Автоматизация контроля и регулирования температуры объекта
Министерство Высшего и Среднего
Специального Образования
Республики Узбекистан
Ташкентский Государственный Технический Университет
Факультет: Электроники и автоматики
Тема: Автоматизация контроля и регулирования температуры объекта.
Принял: Бегимов Н
Здал: доц.Улжаев Э
Ташкент 2012
Оглавление.
1. Задание к контрольной работе.
2. Введение
3. Структурная схема пятиканального устройства контроля и регулирования температура объекта на базе МП К580
4. Микросхема КР580ВМ80А
4,1 Микросхема КР580ВН59
4.2 Программируемый контроллер прямого доступа к памяти КР580ВТ57
4.3. Микросхема КР580ВВ55А
4.4 Усилитель выполненный на базе транзистора КТ315Б.
5. АЦП
6.Тепературный датчик.
7. Литература.
1.Задание к контрольной работе.
Вариант № 1
|
Название выполняемой задачи
|
Колич. контрольных объектов
Шт.
|
Тип используемого микропроцессора
|
Закон регулирования
|
Вид составляемей программы
|
|
Автоматизация контроля и регулирования температуры объекта
|
4
|
КМ580ВМ80А
|
Релейный
|
1
|
2. Введение.
В настоящее время проблема комплексной автоматизации в различных сферах народного хозяйства является одной из ключевых; ее решение относится к приоритетным направлениям научно – технической политики. Особое место здесь отводится созданию систем автоматического регулирования с использованием микропроцессоров и микро ЭВМ. Для разработки и исследования таких систем требуется высококвалифицированные специалисты, освоившие как теорию автоматического регулирования, так и ее прикладные аспекты, связанные с применением современных средств микропроцессорной техники. Низкая стоимость МП, высокая надежность, малые габариты и другое позволяет устанавливать их непосредственно на объектах или их частях (подсистемах, устройствах) т.е.
Создавать МПАС с блоке высоким быстродействием и повышенной живучестью.
Одно из главных направлений работы по ускорению научно – технического прогресса – широкая автоматизация технологических процессов на на основе автоматизированных станков машин и механизмов, унифицированных модулей оборудования, робототехнических комплексов и вычислительной техники. В этих целях ускоряется создания гибких автоматизированных производств, систем автоматизированного проектирования , обеспечивающих существенный рост производительности труда и резкое снижение доли ручного труда, повышение технического уровня выпускаемой продукции, сокращение сроков и улучшение качества проектных и конструкторских работ.
Массовость МП техники, микроЭВМ и его высокие техника – экономические параметры оказывает революционизирующие влияние на целое поколение приборов, оборудования систем контроля и управления, со встроенными микропроцессорными средствами.
На базе выпускаемых микропроцессоров и микроЭВМ созданы высокопроизводительные устройство числового программного управления.
Крупносерийное производство ряда моделей микроЭВМ позволило начать работы по созданию нескольких типов приближенно – ориентированных комплексов для автоматизации научных исследований технологических процессов.
3.Структурная схема пятиканального устройства контроля и регулирования температура объекта на базе МП К580
Рис.1.Структурная схема пятиканального устройства контроля и регулирования расхода воды.
4. Микросхема КР580ВМ80А
Микросхема КР580ВМ80А — функцио нально законченный однокристальный парал лельный 8-разрядный микропроцессор с фик сированной системой команд, применяется в качестве центрального процессора в устрой ствах обработки данных и управления.
Микропроцессор имеет раздельные 16-раз рядный канал адреса и 8-разрядный канал
данных. Канал адреса обеспечивает прямую адресацию внешней памяти объемом до 65536 байт, 256 устройств ввода и 256 устройств вывода.
Условное графическое обозначение микро схемы приведено на рис. 1, назначение вы водов — в табл. 1.1, структурная схема пока зана на рис. 2, временная диаграмма основ ных сигналов на рис. 3.
Восьмиразрядное арифметико-логическое устройство микропроцессора обеспечивает выполнение арифметических и логических операций над двоичными данными, представ ленными в дополнительном коде, а также об работку двоично-десятичных упакованных чисел.
Рис. 2. Условное графическое обозначение КР580ВМ80А
В состав блока регистров входят: 16-раз рядный регистр адреса команды (IP), 16-раз рядный регистр указателя стека (SP), 16-раз рядный регистр временного хранения (WZ), 16-разрядная схема инкремента-декремента и шесть 8-разрядных регистров общего назна чения (В, С, D, E, H, L), которые могут ис пользоваться и как три 16-разрядных регист ра (ВС, DE, HL).
Микропроцессор выполняет команды по машинным циклам. Число циклов, необходи мое для выполнения команды, зависит от ее типа и может быть от одного до пяти. Ма шинные циклы выполняются по машинным тактам. Число тактов в цикле определяется кодом выполняемой команды и может быть от трех до пяти. Длительность такта равна периоду тактовой частоты и при частоте 2,0 МГц составляет 500 не. В начале каждого машинного цикла мик ропроцессор вырабатывает сигнал синхрони зации SYN, который в сочетании с другими сигналами может быть использован для организации различных режимов работы.
Изображена диаграмма состояний типичного машинного цикла, показывающая последовательность перехода от такта к такту в машинном цикле и влияние внешних сигналов RDY, HLD и INT на выполнение машинного цикла. После подачи на вывод SR сигнала высокого уровня микропроцессор устанавливается в исходное состояние.
Таблица 1
|
Вывод
|
Обозначение
|
Тип вывода
Выходы
|
Функциональное назначение выводов
|
|
1, 25-27
29 - 40
2
3 – 10
11
12
13
14
15, 22
16
17
18
19
20
21
23
24
28
|
А10, A0 – A2,
A3 – A9, A15,
A12 – A14, A11
GND D4 - D7, D3 – D0
U10
SR
HLD
INT
C2, C1
INTE
RC
TR
SYN
Uсс1
HLDA
RDY
W1
Uсс2
|
-
Входы/выходы
Вход
Вход
Вход
Выходы
Выход
Выход
Выход
Выход
-
Выход
Вход
Выход
-
|
Установка в исходной со стояние
Общий
Канал данных
Напряжение источника смещения – 5в
Установка в исходное состояние
Захват
Запрос прерывания
Тактовые сигналы
Разрешение прерывания
Прием информации
Выдача информации
Сигнал синхронизации
Напряжение питания +5в
Подтверждение захвата
Сигнал «Готовность»
Сигнал «Ожидание»
Напряжение питания + 12в
|
Рис. 3.. Структурная схема КР580ВМ80А
В такте 77 микропро цессор выдает на адресный канал адрес ячей ки, в которой хранится команда программы, а через канал данных — информацию состоя ния. В такте Т2 анализируются состояния сиг налов на входе RDY, «Подтверждение оста нова» и в зависимости от состояния этих сиг налов МП переходит в состояние ожидания, останова или к выполнению такта ТЗ. В такте ТЗ при наличии сигнала высокого уров ня на входе RDY МП принимает информацию по каналу данных; анализирует состояние сиг нала на входе HLD и если этот сигнал высо кого уровня, то после окончания такта ТЗ пе реходит в состояние захвата. В зависимости от кода выполняемой команды машинный цикл завершается после выполнения тактов ТЗ, Т4 или Т5.
В конце машинного цикла снова анализи руется состояние сигнала на входе HLD. При низком уровне сигнала проверяется, оконче но ли выполнение команды. Если команда не закончена, то микропроцессор выполняет сле дующий машинный цикл команды, начиная с
такта Т1. В конце каждой команды микро процессор анализирует состояние сигнала на входе INT. Если сигнал высокого уровня и прерывание было ранее разрешено командой El, то микропроцессор переходит к выполне нию машинного цикла «Прерывание», начи ная с такта 77. В противном случае выполня ется первый машинный цикл новой команды с такта Т1.
Действия, выполняемые микропроцессором в конкретном машинном цикле, определяются 8-разрядной информацией состояния, которая выдается через канал данных в такте 77 каж дого машинного цикла. Эта информация мо жет использоваться для выработки сигналов обращения к ЗУ, УВВ и для организации раз личных режимов работы микропроцессора.
Рис. 4. Временная диаграмма входных и выходных управляющих, адресных, ин формационных и тактовых сигналов КР580ВМ80А
4,1 Микросхема КР580ВН59
Программируемый контроллер прерываний КР580ВН59 представляет собой законченный устройство которой позволяет реализовать 8-уровенов векторную систему прерываний с возможностью маскирования динамического изменения дисциплины обслуживания. Для перехода под программам обслуживания прерываний контроллер формирует и подаёт. ШД процессора код команды CALL. Каскадированием БИС КР580ВН59 число обслуживаемых уровней прерывания может быт увеличено до 64. контроллер может использоваться как для организации обмена информацией в режиме прерывания, так и для организации программно-управляемого обмена. Первом случае БИС КР580ВН59 на приоритетной основе формирует запрос прерывание для МП и адрес подпрограммы обслуживания, во втором процессор считывания слова состояния контроллера определяет устройство наивысшим приоритетом, готовое к обмену. Микросхема КР580ВН59 размещена в пластиковом корпусе с 28 выводами, требует напряжения питания 5В и потребляет мощность 1Вт.
Рис. 5. Условное графическое обозначение БИС КР580ВН59
Сигналы управления контроллера прерываний КР580ВН59
|
Вывод
|
Обозначение
|
Тип вывода
|
Функциональное назначение выводов
|
|
Сигналы управления записью/считыванием
|
|
2
|
3П
|
Вход
|
Запись
|
|
3
|
Чт
|
Вход
|
Чтение
|
|
27
|
А0
|
Вход
|
Адрес
|
|
1
|
ВМ
|
Вход
|
Выбор микросхемы
|
|
4-11
|
ШД
|
|
Шина данных
|
|
Сигналы управления прерываниями
|
|
18-25
|
ЗП0-ЗП7
|
Вход
|
Запросы на прерывания от внешнего устройство
|
|
17
|
ЗПР
|
Выход
|
Запросы на прерывания, выдаемый контроллером на МП.
|
|
26
|
РПР
|
Вход
|
Разрешение прерывания
|
|
Сигналы управления каскадированием
|
|
16
|
ВДМ
|
Вход
|
Ведомый. Высокий уровень, если контроллер является ведущим, низкий уровень – если ведомым.
|
|
12,13,15
|
КС0-КС2
|
каскадирование
|
Шина каскадирования.
|
4.2 Программируемый контроллер прямого доступа к памяти КР580ВТ57
Микросхема КР580ВТ57 предназначена для управления передачей информации между внешними устройствами и ЗУ микропроцессорной системы в режиме прямого доступа к памяти. Основное назначения контроллера – формировать процессе обмена последовательность адресов ЗУ, а также сигналы управления обменом и процессом представления прямого доступа к памяти. Микросхема помещена в пластиковый корпус с 40 выводами (рис.11), требует напряжения питания 5В и потребляет мощность 1Вт.
Рис. 6. Условное графическое обозначение КР580ВТ57
|
Вывод
|
Обозначение
|
Тип вывод
|
Функциональное назначение выводов
|
|
16 – 19
|
ЗПД0 – ЗПД3
|
Вход
|
Запроси прямого доступа к памяти.
|
|
14,15,24,25
|
РПД0 – РПД3
|
Выход
|
Разрешения прямого доступа.
|
|
36
|
КС
|
Выход
|
Конец счета .
|
|
5
|
КБ
|
Выход
|
Конец блока данных.
|
|
6
|
ГТ
|
Вход
|
Готовность.
|
|
10
|
ЗХ
|
Выход
|
Захват.
|
|
7
|
ПЗХ
|
Вход
|
Подтверждение захвата.
|
|
3
|
ЧТЗУ
|
Выход
|
Чтение из запоминающегося устройства.
|
|
4
|
ЗПЗУ
|
Выход
|
Запись в запоминающееся устройство.
|
|
1
|
ЧТВВ
|
Выход
|
Чтение с устройства ввода.
|
|
2
|
ЗПВВ
|
Выход
|
Запись с устройства вывода.
|
|
12
|
С
|
Вход
|
Синхронизация.
|
|
13
|
СБР
|
Вход
|
Сброс.
|
|
32 -35
|
ША0 – ША3
|
Вход
|
Адрес разряды 0 – 3.
|
|
11
|
ВМ
|
Выход
|
Выбор микросхемы.
|
|
37 – 40
|
А4 – А7
|
Выход
|
Адрес, разряды 4 – 7
|
|
8
|
СТ
|
Выход
|
Старший байт адреса.
|
|
9
|
ЗПТ
|
Выход
|
Запрет.
|
4.3. Микросхема КР580ВВ55А
Микросхема КР580ВВ55А — программиру емое устройство ввода/вывода параллельной информации, применяется в качестве элемент та ввода/вывода общего назначения, сопря гающего различные типы периферийных устройств с магистралью данных систем обра ботки информации.
Условное графическое обозначение микро схемы приведено на рис. 4, назначение вы водов — в табл. 1.2. Обмен информацией между магистралью данных систем и микросхемой КР580ВВ55А осуществляется через 8-разрядный двунаправ ленный трехстабильный канал данных (D). Для связи с периферийными устройствами ис пользуются 24 линии ввода/вывода, сгруппи рованные в три 8-разрядых канала ВА, ВВ, ВС, направление передачи информации и ре жимы работы которых определяются програм мным способом.
Микросхема может функционировать в трех основных режимах. В режиме 0 обеспечи вается возможность синхронной программно управляемой передачи данных через два не зависимых 8-разрядных канала ВА и ВВ и два 4-разрядны
х канала ВС.
Рис.7.Условное графическое обозначение КР380ВВ55
|
Вывод
|
Обозначение
|
Тип вывода
|
Функциональное назначение вызовов
|
|
1—4,
37—40
5
6
7
8, 9
10—17
18—25
26
27—34
35
36
|
ВАЗ—ВАО
ВА7—ВА4
RD
CS
GND
А1, АО
ВС7—ВС4
ВСО—ВСЗ
ВВ0—ВВ7
Uсс
D7—DO
SR
WR
|
Входы/выходы
Вход
Вход
-
Вход
Входы/выходы
Входы/выходы
-
Входы/выходы
Вход
Вход
|
Информационный канал А
Чтение информации
Выбор микросхемы
Общий
Младшие разряды адреса
Информационный канал С
Информационный канал В
Напряжение питания +5 В±5%
Канал данных
Установка в исходной состояние
Запись информации
|
В режиме 1 обеспечивается возможность ввода или вывода информации в/или из пери ферийного устройства через два независимых 8-разрядных канала ВА и ВВ по сигналам кви тирования. При этом линии канала С исполь зуются для приема и выдачи сигналов управ ления обменом. В режиме 2 обеспечивается возможность обмена информацией с периферийными устрой ствами через двунаправленный 8-разрядный канал ВА по сигналам квитирования. Для передачи и приема сигналов управления объеме ном используются пять линий канала ВС. Вы бор соответствующего канала и направление передачи информации через канал определя ются сигналами АО, А1 (соединяемые обычно с младшими разрядами канала адреса систе мы) и сигналами RD, WR, CS в соответствии с табл. 1.2.
Режим работы каждого из каналов ВА, ВВ, ВС определяется содержимым регистра управ ляющего слова (РУС). Произведя запись уп равляющего слова в РУС, можно перевести микросхему в один из трех режимов работы: ре жим 0 — простой ввод/вывод; режим — стробируемый ввод/вывод; режим 2 — двунаправ ленный канал.
При подаче сигнала SR РУС устанавливается в состояние, при котором вое каналы на страиваются на работу в режиме 0 для ввода информации. Режим работы каналов можно изменять как в начале, так и в процесс выпол нения программы, что позволяет обслуживать различные периферийные устройства в опреде ленном порядке одной микросхемой. При изме нении режима работы любого канала все вход ные и выходные регистры каналов и триггеры состояния сбрасываются. Графическое пред ставление режимов работы каналов, а формат управляющего слова, определяющего режимы работы каналов
В дополнение к основным режимам работы микросхема обеспечивает возможность про граммной независимой установки в 1 » сброса в 0 любого из разрядов регистра канала ВС. Формат управляющего слова установки/сброса разрядов регистра канала ВС показа».
Если микросхема запрограммирована для работы в режиме 1 или 2, то через выводы ВСО и ВСЗ канала ВС выдаются сигналы, ко торые могут использоваться как сигналы за просов прерывания для микропроцессора. За претить или разрешить формирование этих сигналов в микросхеме можно установкой или сбросом соответствующих разрядов в регистре канала ВС. Эта особенность микросхемы по зволяет программисту запрещать или разре шать обслуживание любого внешнего устрой ства ввода/вывода без анализа запроса преры вания в схеме прерывания системы.
4.4 Усилитель выполненный на базе транзистора КТ315Б.
Усилитель выполненный на базе транзистора КТ315Б переназначен для усиления сигнала поступающего с выхода микропроцессора. Усиления сигнал подается на усилитель мощности.
Рис.8 Схема включения
Транзистора КТ315Б
4.5 Усилитель мощности построенный на базе транзистора КТ 815А.
Усилитель мощности построенный на базе транзистора КТ 815А переназначен для усиления мощности сигнала поступающего от усилителя (У) Усиления сигнал запускает импульсный механизм.
Рис.9 Схема включения Габарит транзистора КТ815А
транзистора КТ815А
7. Использованные литературы.
- В.Г. Колосов « Проектирование узлов и систем автоматики и вычислительной техники».
- А.С. Клюев «Техника чтения схем автоматического управления и технического контроля».
- Н.М. Шентрат «Распределение АСУ технологическим процессом»
- С.Т. Хвош « Микропроцессоры и микро ЭВМ система автоматического управления». Справочник.
- В.А. Шахнова « Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем». В двух томах справочник.
- Л.Н. Приснухина « Микро ЭВМ». Книга 7.
- В.Н. Тутевич « Телемеханика»
- В.М. Перельмутер « Система управления тиристорными электроприводами постоянного тока».
- В.Я. Замятин. Справочник «Мощные полупроводниковые приборы тиристоры»
- Г. Вичлеб «Датчики»
- П.В. Бромберг « Матричные методы в теории релейного и импульсного регулирования».
12. Информация с интернета.
Автоматизация контроля и регулирования температуры объекта