МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московский государственный технический университет «МАМИ»

Кафедра «Автоматика и микропроцессоры»

Одобрено методической комиссией факультета «Автоматизация и управление»

Веденов В.М.

Сиротский А.А.

Сборник лабораторных работ и методические указания по курсу «Системы автоматизации и управления»

для студентов

специальности 210200

и направления 550200.

Москва 2000

Веденов В.М., д.т.н., профессор, Сиротский А.А., ассистент.

С. 75, Рис. 21, Таблиц 14, Библ. 7, МАМИ, 2000 г.

Сборник лабораторных работ и методические указания по курсу «Системы автоматизации и управления» для студентов специальности 210200 и направления 550200.

В методических указаниях приведены задания по курсу лабораторных работ «Системы автоматического управления», раздел «системы программного автоматического управления», с примерами, комментариями, пояснениями и правилами оформления отчётов по лабораторным работам.

© Московский государственный технический университет «МАМИ»

2000 г.

ВВЕДЕНИЕ

Основные принципы выполнения лабораторных работ по курсу «САУ»

Все лабораторные работы представлены в хронологическом порядке их выполнения в процессе учебного семестра.

Изложение лабораторных работ максимально приближено к их порядку оформления и выполнения студентами.

Студент сам определяет способ ведения конспектов: либо каждая лабораторная работа оформляется отдельно, либо все работы оформляются подряд в одной тетради – принципиальных ограничений здесь нет. Однако к концу учебного семестра студент должен представить на зачетное занятие полный комплект выполненных лабораторных работ с отметкой преподавателя о защите на каждой выполненной лабораторной работе.

Каждая лабораторная работа обязательно должна содержать дату ее выполнения, фамилию и номер группы студента, название лабораторной работы, цель работы, краткую теоретическую часть, содержащую основные и необходимые сведения, задание на работу, его решение (отчет по проведенному эксперименту), необходимые схемы и алгоритмы, выводы, а так же иную информацию необходимую для данной лабораторной работы, а так же информацию, которую сочтет необходимым указать сам студент, выполнивший данную работу.

В целом оформление лабораторных работ должно соответствовать их прообразу («шаблону»), представленному в данных методических указаниях. Представленные лабораторные работы содержат общий порядок их выполнения, название работы, цель работы, перечень вопросов, необходимых для освещения в теоретической части работы, задания на работу, в необходимых случаях примеры решений и контрольные вопросы.

Подготовка к лабораторной работе заключается в написании конспекта, составлении алгоритмов, циклограмм, программ для микроконтроллера, выполнении в некоторых случаях необходимых расчетов, подготовке необходимых таблиц для проведения эксперимента и занесения результатов.

Студенты, не готовые к выполнению лабораторной работы, не имеющие конспекта и задания, к лабораторной работе не допускаются.

Задание на лабораторную работу следует заранее получить у преподавателя.

Защита лабораторной работы осуществляется каждым студентом индивидуально на текущем или последующих после выполнения лабораторной работы занятиях. К защите допускается выполненная лабораторная работа, содержащая полностью оформленный отчет.

К итоговому зачету допускаются студенты, полностью выполнившие учебную программу по лабораторным работам и имеющие полный комплект защищенных лабораторных работ.

При защите лабораторных работ преимущественно уделяется внимание вопросам, посвященным решению задач, поставленных в лабораторных работах.

На итоговом зачете преимущественное внимание уделяется теоретическим вопросам, изученным в течение семестра.

Итоговый зачет по курсу лабораторных занятий является допуском к экзамену.

Работа с лабораторным оборудованием.

В процессе выполнения лабораторных работ Вами будет использоваться следующее лабораторное оборудование: микроконтроллер программируемый типа МКП-1, линейный шаговый электродвигатель, робот-манипулятор типа ПР5-2, компрессорная установка, блоки электропитания, а так же преподавателем может быть указано использование иного оборудования в связи с постоянным развитием и совершенствованием учебного процесса.

Все применяемое оборудование питается от электросети переменного тока с напряжением 220 вольт. При попадании человека под такое напряжение, через тело протечет ток порядка 0,25 А, что представляет серьезную опасность для жизни. Поэтому, при выполнении работ в лаборатории следует соблюдать аккуратность и быть внимательными. Не следует без надобности прикасаться к металлическим корпусам приборов, трогать сетевые провода и розетки, категорически запрещается производить какие-либо переключения в схемах соединения установок при включенном напряжении питания, а так же без разрешения преподавателя. При обнаружении каких-либо неполадок в работе оборудования, попадании высокого напряжения на корпуса - следует немедленно отключить приборы и сообщить о возникших сложностях преподавателю.

При работе с линейным шаговым двигателем категорически запрещается прикасаться к движущимся частям, а при работе с компрессорной установкой – следует перед включением установки убедиться в целостности шлангов и надежности их соединения, запрещается прикасаться к включенному компрессору.

При работе с роботом-манипулятором категорически запрещается находиться в зоне досягаемости руки робота, а так же препятствовать его движениям.

На первом занятии каждый студент может получить подробную консультацию по технике безопасности при выполнении лабораторных работ. Каждый студент получает подробный инструктаж по технике безопасности, после чего ставит свою подпись в ведомость, чем подтверждает свое согласие с правилами работы с оборудованием и обязуется соблюдать технику безопасности.

Студенты, не ознакомившиеся с техникой безопасности и не поставившие свою подпись по инструктажу по технике безопасности, к лабораторным работам не допускаются. Студенты, небрежно относящиеся к лабораторному оборудованию, использующие его не по назначению, не соблюдающие нормы поведения в лаборатории, а так же нарушающие технику безопасности, от выполнения лабораторных работ отстраняются.

Лабораторная работа №1.

«Изучение режимов работы микроконтроллера МКП-1».

Целью настоящей работы является ознакомление с программируемым микроконтроллером, изучение режимов работы микроконтроллера МКП-1, составление простейших программ и экспериментальная проверка работы команд в различных режимах.

Теоретическая часть.

Теоретическая часть конспекта должна содержать: основные понятия о микроконтроллере, его назначении, основных режимах его работы, методы управления микроконтроллером и способы переключения режимов, понятия команды, кода операции, операнда, краткое описание используемых команд, вид дисплея микроконтроллера МКП-1 и форматы отображения информации на нем.

Подготовка к выполнению лабораторной работы.

Заранее узнать вариант задания по таблице №1-2, приготовить конспект и таблицы для оформления результатов проведения эксперимента. Найти кнопку включения микроконтроллера, изучить последовательность действий для включения различных режимов работы микроконтроллера, порядок ввода и отладки программы. Записать в таблицы последовательность предполагаемых действий и прокомментировать их.

Задание №1.

Выполните в ручном режиме вычисление контрольной суммы кодов команд, содержащихся в странице памяти с указанным номером. Заполните таблицу №1-1. Запишите с дисплея полученные результаты, обратите при этом на формат их вывода.

Таблица №1-1.

Пояснения к выполнению задания.

Микроконтроллер при включении автоматически устанавливается в ручной режим работы. Если Вы находитесь в другом режиме работы, то необходимо нажать комбинацию клавиш для переключения в ручной режим работы. После этого необходимо ввести команду КСП с операндом, определяющим заданную страницу памяти. После правильного ввода команды ее нужно запустить на выполнение, для чего необходимо нажать любую информационную клавишу. Полученные результаты следует записать.

Задание №2.

Составить программу по блок-схеме, приведенной на рисунке 1-1. Ввести программу в микроконтроллер и запустить ее на исполнение:

А) в автоматическом режиме

Б) в шаговом режиме.

Процесс ввода программы, а так же её исполнения в автоматическом и шаговом режимах следует зафиксировать в таблице, как и в первом задании (таблица №1-1).

Пояснения к выполнению задания.

Сначала нужно написать программу в соответствии со своим вариантом. После этого программу необходимо ввести в микроконтроллер, для чего его следует переключить при помощи комбинации клавиш в режим ввода программы. Процесс ввода отразить в таблице.

После успешного ввода программы перейти в режим автоматического выполнения, начиная с первой введённой команды (перейти на начало программы можно, например, нажав клавишу «СБРОС»). Результаты работы программы записать.

Перейти на начало программы и включить комбинацией клавиш пошаговый режим. Выполнить программу в пошаговом режиме, записывая процесс выполнения в таблицу.

Задание №3.

Составить программу по блок-схеме, приведенной на рисунке 1-2. Ввести программу в микроконтроллер и запустить ее на исполнение в автоматическом режиме.

Процесс ввода программы, а так же её исполнения в автоматическом режиме следует зафиксировать в таблице, как и в предыдущих заданиях (таблица №1-1).

Пояснения к выполнению задания.

Сначала нужно написать программу в соответствии со своим вариантом. После этого программу необходимо ввести в микроконтроллер, для чего его следует переключить при помощи комбинации клавиш в режим ввода программы. Процесс ввода отразить в таблице.

После успешного ввода программы перейти в режим автоматического выполнения, начиная с первой введённой команды. Результаты работы программы записать.

При вводе программы может возникнуть ситуация, когда Вам потребуется ввести только часть программы, если Вы, например, ошиблись при вводе в последних командах. Для того, чтобы не вводить программу заново от начала, можно перейти в ручной режим и выполнить команду безусловного перехода на тот адрес, с которого нужно исправить код программы. Таким образом, используя команду безусловного перехода в ручном режиме, можно ввести часть программы с определенного (не нулевого) адреса.

С
одержание отчета.

Отчет по данной лабораторной работе должен содержать:

• Оформленный и подписанный студентом конспект, содержащий теоретическую часть, номер варианта и задание.

• Заполненную таблицу задания №1, результаты вычислений и выводы.

• Алгоритм программы по заданию №2, написанную по нему программу, заполненную таблицу по этому заданию, запись информации с дисплея, выводы.

• Алгоритм программы по заданию №3, написанную по нему программу, заполненную таблицу по этому заданию, запись информации с дисплея, выводы.

Контрольные вопросы.

1. Где находится клавиша включения/выключения микроконтроллера?

2. Как перевести микроконтроллер в ручной режим работы?

3. В какой режим переходит микроконтроллер непосредственно после включения?

4. Что необходимо сделать, чтобы продолжить выполнение программы после просмотра результатов работы команды ИНД?

5. С какого места продолжится выполнение программы, если программа, выполнявшаяся автоматически, была принудительно остановлена?

6. Как прервать автоматическое исполнение программы?

7. В каком формате выводится информация по команде ИНД?

8. Какие данные выводит на индикацию команда КСП?

9. Что такое контрольная сумма памяти и для чего она нужна?

10. Какое действие совершает команда «инкремент счетчика»?

11. Что такое счетчик, где находятся счетчики, их назначение?

12. Что необходимо сделать со счетчиком, перед тем, как записать в него значение?

13. Какое максимальное время задержки можно запрограммировать командой выдержки времени?

14. Как можно просмотреть записанную в память программу?

15. Как можно частично изменить записанную в память программу?

16. С какого адреса Вы начинали записывать программу при выполнении лабораторной работы? Как можно записать программу с другого адреса?

17. Какие существуют режимы работы у микроконтроллера МКП-1 и как они включаются?

18. Поясните, что такое «младший байт адреса служебного ОЗУ» и что такое «старший байт адреса служебного ОЗУ»?

19. Как узнать, в каком режиме в настоящее время находится микроконтроллер?

20. Как вводится программа в микроконтроллер?

21. Как выполнить команду в ручном режиме?

22. Что такое код операции и операнд?

23. Что происходит при нажатии клавиши «СБРОС»? Теряется ли записанная программа?

24. За счет чего в микроконтроллере сохраняется информация в энергонезависимой памяти?

25. Как отображается информация на дисплее при вводе, просмотре, изменении, выполнении программ?

Варианты заданий Таблица №1-2.

Лабораторная работа №2.

«Программирование нелинейных алгоритмов».