Курсовая работа: Микропроцессорная система управления предназначенная для использования на лесопильном заводе

Это допущение означает, что угол a может быть вычислен из максимального значения переменного резистора как

.

- последнее допущение: пусть h =62,5см=0,625м; l _пл =50см=0,5м.

Получается формула перехода от U_d к a:

(3)

Напряжение с датчика U_d в системе измеряется с помощью 10-разрядного АЦП, рассчитанного на максимальное входное напряжение 10,5 В. Микропроцессор читает с АЦП не напряжение в вольтах, а его код – число в диапазоне [0..3FF_H ]=[0..1023₁₀ ]. Поэтому формулу (3) надо изменить, преобразовав напряжение 12 вольт в такой же код, исходя из интервала дискретности АЦП. Он равен д=10,5/1023=1,026×10^-2 В. Отсюда 12 вольт будет изображаться величиной 12/ д »1169 единиц.

Итоговая формула перехода от U_d к a:

[рад] (4)

Подставим числа в формулу для диаметра (2):

d = 0,625 – 0,5cosa (5)

Сделаем вывод. Микропроцессор для измерения диаметра делает такие шаги. Зная U_d в виде кода, находит угол a в радианах – формула (4). Зная a, находит диаметр d – формула (5).

Датчик длины бревна основан на двух фотоэлементах Фэл1 и Фэл2 (- на рис.2), поставленных вдоль конвейера на расстоянии l =1м друг от друга и двух таймерах внутри микропроцессорной системы. Фотоэлементы регистрируют смену освещенности “свет–темнота” и “темнота–свет”. Принципиально замер длины основан на предположении, что скорость ленты конвейера v постоянна.

Таймеры замеряют два интервала времени:

T1 – период времени, в течение которого передний край бревна проползет от Фэл1 к Фэл2;

Т2 – период времени, в течение которого бревно полностью проползет Фэл1.

=> (6)

Фотоэлемент устроен следующим образом (рис. 4):

Рис.4 Принципиальная схема фотоэлемента

Лампа HL1 – обычная лампа накаливания, ее свет сфокусирован отражателем на “своем” светоприемнике. Если свет доходит до светоприемника (бревно не загораживает) то транзистор открыт, на выходе фотоэлемента низкий уровень (0), иначе (в темноте) на выходе высокий уровень (1). Выходы Фэл1 и Фэл2 являются входами МП системы.

Алгоритм измерения длины бревна будет таким. Последовательно:

если на Фэл1 перепад 0-1 (“свет–темнота”), то старт таймеров Т1, Т2;

если на Фэл2 перепад 0-1 стоп таймера Т1;

по перепаду Фэл1 1-0 (“темнота–свет ”) стоп таймера Т2;

рассчитать длину по формуле (6).

Отметим: если во время работы, когда бревно проходит мимо и загораживает один из фотоэлементов, конвейер остановится, то будет замерена неверная неправдоподобно большая длина, возможно, будет переполнение таймеров. Аналогично, если в момент включения питания МП системы бревно уже лежит на конвейере, то его длина не может быть измерена. Во избежание этих ситуаций надо: сделать невозможной остановку конвейера при включенной МП системе; в алгоритм самотестирования (POST) добавить проверку фотоэлементов на готовность (удостовериться, что их светоприемные части освещены).

Механизм отбраковки рассмотрим менее подробно. МП система должна лишь выдать сигнал логической “1” для бракованного бревна и “0” для нормального. Сигнал выдается в момент, когда задняя кромка бревна минует Фэл2 (по перепаду Фэл2 1-0). Далее он усиливается и подается на привод отбраковки. Привод (не вдаваясь в подробности) при наличии “1” на его входе поднимает вверх постоянно движущийся поперечный конвейер (- на рис. 2), и он сбрасывает бревно с основного конвейера.

Аппаратная часть микропроцессорной системы

Общие характеристики

Общая направленность предлагаемой конструкции системы характеризуется тем, что система ориентирована на работу с памятью, портами ввода-вывода и прерываниями. Подсистема прямого доступа у памяти вообще не используется, т.к. в ее использовании не возникло серьезной необходимости: при работе управляющей программы нет такого внешнего устройства, которое бы вело интенсивный обмен данными с памятью.

Структура системы приведена на рис. 5.

Рис.5 Структура микропроцессорной системы

Ниже следуют пояснения по каждому блоку рис.5.

Блок центрального процессора, память и шины системы

“Сердцем” всей МП системы является микропроцессор (МП) Z80 (или его отечественный аналог – КР1856ВМ1).

Вкратце опишем используемые в МП системе выводы микропроцессора.

Сигналы, которые активны в нуле, будем отмечать суффиксом “#”.

- CLK – вход тактовой частоты 4 МГц;

- RESET# – вход сброса (активен в нуле);

- MREQ# – выход запроса памяти. Нулевое состояние свидетельствует, что микропроцессор обращается к памяти для чтения или записи;

- IORQ# – выход запроса портов ввода/вывода. Нулевое состояние означает, что идет обращение к портам;