Микропроцессорная система управления скоростью вращения двигателя постоянного тока
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
Введение
Одной из характерных особенностей нынешнего этапа научно-технического прогресса является все большее применение микроэлектроники. Особое внимание в настоящее время уделяется внедрению микропроцессоров, обеспечивающих решение задач автоматизации контроля и управления. Адаптация микропроцессоров к особенностям конкретной задачи осуществляется в основном путем разработки соответствующего программного обеспечения, заносимого потом во внешнюю или внутреннюю память микроконтроллера.
На базе микропроцессоров, микропроцессорных комплектов и микро ЭВМ созданы различные информационно-измерительные системы, диагностические системы, системы контроля и автоматики, автоматизированные системы управления машинами, аппаратами, процессами и так далее. Практика разработки и эксплуатации этих систем показала их высокую эффективность, проявляющуюся в повышении производительности оборудования и аппаратов, в повышении надежности технологических объектов, в снижении потребления энергии и материальных средств.
Использование в системах управления и контроля микропроцессоров и микроЭВМ дает возможность выйти на качественно новый этап, так как позволяет автоматизировать широкий класс процессов и объектов, ранее не пригодных для автоматизации.
1. Описание объекта проектирования
В данном курсовом проекте необходимо спроектировать микропроцессорную систему управления (МПУ) скоростью вращения двигателя постоянного тока (ДПТ). Система МПУ ДПТ должна выполнять следующие функции:
поддержание заданной скорости вращения двигателя;
индикацию текущей скорости двигателя.
Двигатель имеет следующие технические характеристики:
PНОМ, кВт UНОМ, ВnНОМ, об/минNMAX, об/мин?НОМ, %Сопротивление обмотки при 15С, ОмИндуктивность цепи якоря, мГнякоряДоб ПолюсовВозб.12003000400071,50,60,3536512
2. Разработка структурной функциональной схемы устройства
Для осуществления МПУ ДПТ потребуются следующие устройства:
однокристальная микроЭВМ;
датчик скорости (на эффекте Холла);
жидкокристаллический индикатор (ЖКИ);
клавиатура;
драйвер управления IGBT транзистором.
МикроЭВМ (микроконтроллер) обеспечивает управление всей схемой и соответственно позволяет выполнять все заданные функции, т.о. микроконтроллер является основой всего устройства. Датчик скорости служит для определения скорости вращения вала двигателя путём измерения времени между двумя цифровыми сигналами, поступившими с него. ЖКИ и клавиатура позволяют выводить и задавать скорость вращения двигателя, а драйвер управления IGBT транзистором и сам IGBT транзистор делают возможным регулирование скорости ДПТ путём широтно - импульсной модуляции (ШИМ).
В основу структурной функциональной схемы МПУ (рисунок 2.1) был положен аппаратно-программный метод реализации алгоритма, предполагающий разработку как программных, так и аппаратных средств. Сюда относятся построения устройств управления с программной логикой на основе микропроцессора. Этот вариант охватывает широкие возможности для применения больших интегральных микросхем (БИС) в аппаратуре устройств защиты и позволяет в наибольшей степени согласовать разрабатываемые аппаратно-программные устройства с особенностями решаемых задач.
Рисунок 2.1 Структурная функциональная схема устройства
МК - микроконтроллер
ДС - датчик скорости
ДПТ - двигатель постоянного тока
ЖКИ - жидкокристаллический индикатор
3. Разработка аппаратного обеспечения
.1 Выбор микроконтролера
В качестве центрального узла могут быть применены различные микропроцессоры и микроконтроллеры, например, микропроцессоры I8086, PIC - контроллеры, семейство MCS - 51. В случае использования микропроцессора потребуется подключение большого числа БИС обрамления. Поэтому рациональнее применить микроконтроллер, имеющий интеграцию всех необходимых для работы центрального микропроцессора узлов в одном кристалле.
В данном устройстве в качестве управляющего органа будет использована однокристальная микроЭВМ 80С552 фирмы Philips. Этот кристалл содержит ядро и систему известного микроконтроллера 8051 фирмы INTEL, но значительно превосходит его набором встроенных аппаратных средств и гибкостью их применения. Из аппаратных средств можно отметить наличие встроенных аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и аналогового коммутатора. Следует также отметить, что данный микроконтроллер требует наличие внешнего ПЗУ. Кристалл 80C552 имеет следующие возможности:
.систему команд и архитектуру 8051. При использовании внешнего быстродействующего ПЗУ позволяет применять кварцы до 30 МГц. Нижний порог частоты возбуждения 1,2 МГц;
.внутреннее ОЗУ - 256 байт, не считая управляющих SFR регистров;
.адресует по шине до 64 кбайт внешнего ПЗУ и столько же дополнительной внешней памяти данных;
.два 16 битных таймера Т0 и Т1 стандартной архитектуры от 8051;
.дополнительный (плюс к двум стандартным) 16 - битный таймер Т2, сопряженный с 4 встроенными схемами чтения на лету и с 3 регистрами сравнения на лету. Узел защелкивания позволяет аппаратно измерять интервалы на 4 диаграммах дискретных сигналов одновременно. Узел сравнения позволяет аппаратно генерировать одновременно до 8 диаграмм дискретных сигналов;
.10-битный АЦП с 8-ми канальным мультиплексором и схемой выборки-хранения при входе. Время преобразования 37,5 мкс при ча?/p>