Система стабилизации самолета по углу тангажа

     Контроллер имеет следующие основные характеристики:

     – напряжение питания  +5В;

     – уровни входных и выходных сигналов – ТТЛ;

     – нагрузочная способность линий портов – 4 входа ТТЛ;

     – базовая тактовая частота – 12 МГц.

     На  кристалле базового МК семейства  MCS-51 реализованы:

    – восьмиразрядный процессор (все регистры и АЛУ имеют разрядность 8 бит);

     – генератор тактовых импульсов (ГТИ) для процессора;

     – внутреннее ПЗУ – резидентная память программ (РПП) – 4 Кбайт;

     – внутреннее ОЗУ – резидентная память данных (РПД) – 256 байт;

     – таймеры-счетчики – два однотипных устройства (таймер Т0 и таймер Т1);

     – последовательный порт UART;

     – контроллер прерываний (на пять сигналов);

     – четыре порта параллельного ввода-вывода (каждый по 8 бит) – P0, P1, P2, P3;

     – подсистема управления питанием микроконтроллера.

     В шинной конфигурации функции портов Р0 и Р2 жестко регламентированы (выдача адреса и передача байта данных). Кроме того, две линии порта Р3 используются для управления внешними адресуемыми устройствами:

     – сигнал WR# – строб записи во внешнее устройство (в регистр вывода);

     – сигнал RD# – строб чтения из внешнего устройства (из регистра ввода).

     Независимо  от конфигурации, остальные линии  порта Р3 могут выполнять т.н. альтернативную (или периферийную) функцию:

         – RxD – входной сигнал последовательного порта UART (receive data);

     – TxD – выходной сигнал последовательного порта UART (transmit data);

     – INT0#, INT1# – входы внешних запросов на прерывание программы;

     – Т0, T1 – входы для импульсов, которые можно подсчитывать таймерами.

     Поскольку микроконтроллер MCS-51 является функционально полным вычислительным устройством, для реализации минимальной работоспособной схемы требуется подача напряжения питания +5В и подключение внешней времязадающей цепи на основе кварцевого резонатора, включенного по схеме со средней точкой рис. 4.2.

 
 

     Рисунок 4.2 – а) времязадающая цепь; б) формирование сигнала Reset при включении питания

     Минимальные внешние соединения для работы МК 

     _{В качестве АЦП выбрана  микросхема AD7710. Основные характеристики и  особенности данной микросхемы:}

     _{–  плюс аналогового  питания: +5 В ±5%;}

     _{– плюс цифрового питания: +5 В ±5%;}

     _{–  минус аналогового  питания: 0 В или –5 В ±5%;}

     _{–  опорное напряжение: +2,5 В;}

     _{– частота тактового  генератора: 10 MГц;}

     _{– рабочий диапазон температур: от –65 до +150°С;}

     _{– температура вывода при пайке (10 с): +300°С;}

     _{–  рассеиваемая мощность: 450 мВт;}

     _{– входной каскад с  программируемым  усилением позволяет AD7710 принимать входные  сигналы непосредственно  с тензодатчика или иного преобразователя, что позволяет обойтись без сложных схем формирования и согласования сигнала по уровню;}

       _{– AD7710 идеально  подходит для систем  с микроконтроллерами  или сигнальными  (DSP) процессорами, так  как ИС имеет  внутренний управляющий  регистр, позволяющий  управлять граничной  частотой фильтра,  входным усилением,  выбором канала, полярностью  сигнала и режимами  калибровки;}

     _{– пользователь имеет  возможность считывать  и записывать внутренние регистры калибровки AD7710. Это означает, что  микроконтроллер  в гораздо большей  степени контролирует процесс калибровки;}

     _{– достигается фактический 23–разрядный динамический диапазон без пропущенных  кодов, в сочетании  с отличной точностью  ±0,0015%.}  

     На  рис.4.3 представлено расположение выводов АЦП. 

 Рисунок 4.3  – Условное графическое изображение АЦП AD7710 
 
 
 
 
 
 

  
_{В табл.4.1 приведено  описание выводов  АЦП.}

                                _{Таблица 4.1 – Описание  выводов АЦП AD7710}

 

     Основным параметром при выборе ЦАП является разрядность выходного кода. Была выбрана интегральная микросхема типа К572ПА1 10-разрядная, представлення на рис. 4.4. 

     Рисунок 4.4 – Условное графическое изображение ЦАП К572ПА1

     В качестве согласующих масштабирующих усилителей предлагается использование  операционных усилителей общего назначения типа TL072 фирмы Texas Instruments. На рис. 4.5 представлено графическое обозначение микросхемы TL072 фирмы Texas Instruments.

     

     Рисунок 4.5 – Графическое обозначение микросхемы TL072

Функциональная  схема управляющего вычислителя  представлена на рисунке 4.6 
 
 

Рисунок 4.6 – Функциональная схема управляющего вычислителя 

     4.3 Формирование полного алгоритма  работы управляющего вычислителя

    Разработка алгоритмов работы управляющего вычислителя, то есть алгоритмов считывания информации с датчиков, передачи информации на исполнительные механизмы контуров управления. 
 

      На рисунке 4.7 представлен алгоритм работы управляющего вычислителя по получению, преобразованию и передаче данных. Алгоритм представлен в виде блок-схемы. 

     Рисунок 4.7 – Блок-схема алгоритма работы цифрового вычислителя 

     4.4 Выводы

     В данном разделе были определены задачи цифрового регулятора и состав входной  и выходной информации, разработана  функциональная схема цифрового  регулятора, позволяющего реализовать  систему управления.

     Был осуществлен выбор микроконтроллера и интерфейсных компонентов, разработана  схема электрическая принципиальная  регулятора. 
 

     5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

     Данный  раздел разработан на основе раздела  «Конструкторская часть». Исходными   данными   для   разработки   технологического процесса   сборки является сборочный чертеж (Приложение Д).

     5.1 Анализ технологичности

     Под технологичностью изделия понимают совокупность свойств конструкции изделия, которые проявляются в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте при обеспечении необходимого качества изделия.  Анализ конструкции на технологичность относится к первому этапу разработки технологического процесса изготовления изделия.

     Показатель  технологичности – это качественная или количественная сравнительная  оценка некоторого качества или совокупности качеств объекта, которую используют для принятия управленческого решения  относительно изменения или стабилизации качества или совокупности качеств. 

     5.2 Качественная оценка технологичности

     Качественная  оценка при сравнении вариантов  конструкции в процессе проектирования изделия предшествует количественной и зачастую определяет целесообразность выполнения количественной оценки.

     Качественная  оценка раскрывает конструктивно-технологические  особенности изделия относительно изготовления по основным видам работ. Она выражается понятиями: "хорошо–плохо", "соответствует–не соответствует", "технологично – не технологично", "допустимо – недопустимо".

     У сборочных единиц оцениваются:

     1) Компоновочные решения.

     Все ЭРЭ расположены с одной стороны  печатной платы – это технологично, так как легко собрать плату  и припаять элементы.

     Больших отверстий на плате нет – технологично, так как упрощает сборку (не будет  сложностей при пайке) и позволяет  автоматизировать процесс.

     Плотность расположения ЭРЭ средняя, что  технологично, так как не вызывает трудностей при  закреплении элементов на плату. Компоненты расположены параллельно  сторонам печатной платы, что технологично, так как позволяет автоматизировать процесс сборки.

     2) Взаимозаменяемость.

     Хорошая, так как все ЭРЭ стандартные, их легко заменить аналогами в  пределах допуска и обеспечить полную взаимозаменяемость.

     3) Контролепригодность.

     Сборочная единица технологична, так как  можно производить контроль ЭРЭ  и платы до сборки, контролировать качество работ в процессе сборки и легко производить контроль после сборки.

     4) Вид подготовки, установки и монтажа ЭРЭ.

     Необходимо  формовать, обрезать и лудить многие элементы – это нетехнологично. В основном используется подгиб контактов  – это технологично. Используем пайку для наведения надежных электрических связей – это технологично.

     5) Инструментальная доступность.

     Хорошая, так как плотность расположения ЭРЭ средняя и все элементы на печатной плате не перекрывают  друг друга.

     6) Регулируемость.

     Подстрочных элементов не имеется, что технологично.

     7) Способы защиты от внешних  воздействий.

     Защита  от внешних воздействий – покрытие лаком, что технологично. 
 
 

          5.3 Количественная оценка технологичности

     Количественная  оценка технологичности предполагает определение относительных частных  показателей  и комплексного показателя .

     Исходные  данные:

     – H_мс=8 - количество микросхем в изделии;

     – H_эрэ=31 - общее число ЭРЭ в изделии;

     –H_ам=190- количество монтажных соединений, которые можно сделать автоматическим или механизированным способом;

     –H_м=190- общее количество монтажных соединений;

     –Н_т=12- общее количество типоразмеров в изделии;

     –Н_тор=0- количество типоразмеров оригинальных ЭРЭ.

   Значения коэффициентов определяют по нижеследующим формулам, составленным так, что значения коэффициентов всегда будут в пределах от нуля до единицы. Чем ближе к единице значение коэффициента, тем технологичнее изделие.

1. Коэффициент использования микросхем и микросборок:

                                (5.1) 

2. Определим коэффициент автоматизации и  механизации монтажа изделия  по формуле (5.2):

     

                                                    (5.2)

3. Определим коэффициент повторяемости ЭРЭ:

 

     .    (5.3) 

4. Коэффициент использования ЭРЭ:

                                     ( 5.4) 

     Определим комплексный показатель по формуле: