Файл: КомсомольскийнаАмуре государственный университет.pdf

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Комсомольский-на-Амуре государственный университет»
Факультет энергетики и управления
Кафедра «Электропривод и автоматизация промышленных установок»
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА по дисциплине «Микропроцессорные устройства систем управления»
Студент группы 9ЭПба-1
Н.Д. Запорожский
Преподаватель
В.А. Егоров
2023
Егоров
Владислав Алексеевич
30.01.2023 Зачтено
ЭПАПУ

Содержание
Введение
3 1. Задание
4 2. Разработка алгоритма работы
5 3. Описание системы управления
6 4. Управляющая программа
7 5. Модель системы управления в программе Proteus
9
Заключение
10
Список используемых источников
11

3
Введение
Корпорация Atmel (США) хорошо известна как на мировом, так и Российском рынке электронных компонентов и является одним из признанных мировых лидеров в разработке и производстве сложных изделий современной микроэлектроники – устройства энергонезависимой памяти, высокого быстродействия и минимального удельного энергопотребления, микроконтроллеров общего назначения и микросхем программируемой логики.
AVR – микроконтроллеры, пожалуй, одно из самых интересных направлений, развиваемых корпорацией Atmel. Они представляют собой мощный инструмент для создания современных высокопроизводительных и экономичных контроллеров многоцелевого назначения, в том числе и встраиваемых. Можно считать, что AVR – постепенно становится еще одним индустриальным стандартом среди 8-ми разрядных микроконтроллеров общего назначения.
Разработаем систему стабилизации температуры в помещении на базе AVR – контролера.

4
1. Задание
Составить управляющую программу для микроконтроллера, управляющего разливом воды.
Рисунок 1. Автомат газированной воды
Алгоритм работы
1.
При поступлении в монетоприемник монеты 1 рубль и нажатии на кнопку «вода» автомат наливает стакан обычной воды, открывая заслонку
Z1.
2.
При поступлении в монетоприемник монеты 2 рубля и нажатии на кнопку «вода с газом» автомат наливает стакан газированной воды, открывая заслонки Z1 и Z2.
3.
При поступлении в монетоприемник монеты 5 рублей и нажатии на кнопку «вода с сиропом» автомат наливает стакан воды с сиропом, открывая заслонки Z1, Z2 и Z3.
Вода
Газ
Сироп
Z1
Z2
Z3

5
2. Разработка алгоритма работы
Разработаем алгоритм функционирования для микроконтроллера разлива воды согласно заданию.
1.
Получение кода с монетоприемника.
2.
Если поступила монета в монетоприемник один рубль, открывается заслонка Z1.
3.
Если поступила монета в монетоприемник в 2 рубля, открывается заслонка Z1 и Z2.
4.
Если поступила монета в монетоприемник в 5 рублей, открывается заслонка Z1, Z2, Z3.
Блок схема программы управления, согласно разработанному алгоритму представлена на рисунке 2.
Рисунок 2. Блок-схема программы

6
3. Описание системы управления
Система управления реализована на базе микроконтроллера ATmega
128. ATmega 128 – 8-ми разрядная однокристальная микроЭВМ, выполненная на базе AVR RISC – архитектуры, с электрически программируемой флэш – памятью объемом 129 Кбайт, ОЗУ объемом
4 Кбайт. Количество регистров процессора – 32.
Частота тактовых импульсов генератора определяется кварцевым резонатором (Q1) подключенного к его выходам Х1 и Х2.
Назначение портов микроконтроллера согласно заданию.
Таблица 1. PORT D выдача сигналов управления приводу движения
D0 1 – включить заслонку Z1 0 – включить заслонку Z1
D1 1 – включить заслонку Z2 0 – включить заслонку Z2
D2 1 – включить заслонку Z3 0 – включить заслонку Z3
Управляющие слова:
0b00000000 – закрыть все заслонки;
0b00000001 – открыть заслонку Z1;
0b00000011 - открыть заслонку Z1, Z2;
0b00000111 - открыть заслонку Z1, Z2, Z3;
PINA – настроен на ввод монетоприемника.

7
4. Управляющая программа
В начале программы объявляются переменные, константы, происходит настройка адреса стека, настраиваются порты ввода-вывода. Дальнейшая работа программы происходит согласно алгоритму.
Таблица 2. Алгоритм работы программы
Метка
Команда
Пояснение
.include “m128def.inc”
LDI R16,0b00000000
OUT DDRA,R16
LDI R16,0b00000111
OUT DDRD,R16
Ссылка на библиотеку AVR
Загружаем вывод в регистр R16
Выводим содержимое R16 в порт А
Загружаем регистр R16
Выводим содержимое R16 в порт D
START:
IN R16,PIND
ANDI R20,0b00000111
CPI R20,0b00000000
BREQ off_all
CPI R20,0b00000001
BREQ W
CPI R20,0b00000010
BREQ W_G
CPI R20,0b00000101
BREQ W_G_S
Метка начала работы программы
Опрашиваем порт А, байт из порта
Сравниваем полученные показания с «0»
При совпадении результата переходим на метку OFF_ALL
Сравниваем полученные показания с 1 руб
При совпадении результата переходим на метку «W»
Сравниваем полученные показания с 2 руб
При совпадении результата переходим на метку «W_G»
Сравниваем полученные показания с 5 руб
При совпадении результата переходим на метку «W_G_S»
OFF_ALL:
LDI R21,0b00000000
OUT PORTD,R21
RJMP START
Метка выключить все
Загрузить управляющее слово «выкл. все» в регистр R21
Вывод из R21 на выход порта D
Вернуться к метке START
W:
LDI R22,0b00000001
OUT PORTD,R22
RJMP START
Метка включить заслонку Z1
Загрузить управляющее слово «вкл. за- слонку Z1» в регистр R22
Вывод из R22 на выход порта D
Вернуться к метке START

8
W_G:
LDI R23,0b00000011
OUT PORTD,R23
RJMP START
Метка включить заслонку Z1, Z2
Загрузить управляющее слово «вкл. за- слонку Z1, Z2» в регистр R23
Вывод из R23 на выход порта D
Вернуться к метке START
W_G_S:
LDI R24,0b00000111
OUT PORTD,R24
RJMP START
Метка включить заслонку Z1, Z2, Z3
Загрузить управляющее слово «вкл. за- слонку Z1, Z2, Z3» в регистр R24
Вывод из R24 на выход порта D
Вернуться к метке START

9
5. Модель системы управления в программе Proteus
Рисунок 3. Схема модели системы управления

10
Заключение
В процессе проектирования была разработана система разлива воды на основе микроконтроллера ATmega128:
1.
Составлен алгоритм работы системы управления.
2.
Разработана принципиальная схема микропроцессорной системы.
3.
Создана программа управления согласно алгоритму работы и схемы подключения датчиков и исполнительных устройств.
4.
Рассмотрены методы проектирования и отладки электронной аппаратуры, а также способы управления техническим объектом с применением микроконтроллера.
5.
Получены инженерные навыки по составлению программ для управления и контроля за ходом технологического процесса.

11
Список использованных источников
1.
Егоров В.А. Микропроцессорные средства в электроприводах и технологических комплексах: Учебное пособие. Комсомольск-на-Амуре:
ГОУВПО «Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т», 2004. – 54 с.
2.
Ревич
Ю.
В.
Практическое программирование микроконтроллеров AtmelAVR на языке ассемблера / Ю. В. Ревич. – СПб.:
БХВ−Петербург, 2008.− 384 с.:ил. –(Аппаратные средства)
3.
Евстифеев А. В.
Микроконтроллеры AVR семейства Mega.
Руководство пользователя / А. В. Евстивеев. – М. : Издательский дом
‹‹Додека-XXI››, 2007. – 592 с.
4.
Atmel Corporation 8-bit RISC Microcontrollers Data Book, 1997;
5.
Atmel Corporation 8-bit Microcontrollers Data Book, 1999;
6.
AVR Assembler User Guide;
7.
Водовозов А.М., Микроконтроллеры для систем автоматики:
Учебное пособие. – Вологда: ВоГТУ, 2002. – 123 с.
8.
Китаев Ю.В. Основы программирования микроконтроллеров
ATMega128 и 68hc908: Учебное пособие. М., 2007. – 107 с.