После отработки всех координат лист остается в положении соответствующему последнему пробитому отверстию. Система реализована с использованием микропроцессорного комплекта КР580, статической оперативной памяти, ПЗУ, адаптера параллельного ввода/вывода КР580ВВ55А фирмы Intel.

1. Состав МПС

1.1 Микропроцессор КР580ВМ80

Микропроцессорная БИС КР580ВМ80 представляет собой 8-разрядный микропроцессор с двумя магистралями: однонаправленной 16-разрядной адресной магистралью (МА), двунаправленной 8-разрядной магистралью данных (МД) и 12 сигналами управления (шесть входных и шесть выходных). Структурная схема микропроцессора показана на рисунке 1. Микропроцессорная БИС рассчитана на выполнение логических и арифметических операций с 8-разрядными числами в двоичной и двоично-десятичной системах счисления, а так же операций с двойной разрядностью (с 16-разрядными числами).

Состоит из следующих блоков:

арифметико-логическое устройство;

блок регистров;

устройства синхронизации и управления.

Арифметико-логический блок (АЛБ) выполняет арифметические и

логические операции под воздействием устройства управления МП. Арифметико-логический блок позволяет осуществлять арифметические операции сложения, вычитания, а так же основные логические операции (И, ИЛИ, исключающее ИЛИ) и сдвиг. При проведении операций одно число всегда берется из буфера аккумулятора, а другое из буферного регистра. По результату выполнения арифметико-логических операций АЛБ устанавливает в регистре признаков пять разрядов.

Блок регистров общего назначения (РОН) включает в себя шесть программно-доступных регистров, которые составлены в пары: B, C; D, E; H, L. Их можно использовать в программах как отдельные 8-разрядные регистры, а также как три 16-разрядных регистра (B,D,H). Регистры W и Z не являются программно-доступными и используются для выполнения команд внутри МП.

Устройство управления и синхронизации формирует управляющие сигналы для всех элементов микропроцессора, а также обеспечивает обмен между микропроцессором и другими устройствами.

Организация обмена с внешними устройствами. Обмен информацией между микропроцессором и другими устройствами, входящими в состав микропроцессорной системы, осуществляется по трем шинам: адреса, данных и управления.

Рис 1. Условно графическое обозначение КР580ВМ80

К выводам 28, 20, 11, 2 подключено напряжение питания соответственно +12В, +5В, -5В, 0В.

К выводам Ф1, Ф2, RESET, READY поступают соответствующие сигналы с ГТИ.

С вывода 19 сигнал поступает на соответствующий вывод ГТИ.

Выводы 17, 18, 21 подключаются к соответствующим выводам системного контроллера.

Адреса А0-А7 и А8-А15 поступают в буферные регистры.

Выводы данных D0-D7 подключаются к выводам данных системного контроллера.

Назначение входов шины управления:

SYNC - сигнал синхронизации

DBIN - прием информации по ШД

WR - выдача информации по ШД

READY - готовность внешних устройств

WAIT - ожидание готовности

INT - запрос на прерывание

INTE - разрешение прерывания

HOLD - запрос на захват

HLDA - подтверждение захвата

RESET - сброс

1.2 Генератор тактовых импульсов КР580ГФ24

Генератор тактовых импульсов КР580ГФ24 служит для формирования:

высокоуровневых тактовых сигналов Ф1 и Ф2 с несовпадающими фазами;

тактового сигнала Ф2TTL по уровню совместимого с ТТЛ и синхронизированного с сигналом Ф2;

сигнала STSTB, который, поступая на системный контроллер, фиксирует состояние шины данных МП;

сигнала RESET “Установка”;

Выводы XTAL1 и XTAL2 служат для подключения кварцевого резонатора.

Вывод TANK - для выбора его гармоники.

По входу RDYIN - останавливается работа ЦП и формируется сигнал READY.

Чтобы выполнить функцию начальной установки МП, необходимо ко входу RESIN ГТИ подключить RC-цепочку. По входу RESIN формируется более мощный импульс RESET, служащий для аппаратного сброса МС в исходное состояние.

Рис 2. Генератор тактовых импульсов КР580ГФ24

1.3 Системный контроллер КР580ВК38

БИС типа КР580ВК38 представляет собой системный контроллер и формирователь шины данных для МС. Схема формирует базовый набор управляющих стробов и обеспечивает двунаправленную буферизацию шины данных МП от основной памяти и устройств ВВ.

Двунаправленный 8-разрядный шинный формирователь обеспечивает выход DB7 - DB0 со стороны системной магистрали с током нагрузки до 10мА и емкостью нагрузки до 100пФ, а также изолирует шину данных МП D7 - D0 от системной. Задержка не превышает 40 нс.

В состав контроллера входит регистр-защелка, который по стробу фиксирует слово состояния SW, выдаваемое МП в начале каждого машинного цикла. Слово состояния определяет тип текущего машинного цикла, в зависимости от которого логическая схема контроллера формирует один из пяти управляющих стробов системной магистрали: - чтение порта адаптера, - запись в порт адаптера. Вывод сигнала “Управление системной шиной” заземлен. К выводу 28 подается напряжение питания +5В, к выводу 14 - 0В.

Рис 3. Системный контроллер КР580ВК28

1.4 Буферный регистр КР580ИР82

Буферный регистр КР580ИР82 используется в качестве 8-ми разрядного фиксатора или буфера адресной шины.

Основой схемы является 8-ми разрядный регистр-защелка со статическим синхровходом STB (Strob). Запись данных в регистр разрешена при STB=1. В противном случае регистр находится в режиме хранения. На входе регистра имеется трехстабильный буфер, управляемый сигналом ОЕ (Output Enable) - разрешение выхода. Буфер обеспечивает выходной ток до 32 мА и емкость нагрузки до 300 пФ. Если управляющий сигнал ОЕ активен, то данные регистра передаются на выход микросхемы. При ОЕ = 1 выходной буфер закрыт и находится в высокоомном состоянии.

К выводам DI0-DI7 первого и второго буферных регистров подключаются адреса соответственно A0-A7 и A8-A15 адресной шины МП. На вывод STB подается сигнал высокого уровня. На вывод 10 подается 0В, на вывод 20 подается напряжение питания +5В.

Рис 4. Буферный регистр КР580ИР82

1.5 Программируемый периферийный адаптер КР580ВВ55

КР580ВВ55 - это однокристальное программируемое устройство параллельного ввода-вывода информации. В состав его процедур входит параллельный обмен данными с квитированием или без него как в режиме программного управления, так и по прерываниям. Обеспечивается организация однонаправленного и двунаправленного ВВ. Определение типа интерфейса выполняется программными методами с помощью процедур инициализации.



Рис 5. БИС КР580ВВ55

Обмен информацией между МП и внутренними регистрами ППА осуществляется через двунаправленный шинный формирователь и управляется сигналами CS, A0, A1, RD, WR.

Адресные сигналы выбирают один из внутренних регистров, а стробы RD и WR управляют направлением передачи. Сигнал CS необходим для выборки кристалла.

Вход RESET - сброс БИС в исходное состояние. Все внутренние регистры ППА, включая регистр управляющего слова CW, устанавливаются в 0, что соответствует переводу всех портов в режим прямого ввода без квитирования.

Адаптер поддерживает три режима работы портов:

- режим 0 - однонаправленный ввод-вывод без квитирования;

- режим 1 - однонаправленный ввод-вывод с квитированием;

- режим 2 - двунаправленный ввод-вывод.

К выводу 7 микросхемы подается напряжение питания 0В, к выводу 26 - +5В.

1.6 Выбор микросхем памяти

В качестве ПЗУ возьмём микросхему К573РФ5 объемом 2 кб.



Рис 5. УГО К573РФ5

При значении логического `0' на входе СЕ производится считывание из этого модуля ПЗУ.

В качестве ОЗУ возьмём микросхему К537РУ8 объемом 2 кб

Рис 7. УГО К573РУ8

Для считывания или записи необходимо чтобы на входы CS1 и

CS2 подавались логические `0'. Процесс записи или чтения определяет сигнал WR- `0'-запись, `1'-чтение

Распределение адресного пространства

Сегмент	Начальный адрес	Конечный адрес	Объём, байт
ППА	0000h	0003h	4 бита
ROM (ПЗУ)	1000h	17FFh	2048
RAM (ОЗУ)	1800h	1FFFh	2048

1.7 Логические микросхемы

Для реализации схемы потребуется 2 элемента И-НЕ, для этого возьмём микросхему к 155ЛЕ1 содержащую 6 элементов И-НЕ.

2. Разработка алгоритма работы системы

Алгоритм работы системы представим в виде блок-схемы:

Рис. 8. Алгоритм работы программы

Максимально возможное значение координаты в соответствии с заданием составляет 1000 мм (размеры стола). Для хранения такого числа потребуется два байта, поэтому координаты при выполнении программы будем хранить в регистровой паре BC.

Передаточное отношение винтовой пары 0,004, реакция шагового двигателя - 20.

Для перемещения листа на 1 мм на систему управления двигателем необходимо подать 125 импульсов (т.к. 1 / (0,004*2) = 125).

Это число будем хранить в регистре E, а количество координат в регистре D.

Закодируем входные значения:

Команда	Значение на выходе порта	Код
вправо	0	0	0	0	0	0	0	1	01h
влево	0	0	0	0	0	0	1	0	02h
вниз	0	0	0	0	0	1	0	0	04h
вверх	0	0	0	0	1	0	0	0	08h
пробить отверстие	0	0	0	1	0	0	0	0	10h

Закодируем выходные значения:

Событие	Значение на входе порта	Код
Сработал датчик наличия листа заготовки	0	0	0	0	0	0	0	1	01h
Сработал датчик контроля начального положения по оси Х	0	0	0	0	0	0	1	0	02h
Сработал датчик контроля начального положения по оси Y	0	0	0	0	0	1	0	0	04h

Заключение

В ходе выполнения курсового проектирования была разработана микропроцессорная система управления прессом, пробивающим отверстия в плоском листе металла.

В соответствии с заданием были выбраны микропроцессор КР580ВМ80, буферные регистры КР580ИР82, генератор тактовых импульсов КР580ГФ24, системного контроллер КР580ВК38, микросхемы памяти иадаптер ввода/вывода.

Приложение

Листинг программы

ORG 1000h ;адрес, с которого начинается программа

Sdvig_X_vpravo EQU 1500h

Sdvig_X_vlevo EQU 1550h

Sdvig_Y_vniz EQU 1600h

Sdvig_Y_vverh EQU 1650h

Probit_otverstie EQU 1700h

DELAY EQU 1750h

PPA EQU 00h

MVI A,90h

OUT PPA+3

LXI SP,1A00h ;инициализация стека

XRA A ; обнуляем аккумулятор

Met1:

IN 01h ;считываем информацию из порта ввода

ANI 01h ;побитовое «И» аккумулятора и числа 00000001

JZ Met1 ;если 0, то датчик еще не сработал, снова считываем; информацию из порта ввода

Met2: ;проверка датчика крайнего левого положения

IN 01h

ANI 02h

JNZ Met3 ;если датчик сработал, то не перемещаем лист влево

CALL Sdvig_X_vlevo ;иначе вызываем подпрограмму сдвига; листа влево

JMP Met2 ;и проверяем сработал ли датчик еще раз

Met3: ;проверка датчика крайнего нижнего положения

IN 01h

ANI 04h;

JNZ Met4;

CALL Sdvig_Y_vniz;

JMP Met3;

Met4: ;начало работы системы

LXI H,1800h ;загрузка адреса начала таблицы координат

MVI D,14h ;20 точек в таблице

Met_loop: ;цикл по всем координатам таблицы координат

;сдвигаем в нужную координату по оси X

MOV C,M ;считываем в C младший разряд координаты X

INX H ;инкрементируем регистровую пару HL

MOV B,M ; считываем в B старший разряд координаты X

INX H ; инкрементируем регистровую пару HL

Met_X: ;цикл сдвига листа в соответствующую координату

CALL Sdvig_X_vpravo ;сдвигаем лист вправо на 1 мм

DCX B ;декрементируем регистровую пару BC (в ней хранится ;оставшееся число сдвигов листа на 1мм)

MOV A,B ;записываем в аккумулятор содержимое регистра B

ORA C ;побитовое «ИЛИ» младшего и старшего разряда ;оставшегося числа сдвигов листа на 1мм

JNZ Met_X ;если оставшееся число сдвигов не равное 0, то ;продолжаем цикл

;сдвигаем в нужную координату по оси Y

MOV C,M ;считываем в C младший разряд координаты Y

INX H ;инкрементируем регистровую пару HL

MOV B,M ; считываем в B старший разряд координаты Y

INX H ; инкрементируем регистровую пару HL

Met_Y: ;цикл сдвига листа в соответствующую координату

CALL Sdvig_Y_vverh ;сдвигаем лист вверх на 1 мм

DCX B ;декрементируем регистровую пару BC (в ней хранится ;оставшееся число сдвигов листа на 1мм)

MOV A,B ;записываем в аккумулятор содержимое регистра B

ORA C ;побитовое «ИЛИ» младшего и старшего разряда ;оставшегося числа сдвигов листа на 1мм

JNZ Met_Y ;если оставшееся число сдвигов не равное 0, то ;продолжаем цикл

DCR B ; декремент B

JNZ Met9 ;проверяем значение счетчика B

POP B ;восстановим значение регистра B из стека

RET ;выход

из подпрограммы

Размещено на Allbest.ru