Разработка МПС управленя

       Соответственно  резисторы в их коллекторных цепях:

       Первый: 240 Ом. Тогда ток  =20мА.

       Второй: 12 Ом. Тогда ток  =400 мА.

       Ток базы первого тиристора ограничиваем при помощи резистора сопротивлением 1кОм. 

       Вывод на дискретные датчики.

       Рисунок 2.5—Сопряжение с выходными датчиками 

       Ток включения светодиода—20 мА (светодиод  АЛ 107). Выходной ток порта—около 1 мА. Поэтому ставится усилитель. Выбран транзистор:

• Маркировка—КТ345А.
• Ток коллектора—100мА.

       Коэффициент усиления—h_21Эmin=20.

       Для обеспечения гальванической развязки используется оптотранзистор.

       Параметры оптотранзистора:

• Маркировка— АОТ101АС.
• Ток коллектора—500мА.

 

       Ввод  с дискретных датчиков.

       Гальваническая  развязка между кнопками управления и МП осуществляется следующим образом: 

 
 

       Рисунок 2.6 Сопряжение с кнопками управления. 

      На  входе стоит фильтр R1C1. R2 ограничивает ток через светодиод. Выбрана  микросхема К293 АП1 включающая в себя промежуточный усилитель, обеспечивающий на выходе сигналы  ТТЛ уровня. Параметры микросхемы:

      Входной ток—20 мА.

      Выходное  напряжение высокого уровня ³2.4В.

      Выходное  напряжение низкого уровня £0.4 В.

      Напряжение  питания 5В.

      Входное напряжение 1.5 В.

      Напряжение  изоляции—1,5 кВ.

      Расчет  параметров: 

       

 

       Преобразование  аналогового сигнала.

       По  заданию задан входной аналоговый сигнал 0..10 В. Входным напряжением  выбранного АЦП является 0..5 В. Поэтому  перед АЦП ставится один операционный усилитель, выполняющий роль согласования уровней и фильтрации помех и второй для обратного инвертирования. Для этого применим два операционных усилителя 140 УД5А. В первом кОм, а во втором  кОм.

      Основные  электрические параметры схемы  АЦП: 

       

• число разрядов  8;
• ток потребления не более 4 мА;
• время преобразования не более 7.5 мкс;
• выходное напряжение высокого и низкого уровней – 4 В и 0.4 В соответственно;
• напряжение источника питания Ucc– 4.75 –5.25 В ;
• опорное напряжение Uref :          –10В;
• напряжение аналогового сигнала Uirn  -10В.

 

Таблица 2.2 Состояния  выходов АЦП

 

Режим	Состояние входов АЦП		Состояние выходов АЦП		Функциональное  состояние АЦП
				DB7-DB0
Статическая память	L	H	H	Z	Начало  преобразования
	L		H	Z-в данные	Считывание  данных
	L		H	данные  в Z	Сброс
	H	X	X	Z	Отсутствие  выборки
	L	H	L	Z	Промежуточные преобразования
	L		L	Z	То же
	L		L	Z	запрещенное

 

       Блок  синхронизации имеет следующий вид: 

       

       Рисунок 2.7—Блок синхронизации с сетью. 

       На  входе стоит фильтр низких частот R31C7. R36 ограничивает ток через светодиоды  транзисторных оптопар VT9 и VT10. R12 ограничивает выходной ток оптотранзистора и ток сигнала (Uвых), поступающего на таймер. Оптопары осуществляют гальваническую развязку.

       Принцип действия данной схемы иллюстрируется на рисунке 2.8. При воздействии на вход оптопар положительной части синусоиды питающего напряжения  VT9 открывается, но не сразу, а во время достижения напряжения свечения светодиода отопары. Далее при переходе синусоиды через ноль в отрицательную область, VT9 будет уже закрыт. VT10 в свою очередь будет также закрыт до достижения напряжения  срабатывания. Таким образом получаем импульсы в момент перехода синусоиды через ноль. Ширина импульсов зависит от минимального тока срабатывания оптопары. Чем меньше ток срабатывания, тем уже импульсы и, следовательно, точнее отсчет угла управления.

       

       Рисунок 2.8—Принцип работы синхронизации 

       Выбран  оптотранзистор со следующими параметрами:

• Маркировка—АОТ101АС.
• Максимальный входной ток—30 мА.
• Максимальный выходной ток – 5 мА
• Коммутируемое напряжение—15 В.
• Максимальное обратное входное напряжение – 1,5 В.
• Напряжение изоляции—1,5 кВ.

 

       Расчет  параметров:

        ;  R₃₁ + R ₃₆= 11 кОм.

       R₁₂ принимаем равным 1 кОм

       Расчет  фильтра низких частот осуществляется по формуле:

       f_ср= 1/(2*R₃₁*C₇),

       где f_ср – частота среза ЛАЧХ. Принимаем равной 200Гц.

             R₃₁ примем равным 1кОм, тогда

                               С₇ = 1/(2*R₃₁*f_ср) = 1/(2*1000*200) = 2,5 мкФ 
 

       2.5 Описание схемы  электрической принципиальной 

       Схема электрическая принципиальная приведена  в графической части.

       Основную  часть микропроцессорной системы, кроме процессора, составляют:

• Генератор тактовых импульсов (D1);
• ПЗУ(DD10,DD11);
• ОЗУ(DD12, DD13);
• Буферные регистры (DD3…DD5);
• Шинные формирователи;(DD6, DD7)
• Параллельный порт(DD15);
• Программируемый таймер(DD14).
• Устройство индикации (DD19)
• АЦП (DD17) с регистром (DD18).
• Логические элементы, операционные усилители и узлы гальванической развязки и ввода-вывода сигналов.

       Шинный  формирователь:

       Шинный  формирователь предназначен для  демультиплексирования и буферизации шины адреса/данных МП в шину данных и управлением направлением передачи данных (вход Т –задает направление передачи данных, сигнал микропроцессора).

       Буферные  регистры:

       Буферные  регистры представляют собой 8-ми разрядные  параллельные регистры с тристабильными выходами. Предназначены для демультиплексирования и буферизации шины адреса/данных МП в шину адреса. Демультиплексируется так же сигнал разрешения выборки старшего байта

         Для выбора устройств по сигналу  процессора к адресной шине подключается дешифратор. Он по трем разрядам шины адреса подключает одно из пяти устройств к шинам адреса и данных.

       Параллельный  порт имеет в своем составе  четыре логических устройства: 3 порта  и регистр управляющего слова (РУС). Поэтому к нему дополнительно заводится еще 2 разряда шины адреса. Аналогичную ситуацию имеет и таймер, в состав которого входят: 3 счетчика и РУС.

       Описание  внешних устройств  параллельного порта.

       Порт  А. Запрограммирован на ввод. Принимает оцифрованный сигнал от АЦП. Принимает сигнал от триггера. Принимает номер столбца нажатой клавиши.

       Порт  В. Запрограммирован на ввод. Выдает код содержимого текущего индикатора.

       Порт  С. Все разряды запрограммированы на вывод. Ниже приведено краткое описание разрядов порта А и порта С.

       

PA0	Принимает сигнал от триггера
PA1	Входной дискретный сигнал «Блокировка».
PA2	Входной дискретный сигнал готовности от АЦП.
PA3	Не задействован
PA4	Задает режим  работы (АЦП или клавиатура)
PA5	Не задействован
PA6	Принимает номер столбца нажатой клавиши.
PA7

 
 
       

PC0	Сигнал  разрешения счета для счетчика (определение  частоты сети)
PC1	Подает стробирующий импульс на АЦП
PC2	Не задействован
PC3
PC4	Выдают  сигналы выбора индикатора на дешифратор
PC5
PC6
PC7	Выходной дискретный сигнал «Готовность».

 

       Описание программируемого таймера.

       Программируемый таймер позволяет реализовывать  временные функции. Счетчик 16-ти разрядный. Сначала загружается младший  байт числа отсчетов, а затем старший  байт. Счетчики таймера работают в  режиме «программируемого ждущего мультивибратора» (режим 1), а при определении частоты сети– «прерывание от таймера» (режим 0).

       Устройство, к которому происходит обращение  выбирается по адресным линиям А12, А13, А14. Так как при включении на адресных входах «висит» число FFFF0, следовательно на этих адресных линиях будут единицы, и следовательно происходит обращение через дешифратор к ПЗУ (7-ой выход).

       Для индикации используется 8-ми разрядный  индикатор. 
 
 

 

        3 Разработка  программного обеспечения 

       3.1 Краткое описание  системы команд  микропроцессора 

       Система команд ВМ86 содержит 91 мнемокод и позволяет  совершать операции над байтами, двухбайтовыми словами, отдельными битами, а так же цепочками байтов и слов. Имеется широкий набор  арифметических команд, включающих операции умножения и деления, и ориентированный на работу как с беззнаковыми так и знаковыми числами.

       По  функциональному признаку команды  разбиваются на 6 групп:

• Пересылка данных;
• Арифметические операции;
• Логические операции и сдвиги;
• Передача управления;
• Обработка цепочек;
• Управления микропроцессором.