Файл: Н.П. Курышкин Программирование микроконтроллера MKП-1.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.06.2024

Просмотров: 40

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Министерство образования Российской Федерации

Кузбасский государственный технический университет

Кафедра прикладной механики

ПРОГРАММИРОВАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА МКП-1

Методические указания к лабораторной работе по программированию и управлению промышленных роботов

для студентов специальности 210200 – Автоматизация технологических процессов и производств

Составитель Н.П. Курышкин

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 3 от 20.11.2000

Рекомендованы к печати учебнометодической комиссией специальности 210200 Протокол №283 от 22.11.2000

Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса КузГТУ

Кемерово 2001

1

ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Цель работы - изучение устройства и освоение методики программирования микроконтроллера МКП-1, входящего в состав промышленного робота ЦПР-1П,

При выполнении работы необходимо изучить функциональные схемы микроконтроллера во всех режимах его работы, органы управления и порядок программирования микроконтроллера. Кроме этого, для предложенного преподавателем варианта задачи необходимо составить программу работы промышленного робота, ввести эту программу в память микроконтроллера и проверить её пробным запуском.

Работа рассчитана на два часа.

ОПИСАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ

Микроконтроллер МКП-1 предназначен для управления манипулятором промышленного робота и представляет собой цикловую систему, работающую по временному, путевому или совмещенному принципам.

Микроконтроллер выполняет следующие программируемые функции:

-управление выходами на исполнительные устройства манипулятора;

-приём информации от датчиков состояния технологического оборудования;

-формирование выдержек времени;

-управление счётчиками;

-обращение к подпрограммам;

-организация условных и безусловных переходов по программе.

Микроконтроллер обеспечивает следующие режимы работы:

1) под управлением программы, записанной в память (автоматическое управление);

2)под управлением команд, поданных с пульта управления (ручное управление);

3)пошаговое выполнение программы;

4)запись программ в память (программирование);

5)просмотр программы (вывод на индикацию содержимого памяти).


2

Микроконтроллер сконструирован по модульному принципу (рис. 3). Основным модулем является микропроцессор. Он осуществляет сбор, цифровую обработку и вывод информации в соответствии с исполнительной программой. Исполнительная программа записана в перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) модуля памяти (МП). Она является неотъемлемой частью микроконтроллера, невидимой и недоступной для пользователя. Её назначение – преобразование инструкций в последовательность кодов машинного языка. Инструкции могут быть введены оператором с пульта управления или поступать от управляющей программы. Управляющая программа написана пользователем в кодах команд входного языка (описание системы команд приведено ниже) и обеспечивает выполнение заданного алгоритма управления манипулятором и внешним оборудованием. Программа размещается в модулях энергонезависимого запоминающего устройства (ЭНЗУ). Пульт управления (ПУ) совместно с модулем управления (МУ) составляют технические средства общения оператора с микроконтроллером. Пульт управления включает в себя клавиатуру и однострочный дисплей. Клавиатура служит для ввода команд и управления режимом работы микроконтроллера. Однострочный дисплей предназначен для отображения контролируемой оператором информации. Модуль управления обеспечивает сопряжение ПУ с внутренней магистралью обмена информацией микроконтроллера. Модуль вводавывода обеспечивает связь модуля микропроцессора с манипулятором,

технологическим оборудованием и ЭВМ верхнего уровня.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В каждый текущий мо-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мент времени

микрокон-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ввод-вывод

 

 

 

 

 

 

ЭНЗУ

 

 

троллер может находиться

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в одном из пяти режимов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Управляющая прогр.

 

 

 

 

 

 

 

 

работы:

АВТОМАТИЧЕ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СКОМ, РУЧНОМ, ПО-

 

 

 

 

 

 

Исполнит.

 

 

ОЗУ

 

 

 

Микропроцессор

 

 

 

МП

ШАГОВОМ,

ВВОДА

 

 

 

прогр.

 

 

 

 

ПРОГРАММЫ

и

ПРО-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПЗУ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СМОТРА ПРОГРАММЫ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1. Структура микроконтроллера в

Режимы

отображаются на

 

режиме АВТОМАТИЧЕСКИЙ

 

 

пульте

управления

свето-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

выми индикаторами А, Р,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ш, ВП, ППсоответственно.

Рассмотрим структуры микроконтроллера в каждом из режимов.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Режим работы АВТО-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МАТИЧЕСКИЙ

(рис.1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ввод-вывод

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

является основным и при-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

меняется для

управления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

технологическим оборудо-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ванием и манипулятором в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОЗУ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Микропроцессор

 

 

Исполнит.

 

 

 

 

МП

 

 

соответствии с управляю-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прогр.

 

 

ПЗУ

 

 

 

 

 

 

 

 

щей программой, храни-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мой в ЭНЗУ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Код команды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

режиме

РУЧНОЙ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МУ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(рис. 2) необходимая ко-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

манда

набирается опера-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тором на клавиатуре ПУ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Клавиатура

 

 

 

 

 

ПУ

 

 

 

 

 

Дисплей

 

 

 

 

 

 

Микропроцессор

под

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

управлением

 

исполни-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ввод команды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Код команды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тельной программы счи-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2. Структура микроконтроллера в

 

 

тывает коды нажатых кла-

 

 

 

 

виш, формирует из них

 

 

режиме РУЧНОЙ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

код команды и через мо-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дуль ввода-вывода посы-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лает их на исполнение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вводимая

информация

 

 

 

 

 

Ввод-вывод

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭНЗУ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

отображается

на

дисплее

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Управляющ. прогр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПУ. При этом содержимое

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

счетчика команд,

который

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Микропроцессор

 

Исполнит.

 

 

 

ОЗУ

 

МП

 

 

 

размещен в ОЗУ, не изме-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прогр.

 

 

 

ПЗУ

 

 

 

 

 

 

 

 

няется и не индицируется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПОШАГОВЫЙ

режим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шаг операции Адрес и код команды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

работы

микроконтроллера

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МУ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(рис. 3) является эффек-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тивным средством отладки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

управляющих программ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Клавиатура

 

 

 

 

 

 

ПУ

 

 

 

 

Дисплей

 

 

 

 

 

 

 

В этом режиме каждое на-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

жатие

клавиши заставляет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шаг операции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Адрес и код

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

микропроцессор

выбрать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

команды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

из ОЗУ и послать на выполне-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.3. Структура микроконтроллера в

 

 

 

 

 

 

ниеочереднуюкоманду.

 

 

режиме ПОШАГОВЫЙ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис.4. Структура микроконтроллера в режиме ВВОД ПРОГРАММЫ

4

ЭНЗУ

Код команды

ОЗУ Микропроцессор Исполнит. МП

прогр. ПЗУ

Код команды

Адрес и код команды

 

МУ

Клавиатура ПУ Дисплей

Ввод команды

Адрес и код

 

команды

 

Затем микропроцессор модифицирует содержимое счетчика команд и переходит в режим ожидания. В паузах между выполнением команд микропроцессор выводит на индикацию адрес и содержимое ячейки ЭНЗУ, хранящей команду, которая будет выполняться на следующем шаге.

Режим ВВОД ПРОГРАММЫ (рис.4) используется для записи кодов команд управляющей программы в ЭНЗУ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Процессор

взаимодейст-

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭНЗУ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вует с

ПУ

аналогично

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Код команды

 

 

 

 

 

 

режиму РУЧНОЙ. Одна-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ко сформированный код

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Микропроцессор

Исполнит.

 

 

 

 

ОЗУ

 

МП

команды не выполняется,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прогр.

 

 

 

 

ПЗУ

 

 

а записывается в ЭНЗУ.

 

 

 

 

 

 

 

 

Адрес и код

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По окончании пересылки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шаг операции

 

команды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

каждой

команды

содер-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МУ

 

 

 

 

 

 

жимое счетчика

команд

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

увеличивается

на

единицу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вводимая

информация со-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вместно с текущим значени-

 

 

Клавиатура

 

 

 

ПУ

 

 

 

Дисплей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ем счетчика команд отобра-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Адрес и код

 

 

Шаг операции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

жаетсяна дисплее ПУ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

команды

 

Структура техниче-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.5. Структура микроконтроллера в

ских средств микрокон-

 

режиме ПРОСМОТР ПРОГРАММЫ

 

троллера в режиме ПРО-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СМОТР

ПРОГРАММЫ

(рис. 5) аналогична режиму ВВОД ПРОГРАММЫ. Однако направление прохождения информации противоположно. В соответствии с адресом ячейки ЭНЗУ, записанном в счетчике команд, процессор производит


5

считывание содержащейся в этой ячейке информации и вывод ее на индикацию совместно с текущим значением счетчика команд. Содержимое счетчика команд модифицируется и процессор переходит в режим ожидания нажатия какой-либо клавиши. Режим используется для контроля оператором управляющей программы, хранящейся в ЭНЗУ.

ПРОГРАММИРОВАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА

Управление промышленным роботом и технологическим оборудованием осуществляется в соответствии с управляющей программой, которая состоит из последовательности команд. При вводе управляющей программы с клавиатуры и выводе информации на дисплей используется шестнадцатиричная система счисления. Команда микроконтроллера делится на два поля длиной по восемь двоичных разрядов

(рис. 6).

 

 

N3

 

 

N2

 

 

 

 

N1

 

 

 

N0

 

7

6

5

4

3

2

1

0

7

6

5

4

3

2

1

0

 

 

Код операции

 

 

 

 

 

 

Операнд

 

 

 

 

 

 

Рис. 6. Формат команды микроконтроллера

 

 

 

Первое поле, код операции, представляет собой двухразрядное шестнадцатиричное число (N3 и N2), говорящее о том, какое действие нужно выполнить. Второе поле, операнд, дает необходимую информацию для выполнения этого действия (числа N1 и N0). Каждый шестнадцатиричный символ N3, N2, N1, N0 кодируется в соответствии с табл. 1.

Все управляющие программы хранятся в ЭНЗУ, которое состоит из четырех модулей. Объем каждого модуля позволяет записать 256 команд управляющей программы. Каждый модуль, в свою очередь, делится на две страницы по 128 команд. Каждая страница имеет свой не-

изменный базовый адрес – 08, 09, 0А, 0В, 0С, 0D, 0E, 0F. Имя базового адреса и значение счетчика команд представляют собой адрес команды. Например, адрес команды 090А говорит о том, что данная команда