Курсовая работа: Микропроцессоры и микро-ЭВМ в РЭС
Курсовая работа: Микропроцессоры и микро-ЭВМ в РЭС
О. В. Байдакова
Московская государственная академия приборостроения и информатики
Москва, 2001
Текст задания. Разработать автоматизированную систему отбраковки резисторов на производстве. Изготовленные резисторы необходимо рассортировать по допускам и поместить в отдельные контейнеры. Управление операциями по сортировке осуществляется роботом, который берет очередной резистор и помещает его в зажим, он же после измерения сопротивления вынимает его и кладет в соответствующий контейнер. Измерение сопротивления проводиться на основе измерения напряжения на резисторе при прохождении через него известного тока, т. е. Rизм.=Uизм./Iэталон. Управление роботом и измерениями осуществляется МПС. Ее функции следующие:
Выдача команды роботу на установку резистора;
Проверка, установлен ли резистор;
Проведение измерения сопротивления резистора;
Команда роботу снять резистор и поместить его в заданный контейнер.
Необходимо предусмотреть включение режима “эталонный резистор”- т. е. Измерение и занесение в память номинального значения при смене партии резисторов. Нужно выбрать значение “эталон” для данного номинала резистора, чтобы выходное напряжение измерителя соответствовало диапазону входных напряжений АЦП. Необходимо в памяти подсчитать число резисторов, попавших в каждый контейнер. Предусмотреть зажигание светодиода “вне допуска” при измеренном сопротивлении резистора, которое не входит в самый широкий заданный допуск.
Исходные данные для проектирования:
Количество полей допуска: 2
Диапазон номиналов резисторов: 1…100Ом
Поля допуска: 5 и 10 %
Вид микропроцессорной системы: К1816ВЕ48
Введение
В данной курсовой работе описывается отбраковка резисторов на производстве. Резисторы сортируются по допускам и раскладываются в соответствующие контейнеры. Если сопротивление не входит ни в один диапазон допуска, он помещается в отдельный контейнер и включает сигнал, что попался брак. Система построена на микропроцессоре К1816ВЕ48.
Измерение сопротивления производиться посредством измерения падения напряжения на исследуемом резисторе при пропускании через него фиксированного тока.
Работает система следующим образом:
В некоторый момент времени процессор подает роботу команду установить резистор и начинает ждать. Робот, когда установит резистор в измеряющее устройство, сигнализирует об этом процессору. Процессор выходит из режима ожидания и выдает команду начать преобразование и снова начинает ждать. АЦП, завершив преобразования падения напряжения на измеряемом резисторе в цифровой код, подает сигнал процессору. Процессор считывает с АЦП цифровой код и приступает к сравнению его с записанным в память эталонным сопротивлением. В результате вычислений процессор определяет к какой группе по отклонению от номинала относится измеряемый резистор и выдает соответствующую команду роботу- поместить резистор в один из пяти контейнеров с отклонениями
Далее цикл повторяется сначала.
Предварительное распределение памяти
Предварительное распределение памяти в системе показано на рис. 2.1. Т. к. программа, управляющая системой скорее всего будет сравнительно небольшой, то она вся поместиться во внутреннем ПЗУ процессора (памяти компьютера), поэтому на рисунке изображена только эта память; внешние ПЗУ не нужны и поэтому распределение для них не показано.
Система будет обрабатывать сравнительно небольшой объем данных, поэтому показания на схеме распределения памяти данных область “ОЗУ данных” скорее всего останется незадействованной.
|
3FFh YYYh XXXh 000h |
Свободно |
3Fh 20h 1Fh 18h 17h 08h 07h 00h |
ОЗУ данных | |
| Банк регистров RB1 | ||||
| Подпрограмма | ||||
| 8-уровневый стек | ||||
| Программа, управляющая работой системы | ||||
| Банк регистров RB0 |
Память команд Память данных
3. АЛГОРИТМ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ.
Укрупненная структурная схема алгоритма программы, управляющей процессором, изображена на рис. 3.1.
При включении системы вначале она принудительно переходит в режим занесения эталонного сопротивления. Процессор считывает с АЦП значение сопротивления, записывает его в память и обнуляет все счетчики, в которых ведется учет резисторов с определенным допуском.
Далее следует установка и измерение сопротивления очередного резистора. Считанное с АЦП значение сопротивления подвергается обработке процессором и вычисляется процент отклонения сопротивления резистора от эталонного. В зависимости от значения этого отклонения процессором выдается команда роботу на размещение резистора в определенном контейнере и увеличение на единицу соответствующего счетчика резисторов.
Далее анализируется состояние переключателя “ЭТАЛОН”. Если он замкнут, то снова производится замена в памяти эталонного сопротивления и обнуление счетчиков. Если этот переключатель разомкнут, то система начинает обработку следующего резистора.
 |
|||
 |
|||
4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РЕСУРСОВ
В регистре R0 банка 0 находится текущее эталонное сопротивление. Остальные регистры банка 0 используются по мере надобности для хранения промежуточных результатов и временного сохранения содержимого аккумулятора.
В регистре R0 банка 1 находится счетчик количества резисторов с сопротивлением вне допуска.
В регистре R2 банка 1 находится счетчик количества резисторов с отклонением не более 10% от эталона.
В регистре R2 банка 1 находится счетчик количества резисторов с отклонением не более 10% от эталона.
В регистре R2 банка 1 находится счетчик количества резисторов с отклонением не более 10% от эталона.
В регистре R2 банка 1 находится счетчик количества резисторов с отклонением не более 10% от эталона.
В регистре R2 банка 1 находится счетчик количества резисторов с отклонением не более 10% от эталона.
Через вывод Р10 процессору сообщается режим работы:
сортировка резисторов по допускам;
смена эталонного сопротивления.
Через вывод Р20 роботу выдается команда “установить резистор”. Активное состояние – 1.
Через вывод Р21 роботу выдается команда положить резистор в контейнер “ВНЕ ДОПУСКА”. Активное состояние – 1.
Через вывод Р22 осуществляется запуск АЦП. Активное состояние – 0.
Через выводы Р25, Р26, Р27, Р28 и Р29 роботу выдается команда положить резистор в контейнер с допуском соответственно. Активное состояние – 1.
На вывод Т0 от робота поступает 1, если резистор установлен.
На вывод Т1 от АЦП поступает 1, когда данные готовы к считыванию.
Программа в памяти начинается с адреса 000h.
ПРОГРАММА РАБОТЫ СИСТЕМЫ.
| Адрес | Код | Количество циклов | Метка | Мнемоника | Комментарий | ||
|
000 002 003 004 008 00А 00С 00D 00F 010 011 12 013 015 017 018 019 01A 01B 01D 01E 020 021 023 024 026 027 028 02A 02B 02C 02D 02E 02F 030 031 032 033 034 035 037 038 03A 03B 03C |
14 70 A8 D5 D8 00 BA 00 BB 00 C5 14 70 33 17 68 AB 53 80 C6 1B FB 07 33 AB BC 64 FB BA 00 6B E6 24 1A EC 20 A9 97 BB 08 F9 F7 A9 FA F7 AA F8 33 17 6A A7 F6 38 F8 EB 2A F9 F7 A9 |
2 1 1 2 2 2 1 2 1 1 1 1 2 2 1 1 1 1 2 1 2 1 2 1 2 1 |
Change: Call Meas MOV R0.A SEL RB1 MOV R0, 00h MOV R2, 00h MOV R3, 00h SEL RB0 Work: CALL Meas CPL A. INC A ADD A, R0 MOV R3, A ANL A, 80H. JZ Mul. MOV A, R3 DEC A CPL A MOV R3, A. Mul: MOV R4, 64h MOV A, R3 MOV R2, 00h M1: ADD A, R3 JNC M2 INC R2 M2: DJNZ R4, M1 MOV R1, A CLR C MOV R3, 08h M3: MOV A, R1 RLC A MOV R1, A MOV A, R2 RLC A MOV R2, A MOV A, R0 CPL A. INC A ADD A, R2 CPL C JC M4 ADD A, R0 M4: DJNZ R3, М3 MOV A, R1 RLC A MOV R1, A |
;Вызов подпрограммы измерения сопротивления резистора ;Запомним в R0 эталонное сопротивление. ;Подключим банк регистров RB1. ;Обнуление счетчика ;Обнуление счетчика ;Обнуление счетчика ;Подключим банк регистров RB0. ;Измерение сопротивления резистора. ;Инвертирование содержимого аккумулятора ;А=А+1ÞА в дополнительном коде. ;Вычитаем из эталонного сопротивления измеренное: А=R0-А. ;Спасаем А регистре R3 ;Проверяем знаковый бит ;Если А>0, то переходим на метку Mul ;Восстановим содержимое А. ;А=А-1 ;Инвертирование А; А- в прямом коде. ;Сохраним содержимое А ;В R4- число повторений цикла- 10010 ;В аккумуляторе- разность между измеренным и эталонным ;сопротивлениями, взятая по модулю. ;Обнуление регистра R2 ;А=А+R3. ;Если А+R3£FFh, то переходим на М2. ;Учитываем перенос (А+R3>FFh). ;Уменьшаем счетчик цикла. Если R4>0- повторяем цикл. ;Копируем аккумулятор в регистр R1 ;После умножения в регистре R1 будет младший байт ;произведения, в R2- старший, т. е. R2R1=½Nэт-N½*100. ;Разделим содержимое этой пары регистров на содержимой ;регистра R0 (эталон). ;Обнуляем флаг переноса. ;Счетчик цикла. ;ВА- младший байт произведения. ;Циклический сдвиг влево через флаг переноса. ;R1=А ;ВА- младший байт произведения. ;Циклический сдвиг влево через флаг переноса ;R2=А ;ВА- эталонное вопротивление (делитель). ;Инвертирование содержимого аккумулятора А=А+1Þ А в дополнительном коде ;А=R2-А ; Инвертирование флага переноса ;Если флаг С установлен, переходим на М4. ;А=А+ R0 ;Уменьшаем счетчик цикла. Если R3>0, то повторяем цикл. ;А=R1 ;циклический сдвиг влево через флаг переноса. ; В R1- результат деления, т. е. отклонение в процентах измеренного сопротивления от эталонного. ;проверка на принадлежность к группе по допуску. |
|||
|
03D 03F 041 042 043 044 046 047 049 04A 04C 04E 04F 050 051 053 054 056 057 058 059 05B 05C 05E 05F 060 062 |
03 F6 E6 49 D5 18 C5 23 06 3A 04 5C F9 03 FB E6 56 D5 1A C5 23 44 3A 04 5C D5 1B C5 23 24 3A 23 04 3A 09 12 00 04 0D |
2 2 1 1 1 2 2 2 1 2 2 1 1 1 2 2 2 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 |
P 10: P 5: Mode: |
ADD JNC SEL IBC SEL MOV OUTL JMP MOV ADD JNC STL INC SEL MOV OUTL JMP SEL INC SEL MOV OUTL MOV OUTL IN JB0 JMP |
A. F6h P10 RB1 R0 RB0 A, 06h P2, A Mode A, R1 A, FBh P5 RB1 R2 RB0 A, 44h P2, A Mode RB1 R3 RB0 A, 24h P2, A A, 04h P2, A A, P1 Change Work |
;А=А-1010 ;Если А<1010, то переходим на Р10 ;Подключаем банк регистров RB1 ;Увеличиваем счетчик резисторов “ВНЕ ДОПУСКА” ;Подключаем банк регистров RB0 ;Устанавливаем 1-й и 2-й биты в единицу ;Команда роботу–положить резистор в контейнер “вне допуска” ;Пропускаем остальные отклонения ;A=R1 ;A=A–5 ;Если А<5, то переходим на Р5 ;Подключаем банк регисторов RB1 ;Увеличиваем счетчик резисторов с отклонением до 10% ;Подключаем банк регистров RB0 ;Устанавливаем в единицу 2–й и 6–й биты ;Команда роботу – положить резистор в контейнер “10%” ; Пропускаем отклонение 5% ; Подключаем банк регистров RB1 ;Увеличиваем счетчик резисторов с отклонением до 5% ; Подключаем банк регистров RB0 ; Устанавливаем в единицу 2–й и 5–й биты ; Команда роботу – положить резистор в контейнер “10%” ; Устанавливаем в единицу только 2–й бит ;Снимаем все активные сигналы с порта Р2 ;Читаем порт Р1 ;Нулевой бит установлен в единицу–команда смены эталона. ;Проверяем следующий резистор. |
|
|
070 072 073 075 077 079 07В 07С 07Е 07D |
23 05 3A 26 73 9A 00 8A 04 56 79 09 12 7B 08 83 |
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 |
Meas: W1: W2: W3: |
MOV OUTL JNT0 ANL ORL JT1 IN JB0 INS RET |
A, 05h P2, A W1 P2, 00h P2, 04h W2 A, P1 W3 A, Bus |
; Устанавливаем в единицу 0–й и 2–й биты ; Команда роботу –установить резистор ;Ждем установки резистора ;На АЦП-сигнал “начать измерение” ;Убираем все активные сигналы с порта Р2 ;Ждем окончания измерения ;Ждем выключения режима ; “эталонное сопротивление” ;Считываем с АЦП значение сопротивления ;Возврат в основную программу. |
|
К полученной программе трудно применить термин “быстродействие”, на это есть несколько причин:
В программе есть несколько задержек на неопределенное время ( эти задержки определяются роботом);
Программа имеет сильно разветвленную структуру, а выбор ветви в некоторых случаях зависит от внешних условий;
Программа представляет собой бесконечный цикл, т. е. программа выполняется с момента включения системы и до выключения.
Для того, чтобы все-таки оценить быстродействие, сделаем некоторые допущения: предположим, что внешние устройства совершенно не затормаживают систему, т. е. если система выдает запрос во внешние устройства, результат приходит мгновенно. Таким образом будет посчитано быстродействие собственно программы.
Для определенности примем, что система работает в режиме сортировки, эталонное значение уже занесено в память и в измеритель установлен резистор с 10% допуском.
Так как программа зациклена, посчитаем количество машинных циклов за один проход программы:
2+2´10+1´4+2+2+1´4+2+1+2+1+(1+2+1+2)´100+1+1+2+(1´11+2+1+2)´8+1+1+1+2+2+2+1+ 2+2+1+1+1+2+2+2+1+1+1+2´7=812 циклов
К процессору подключен кварцевый резонатор на частоту 6 МГц, следовательно тактовая частота процессора равна 6/3=2 МГц; время одного такта равно 0, 5 мкс. Один машинный цикл равен пяти тактам, т. е. 2, 5 мкс.
Время выполнения одного цикла программы равно 812´2, 5=2030 мкс » 2 мс.
6. КОНТРОЛЬНЫЙ ПРИМЕР
Напряжение, подаваемое на АЦП, равно U=Iэт´R; Iэт = 0, 025 А
Входные данные: Rэт = 51Ом; Rизм = 53 Ом; Uэт = Iэт´Rэт = 0, 025 А´51Ом = 1, 28 В
С АЦП в память запишеться число 128 = 80h, т. е. (R0) = 80h
U = Iэт´Rэт = 0, 025 А´53 Ом = 1, 33 В
С АЦП в аккумулятор запишеться число 133 = 85h.
Находим модель разности эталонного и измеренного сопротивлений:
½Rэт –Rизм ½=½128-133½=½-5½=5
 |
Отклонение в процентах находиться по формуле:
и именно по этой формуле работает написанная выше программа.
Умножаем разность на 100: ½Rэт –Rизм ½´100=500
Делим полученное число на Rэт/800/102 = 3, т. к. деление целочисленное.
 |
Итак, в программе получается, что Rизм имеет отклонение 3% от номинала. На самом деле Rизм имеет отклонение
Число, полученное программой, и число, рассчитанное непосредственно, достаточно близки друг к другу.
Система поместит данный резистор в контейнер с допуском 5%.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В процессе работы была разработана система, способная рассортировать партию резисторов по допускам 5, 10% и брак. Система также подсчитывает число резисторов каждого допуска.
В устройстве предусмотрена возможность смены эталонного сопротивления, записанного в памяти, при смене партии резисторов.
При каждом попадании резистора с отклонением более 10% система подает световой сигнал.
Список литературы
Микропроцессоры. В 3–х кн. Кн. 1. Архитектура и проектирование микро–ЭМВ. Организация вычислительных процессов: Учебник для вузов. Под редакцией Л. Н. Преснухина. – М.: Высшая школа, 1986г.
Калабеков Б. А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов: Учебное пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1988г.
В. Н. Пильщиков. Програмирование на языке ассемблер IBM PC. – М.: Диалог МИФИ, 1994г.
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://referat.ru/
