Разработка микропроцессорной системы управления робототехническим комплексом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

по дисциплине: "Проектирование вычислительных средств систем управления РТК"

на тему: "Разработка микропроцессорной системы управления робототехническим комплексом"

Выполнила:

Ст-ка группы бМХРТ-41

Цыганова Е.И.

Проверил: д.т.н., профессор

Дауров С.К.



Введение

Робототехника -- наука о процессе разработки автоматизированных технических систем на базе электроники, механики и программирования. Роботостроение -- развитая отрасль промышленности: несколько тысяч роботов работают на различных предприятиях, робототехнические манипуляторы превратились в неотъемлемую часть подводных исследовательских аппаратов, изучение космического пространства уже не обходиться без использования роботов с высоким уровнем интеллекта.

Высока научная активность в области робототехники: каждый год проводится несколько международных конференций по роботам, организуются национальные научно-технические совещания. Все большее число технических специалистов начинает заниматься роботами. Робот бытового назначения быстро выходит из стен лабораторий. В мире насчитывается около тысячи предприятий, производящих подобные устройства. Появляется все больше роботов заменяющих человека на рабочем месте.

Сейчас активно создаются домашние роботы, способные выполнять многие функции, свойственные человеку. Действительность превосходит самые смелые ожидания фантастов. Хотя чувствами, конечно, эти роботы не обладают.

Безусловно, конечной целью кибернетической техники и робототехники является создание роботов различных типов. Кроме человекоподобных, будут созданы множество других видов робототехнических устройств, достойных рассмотрения. Например, робототехнические устройства уже применяются в некоторых местах, где люди даже не замечают их появления. На новой линии лондонского метро используются самоуправляемые поезда. В настоящее время надежность автоматического поезда очень высока.



1. Разработка программ реализации заданного комплекса

Для участков контура, которые задаются линейной функцией, используем метод линейной интерполяции по ЦДА. А для участков, которые описываются функцией для окружности, используем круговую интерполяцию по оценочной функции.

Алгоритмы методов интерполяций

а) Линейная интерполяция по ЦДА



b) Круговая интерполяция по методу оценочной функции

2. Разработанные функции интерполяций

а) Линейная интерполяция по ЦДА

function [n,m] = Lin_CDA(xk,yk,d)

%UNTITLED Summary of this function goes here

% Detailed explanation goes here

x=[0,xk];

y=[0,yk];

h=d*1.4

Kx=floor(xk/h) %Shagi po X

Ky=floor(yk/h) %Shagi po y

Ncm=ceil(log2(max(Kx,Ky)))

a=2.^Ncm

p=zeros(1,5);

n=zeros(1,2300);

m=zeros(1,2300);

dX=0;

dY=0;

i=0;

j=0;

n(1,1)=0;

m(1,1)=0;

for t=2:2300

if i<Kx %Dvijenie po X

dX=dX+Kx;

if dX>(a-1) %Perepolnenie v summatore-shag po X

dX=dX-a;

p(t,2)=dX;

p(t,3)=1;

i=i+1;

n(1,t)=n(1,t-1)+h; %shagi

else

p(t,2)=dX;

p(t,3)=0;

i=i+0;

n(1,t)=n(1,t-1); %shagi

end;

if j<Ky %Dvijenie po Y

dY=dY+Ky;

if dY>(a-1) %Perepolnenie v summatore-shag po Y

dY=dY-a;

p(t,4)=dY;

p(t,5)=1;

j=j+1;

m(1,t)=m(1,t-1)+h; %shagi

else p(t,4)=dY; %Net perepoln-net shaga

p(t,5)=0;

j=j+0;

m(1,t)=m(1,t-1); %shagi

end;

p(t,1)=t-1;

if i==Kx

if j==Ky

break

else

continue

end;

end;

end;

end;

end

b) Круговая интерполяция по методу оценочной функции

function [t,m] = Krug_Otsen(xk,yk,r)

%UNTITLED2 Summary of this function goes here

% Detailed explanation goes here

w=[0:pi/180:2*pi];

x=r*cos(w);

y=r*sin(w);

t=zeros(1,10); %Shagi po x

m=zeros(1,10); %Shagi po y

t(1,1)=0;

m(1,1)=r;

p=zeros(1,8);

p(1,6)=r;

p(1,8)=0;

i=0;

j=0;

p(1,4)=0;

p(1,7)=0;

for n=2:450

p(n-1,8)=p(n-1,4)+p(n-1,7);

if p(n-1,8)<=0 %Shag po osi X

p(n,1)=n-1; %N

i=i+1;

p(n,2)=i; %i

p(n,3)=p(n-1,3)+1; %xi

p(n,4)=p(n-1,4)+2*p(n-1,3)+1; %Fxi

p(n,5)=p(n-1,5); %j

p(n,6)=p(n-1,6); %Yj

p(n,7)=p(n-1,7); %Fyj

m(1,n)=p(n,6);

t(1,n)=p(n,3);

elseif p(n-1,8)>0 %Shag po osi Y

p(n,1)=n-1; %N

j=j+1;

p(n,5)=j; %j

p(n,6)=p(n-1,6)-1; %Yj

p(n,7)=p(n-1,7)-2*p(n-1,6)+1; %Fyj

p(n,2)=p(n-1,2); %i

p(n,3)=p(n-1,3); %xi

p(n,4)=p(n-1,4); %Fxi

t(1,n)=p(n,3);

m(1,n)=p(n,6);

end;

if p(n,3)==xk

if p(n,6)==yk

p=p

m=m

t=t

break

end;

end;

end;

end

3. Программа реализации контура



clc

x0=0;

y0=100;

x1=70;

y1=120;

xk=x1-x0; Переход в СК Y1O1X1

yk=y1-y0;

x=[x0,x1];

y=[y0,y1];

d=0.05;

[n,m]=Lin_CDA(xk,yk,d);

a1=n+x0;

b1=m+y0;

plot(a1,b1,x,y)

hold on;

x2=70;

y2=160;

xk=y2-y1; Переход в СК Y2O2X2

yk=x2-x1;

x=[x1,x2];

y=[y1,y2];

d=0.05;

[n,m]=Lin_CDA(xk,yk,d);

a2=-m+x2;

b2=n+y1;

plot(a2,b2,x,y)

hold on;

x3=100;

y3=190;

r=x3-x2;

xk=y3-y2; Переход в СК Y3O3X3

yk=x3-x3;

[t,m] = Krug_Otsen(xk,yk,r);

a3=-m+x3;

b3=t+y2;

xc3=0:0.01:r;

yc3=sqrt(r.^2-xc3.^2);

xc3=xc3+100;

yc3=yc3+160;

plot(a3,b3,xc3,yc3)

hold on;

x4=130;

y4=160;

r=x4-x3;

a4=b3-60; Построение участка засчет поворота СК

b4=-a3+260; Y3O3X3 на 90гр.

xc4=-xc3+200;

yc4=yc3;

plot(a4,b4,xc4,yc4)

hold on;

a5=130; Построение участка засчет поворота СК

b5=-b2+280; Y2O2X2 на 180гр.

x5=[x1+60,x2+60];

y5=[y1+40,y2-40];

plot(a5,b5,x5,y5)

hold on;

x5=130;

y5=120;

x6=200;

y6=100;

xk=y5-y6; Переход в СК Y6O6X6

yk=x6-x5;

x=[x5,x6]

y=[y5,y6]

d=0.05

[n,m]=Lin_CDA(xk,yk,d)

a6=m+x5

b6=-n+y5

plot(a6,b6,x,y)

hold on;

x7=100;

y7=0;

r=x6-x7;

xk=x6-x7; Переход в СК Y7O7X7

yk=y6-y6;

[ t,m ] = Krug_Otsen(xk,yk,r)

a7=m+y6

b7=-t+x7

xc7=0:0.01:r;

yc7=sqrt(r.^2-xc7.^2);

xc7=xc7+100;

yc7=-yc7+100;

plot(a7,b7,xc7,yc7)

hold on;

x7=100;

y7=0;

x8=x0;

y8=y0;

r=x7-x8;

a8=b7; Построение участка засчет поворота СК

b8=-a7+200; Y7O7X7 на 90гр.

xc8=-xc7+200;

yc8=yc7;

plot(a8,b8,xc8,yc8)

grid on;

4. Разработка принципиальной схемы

Разработка устройств сопряжения

16-разрядный микропроцессор К1810ВМ86

AD15- AD0 - мультиплексная двунаправленная шина адреса/данных . - разрешение старшего байта.

ALE - строб адреса . - строб данных .

- чтение. - запись. - является признаком обращения к ЗУ. - передача/прием данных. READY - готовность. CLK - тактовая синхронизация (тактирование). RESET - сброс.

- минимальный/максимальный режим.



Буферный регистр К1810ИР82

Буферный регистр представляет собой 8 - разрядный параллельный регистр. Используется для организации адресных защелок и портов ввода - ввода.

DI7- DI0 - линии входных данных.

DO7- DO0 - линии выходных данных.

STB - вход стробирующего сигнала .

- разрешение выдачи данных.

Шинный формирователь К1810ВА86

Шинный формирователь представляет 8 - разрядный параллельный приемопередатчик . Используется как буферное устройство шины данных в микропроцессорных системах.

DI7- DI0 - вход/выход линий данных.

DО7- DО0 - вход/выход линий данных.

Т - вход управления направлением передачи.

- вход разрешения передачи.



Системный генератор КР1810ГФ84

Генератор тактовых импульсов предназначен для управления ЦП К1810ВМ86 и периферийными устройствами.

Х1 и Х2 - выводы для подключения кварцевого резонатора. - вход для подключение RC- цепи.

- вход используется для выбора задающего генератора. RDY1 - вход сигнала готовности от устройств подключаемых к каналу системы. - вход разрешения адресации для сигнала готовности RDY1. С LK - выход тактовых импульсов .READY - выход сигнала готовности синхронизированный с задним фронтом сигнала CLK. RESET - выход сигнала сброса синхронизированного с задним фронтом сигнала СLK.

Программируемый параллельный адаптер КР580ВВ55

БИС параллельного интерфейса предназначена для организации ввода/вывода параллельной информации различного формата.

Программируемый контроллер прерываний КР1810ВН59А

Системный контроллер КР1810ВГ88

В зависимости от состояния МП контроллер управляет обменом данными между локальной шиной процессора и системной шиной при наличии доступа к управлению шинами МП, а также между локальной шиной и шиной ввода-вывода или резидентной шиной. Контроллер системной шины служит для формирования управляющих сигналов по сигналам состояния микропроцессора при обращении к памяти, при обращении к устройству ввода/вывода ().

Программируемый таймер КР580ВИ54

CS - выборка кристалла. RD - чтение.

WR - запись.

АО, А1 - адресные входы, по которым осуществляется адресация к одному из каналов.

CLK2 - CLKO - входы тактовых сигналов для управления счетчиком/таймером.

GATA2 - GATAO - входы разрешения счета.

OUT2--OUTO -- выходы счетчика/таймера.

Цифро-аналоговый преобразователь К572ПА2



Тип микросхемы	К572ПА2(КР572ПА2)
	А	Б	В
Число разрядов,	12
Время установления по току , мкс	15
Опорное напряжение , В	15
Напряжение(ток) потр,(),В(мА)	5(2) 15(2)
Абсолютная погрешность преобразования, МР	20
Выходной ток , мА	0.82
Дифференциальная нелинейность, %	0.025	0.05	0.1
Технология	ТТЛ		КМОП

Аналого-цифровой преобразователь К1107ПВ4

Тип микросхемы	К1107ПВ4
Число разрядов,	8
Время преобразования , мкс	0.3
Частота преобразования ,МГц	100
Опорное напряжение , В	3
Напряжение(ток) потр,(), (мА)	6(300) 6(350)
Нелинейность ,МР	1(МР)
Входное напряжение,, (мА)	2.5
Выходное напряжение (ток) низкого уровня, (), В (мА)	2
Выходное напряжение высокого уровня (),В (мА)	1

Дешифратор К155ИД4

1 - информационный вход D;

2 - стробирующий вход S1;

3 - адресный вход B;

4 - выход D8; 5 - выход D4;

6 - выход D2; 7 - выход D1;

8 - общий; 9 - выход E1;

10 - выход E2; 11 - выход E4;

12 - выход E8;

13 - адресный вход A;

14 - стробирующий вход S2;

15 - информационный вход E;

16 - напряжение питания;



Счетчик К155ИЕ7

1 - вход информационный D2; 2 - выход второго разряда Q2; 3 - выход первого разряда Q1; 4 - вход "обратный счет"; 5 - вход "прямой счет"; 6 - выход третьего разряда Q3; 7 - выход четвертого разряда Q4; 8 - общий; 9 - вход информационный D8; 10 - вход информационный D4; 11 - вход предварительной записи; 12 - выход "прямой перенос"; 13 - выход "обратный перенос"; 14 - вход установки "0" R; 15 - вход информационный D1; 16 - напряжение питания

Операционный усилитель К140УД11

1,5,8 - коррекция; 2 - вход инвертирующий; 3 - вход неинвертирующий; 4 - напряжение питания -Uп; 6 - выход; 7 - напряжение питания +Uп;



Микросхема К176ЛА7

Распределение адресного пространства

V(ОЗУ)= 6Кб;

V(ПЗУ)=1,25* V(ОЗУ)=7,25Кб;

V(ВУ)=1Кб;

V(общ)= V(ОЗУ)+ V(ПЗУ)+ V(ВУ)=14Кб;

V(АП)=16Кб;

N(АП)=14.

микропроцессорный робототехнический интерфейс

Разобьем адресное пространство на 8 равных частей (по 2Кб)



Составим схему дешифрации:



Заключение

Написан код интерполяции заданного контура. Разработаны принципиальная и структурная схемы.

Размещено на Allbest.ru