Kirish. I. Bob. Robot tizimlarining drayvlari uchun dc motorini mikroprotsessorli boshqarish modeli

Mikroprotsessorga asoslangan DC Dvigatel tezligini boshqarish tizimi





Ilmiy-texnika taraqqiyotining hozirgi bosqichining xarakterli xususiyatlaridan biri mikroelektronikadan foydalanishning ko'payishidir. Hozirgi vaqtda boshqaruv va boshqaruvni avtomatlashtirish muammolarini hal etish imkonini beruvchi mikroprotsessorlarni joriy etishga alohida e’tibor qaratilmoqda. Mikroprotsessorlarni muayyan vazifaning o'ziga xos xususiyatlariga moslashtirish, asosan, tegishli dasturiy ta'minotni ishlab chiqish orqali amalga oshiriladi, keyinchalik u mikrokontrollerning tashqi yoki ichki xotirasiga kiritiladi. Mikroprotsessorlar, mikroprotsessor komplektlari va mikrokompyuterlar negizida turli axborot-o'lchov tizimlari, diagnostika tizimlari, boshqaruv va avtomatlashtirish tizimlari, mashinalar, apparatlar, jarayonlar va boshqalarni boshqarishning avtomatlashtirilgan tizimlari yaratilgan. Ushbu tizimlarni ishlab chiqish va ishlatish amaliyoti ularning yuqori samaradorligini ko'rsatdi, bu esa asbob-uskunalar va apparatlarning ish unumdorligini oshirishda, texnologik qurilmalarning ishonchliligini oshirishda, energiya va moddiy resurslar sarfini kamaytirishda namoyon bo'ladi. Boshqarish va monitoring tizimlarida mikroprotsessorlar va mikrokompyuterlardan foydalanish sifat jihatidan yangi bosqichga chiqish imkonini beradi, chunki u ilgari avtomatlashtirish uchun mos bo'lmagan jarayonlar va ob'ektlarning keng sinfini avtomatlashtirish imkonini beradi. 1. Dizayn ob'ektining tavsifi Ushbu kurs loyihasida doimiy to'g'ridan-to'g'ri dvigatelning (DC) aylanish tezligi uchun mikroprotsessorni boshqarish tizimini (MPU) loyihalash kerak. MPU DPT tizimi quyidagi funktsiyalarni bajarishi kerak: dvigatelning belgilangan aylanish tezligini saqlash; joriy vosita tezligini ko'rsatish.
MPU DPT ni amalga oshirish uchun quyidagi qurilmalar kerak bo'ladi: bitta chipli mikrokompyuter; tezlik sensori (Hall effektida); suyuq kristall indikator (LCD); klaviatura; IGBT tranzistor haydovchi. Mikrokompyuter (mikrokontroller) butun sxemani nazorat qilishni ta'minlaydi va shunga mos ravishda barcha ko'rsatilgan funktsiyalarni bajarishga imkon beradi, ya'ni. Mikrokontroller butun qurilmaning asosidir. Tezlik sensori dvigatel milining aylanish tezligini, undan olingan ikkita raqamli signal orasidagi vaqtni o'lchash orqali aniqlash uchun ishlatiladi. LCD va klaviatura sizga dvigatelning aylanish tezligini ko'rsatish va sozlash imkonini beradi va IGBT tranzistorini boshqarish drayveri va IGBT tranzistorining o'zi DPT tezligini impuls kengligi modulyatsiyasi (PWM) orqali boshqarishga imkon beradi. MPU strukturaviy funksional diagrammasining asosi (2.1-rasm) algoritmni amalga oshirishning apparat-dasturiy usuli bo'lib, u ham dasturiy, ham apparat vositalarini ishlab chiqishni nazarda tutadi. Bu mikroprotsessorga asoslangan dastur mantig'iga ega bo'lgan boshqaruv qurilmalarini qurishni o'z ichiga oladi. Ushbu parametr katta integral mikrosxemalardan (LSI) himoya vositalarini jihozlashda foydalanishning keng imkoniyatlarini o'z ichiga oladi va ishlab chiqilgan apparat va dasturiy ta'minot qurilmalarini hal qilinayotgan vazifalarning xususiyatlari bilan eng yaxshi moslashtirish imkonini beradi.
Markaziy tugun sifatida turli mikroprotsessorlar va mikrokontrollerlardan foydalanish mumkin, masalan, I8086 mikroprotsessorlari, PIC-kontrollerlar, MCS - 51 oilasi.Agar mikroprotsessor ishlatilsa, ko'p sonli ramka LSIlarini ulash kerak bo'ladi. Shuning uchun markaziy mikroprotsessorning ishlashi uchun zarur bo'lgan barcha tugunlarni bitta chipda birlashtirgan mikrokontrollerdan foydalanish yanada oqilona. Ushbu qurilmada boshqaruv elementi sifatida Philips® bitta chipli mikrokompyuter 80C552 ishlatiladi. Ushbu matritsa Intelning mashhur 8051 mikrokontroller yadrosi va tizimini o'z ichiga oladi, lekin o'rnatilgan apparat va ilovalarning moslashuvchanligi jihatidan ancha ustundir. Uskunalardan biz o'rnatilgan analog-raqamli konvertor (ADC) va analog kalit mavjudligini qayd etishimiz mumkin. Shuni ham ta'kidlash kerakki, ushbu mikrokontroller tashqi ROMni talab qiladi. Crystal 80C552 quyidagi xususiyatlarga ega: . ko'rsatmalar to'plami va 8051 arxitekturasi.Tashqi tezkor ROMdan foydalanganda 30 MGts gacha bo'lgan kristallardan foydalanishga imkon beradi. Qo'zg'alish chastotasining pastki chegarasi 1,2 MGts; . ichki operativ xotira - 256 bayt, SFR boshqaruv registrlarini hisobga olmaganda; . 64 kb gacha bo'lgan tashqi ROM va bir xil miqdordagi qo'shimcha tashqi ma'lumotlar xotirasidagi avtobusdagi manzillar; . 8051 dan standart arxitekturaning ikkita 16-bitli T0 va T1 taymerlari; . qo'shimcha (ortiqcha ikkita standart) 16-bitli taymer T2, 4 ta o'rnatilgan o'qish davri va 3 ta tezlikda taqqoslash registrlari bilan birlashtirilgan. Qulflash bloki bir vaqtning o'zida diskret signallarning 4 diagrammasi bo'yicha intervallarni apparat bilan o'lchash imkonini beradi. Taqqoslash tugunlari bir vaqtning o'zida 8 tagacha diskret signallarning diagrammalarini ishlab chiqarish imkonini beradi; . 8-kanalli multipleksor va kirish namunasi va ushlab turish sxemasi bilan 10-bitli ADC. O'tkazish vaqti 16 MGts kvarts chastotasida 37,5 mks. Yo'naltiruvchi kuchlanish tashqi manba tomonidan o'rnatiladi. Analog sxemalar raqamli davrlardan ajratilgan quvvat kirishlari, shuningdek Avdd va analog umumiy Avss. Bu shovqinni sezilarli darajada kamaytirish imkonini beradi. Umumiy Avss ma'lum bir sxema uchun optimal nuqtada raqamli umumiy Vss ga tashqaridan ulangan bo'lishi kerak (oqim kuchlanishi tufayli impuls shovqinini kamaytirish). Avdd musbat quvvati kristallning raqamli davrlarining quvvat darajasidan 0,7 V dan oshmasligi kerak. U vaqtinchalik shovqindan filtrlanishi kerak. Shaklda. 3.1.1 ba'zi Vin signal manbasini ADCx analog multipleksorining 8 ta kirishidan biriga ulash sxemasini ko'rsatadi. mikrokontroller xotira dasturi stabilizatori 3.1.1-rasm. O'rnatilgan ADC ning quvvat manbai sxemasi Bu erda kristall va mos yozuvlar kuchlanishlarining analog davrlarining quvvat manbaini oddiy RC filtrlash amalga oshiriladi. Himoya 80S552 kirish diodlari yordamida Vin kirishida tasodifiy kuchlanish paydo bo'lganda elektr uzilishidan ta'minlanadi. ADC ning eng yaxshi dinamik diapazoni mos yozuvlar kuchlanishlarining qiymatlari bilan berilgan + AVref = AVdd va - AVref = AVss ga teng mos yozuvlar kuchlanish qiymatlarini beradi. Bunday holda, mos yozuvlar kuchlanishlari belgilangan chegaralardan 0,2 V dan oshmasligi kerak. . dasturiy ta'minot bilan sozlanishi takrorlash davriga ega ikkita mustaqil 8 bitli PWM generatorlari (DAC chiqishi sifatida foydalanish mumkin); . beshta standart I/U portlari. Ulardan ikkitasi mikroprotsessor avtobusi sifatida ishlatiladi, qolganlari esa muqobil funktsiyalarga ega; . qo'riqchi taymer T3. 80C552 belgisi 3.1.2-rasmda ko'rsatilgan. 3.1.2-rasm 80C552 belgisi 3.1-jadval. kristallning 80C552 xulosalarini
MPU DPT ni amalga oshirish uchun quyidagi qurilmalar kerak bo'ladi: bitta chipli mikrokompyuter; tezlik sensori (Hall effektida); suyuq kristall indikator (LCD); klaviatura; IGBT tranzistor haydovchi. Mikrokompyuter (mikrokontroller) butun sxemani nazorat qilishni ta'minlaydi va shunga mos ravishda barcha ko'rsatilgan funktsiyalarni bajarishga imkon beradi, ya'ni. Mikrokontroller butun qurilmaning asosidir. Tezlik sensori dvigatel milining aylanish tezligini, undan olingan ikkita raqamli signal orasidagi vaqtni o'lchash orqali aniqlash uchun ishlatiladi. LCD va klaviatura sizga dvigatelning aylanish tezligini ko'rsatish va sozlash imkonini beradi va IGBT tranzistorini boshqarish drayveri va IGBT tranzistorining o'zi DPT tezligini impuls kengligi modulyatsiyasi (PWM) orqali boshqarishga imkon beradi. MPU strukturaviy funksional diagrammasining asosi (2.1-rasm) algoritmni amalga oshirishning apparat-dasturiy usuli bo'lib, u ham dasturiy, ham apparat vositalarini ishlab chiqishni nazarda tutadi. Bu mikroprotsessorga asoslangan dastur mantig'iga ega bo'lgan boshqaruv qurilmalarini qurishni o'z ichiga oladi. Ushbu parametr katta integral mikrosxemalardan (LSI) himoya vositalarini jihozlashda foydalanishning keng imkoniyatlarini o'z ichiga oladi va ishlab chiqilgan apparat va dasturiy ta'minot qurilmalarini hal qilinayotgan vazifalarning xususiyatlari bilan eng yaxshi moslashtirish imkonini beradi.

Markaziy tugun sifatida turli mikroprotsessorlar va mikrokontrollerlardan foydalanish mumkin, masalan, I8086 mikroprotsessorlari, PIC-kontrollerlar, MCS - 51 oilasi.Agar mikroprotsessor ishlatilsa, ko'p sonli ramka LSIlarini ulash kerak bo'ladi. Shuning uchun markaziy mikroprotsessorning ishlashi uchun zarur bo'lgan barcha tugunlarni bitta chipda birlashtirgan mikrokontrollerdan foydalanish yanada oqilona. Ushbu qurilmada boshqaruv elementi sifatida Philips® bitta chipli mikrokompyuter 80C552 ishlatiladi. Ushbu matritsa Intelning mashhur 8051 mikrokontroller yadrosi va tizimini o'z ichiga oladi, lekin o'rnatilgan apparat va ilovalarning moslashuvchanligi jihatidan ancha ustundir. Uskunalardan biz o'rnatilgan analog-raqamli konvertor (ADC) va analog kalit mavjudligini qayd etishimiz mumkin. Shuni ham ta'kidlash kerakki, ushbu mikrokontroller tashqi ROMni talab qiladi. Crystal 80C552 quyidagi xususiyatlarga ega: . ko'rsatmalar to'plami va 8051 arxitekturasi.Tashqi tezkor ROMdan foydalanganda 30 MGts gacha bo'lgan kristallardan foydalanishga imkon beradi. Qo'zg'alish chastotasining pastki chegarasi 1,2 MGts; . ichki operativ xotira - 256 bayt, SFR boshqaruv registrlarini hisobga olmaganda; . 64 kb gacha bo'lgan tashqi ROM va bir xil miqdordagi qo'shimcha tashqi ma'lumotlar xotirasidagi avtobusdagi manzillar; . 8051 dan standart arxitekturaning ikkita 16-bitli T0 va T1 taymerlari; . qo'shimcha (ortiqcha ikkita standart) 16-bitli taymer T2, 4 ta o'rnatilgan o'qish davri va 3 ta tezlikda taqqoslash registrlari bilan birlashtirilgan. Qulflash bloki bir vaqtning o'zida diskret signallarning 4 diagrammasi bo'yicha intervallarni apparat bilan o'lchash imkonini beradi. Taqqoslash tugunlari bir vaqtning o'zida 8 tagacha diskret signallarning diagrammalarini ishlab chiqarish imkonini beradi; . 8-kanalli multipleksor va kirish namunasi va ushlab turish sxemasi bilan 10-bitli ADC. O'tkazish vaqti 16 MGts kvarts chastotasida 37,5 mks. Yo'naltiruvchi kuchlanish tashqi manba tomonidan o'rnatiladi. Analog sxemalar raqamli davrlardan ajratilgan quvvat kirishlari, shuningdek Avdd va analog umumiy Avss. Bu shovqinni sezilarli darajada kamaytirish imkonini beradi. Umumiy Avss ma'lum bir sxema uchun optimal nuqtada raqamli umumiy Vss ga tashqaridan ulangan bo'lishi kerak (oqim kuchlanishi tufayli impuls shovqinini kamaytirish). Avdd musbat quvvati kristallning raqamli davrlarining quvvat darajasidan 0,7 V dan oshmasligi kerak. U vaqtinchalik shovqindan filtrlanishi kerak. Shaklda. 3.1.1 ba'zi Vin signal manbasini ADCx analog multipleksorining 8 ta kirishidan biriga ulash sxemasini ko'rsatadi.

2.