метод_к лаб раб по ПРССУ (539892), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

12. Классификация команд микроконтроллера.

По функциональному назначению команды микроконтроллера можно разделить на следующие группы:

• Ввода-вывода,

• Управления программой,

• Управления счетчиками,

• Контроля и редактирования программы,

• Тестового контроля функциональных блоков.

По выполняемым операциям команды можно классифицировать различными способами, так как некоторые команды можно определять по разным группам в зависимости от критерия классификации.

Можно выделить следующие группы команд (причем некоторые команды могут относиться к нескольким группам):

• Ввода-вывода,

• Выдержки интервалов времени,

• Изменения линейного выполнения программы,

• Останова программы,

• Отображения информации,

• Подпрограмм,

• Работы с входными портами,

• Работы с выходными портами,

• Работы с однобитной памятью,

• Работы с последовательным интерфейсом,

• Работы с регистром бита условия,

• Работы со счетчиками,

• Редактирования программы,

• Связи с центральной ЭВМ и передачи данных по последовательному интерфейсу,

• Служебные,

• Сравнения,

• Технологические,

• Условных и безусловных действий,

• Условных и безусловных переходов,

• Холостая команда.

В данной работе рассмотрены практически все (за исключением нескольких) команды микроконтроллера МКП-1.

13. Принципы задания программного управления.

Существует 3 основных принципа задания программного управления промышленным оборудованием:

1. По закону, заданному в виде булевых функций.

2. По алгоритму, в зависимости от условий вычислительного процесса.

3. По циклограммам.

13.1. Программное управление по закону, заданному в виде булевых функций.

Законы управления описываются в виде булевых функций.

П ример: Y₁=X₀*X₁*(-X₂)

Y₂=-Y₁

Y₃=X₄*Y₁

Где: -Y₁ – знак «минус» обозначает инверсию сигнала,

X₀, X₁, X₂, X₄, - сигналы от датчиков,

Y₁, Y₂ и Y₃ - выходные управляющие сигналы.

Закон управления описывает состояние нагрузок в зависимости от состояния датчиков (связь между входными и выходными воздействиями) в каждый момент времени.

Для реализации программного управления по закону должно быть установлено соответствие между обозначениями входных и выходных сигналов в формуле закона управления и номерами портов микроконтроллера, например:

X ₀ – сигнал от входного порта E00,

X₁ - сигнал от входного порта E05,

X₂ - сигнал от входного порта E0A,

X₄ - сигнал от входного порта E0B,

Y₁ – выходной сигнал (состояние) выходного порта Z2F,

Y₂ - – выходной сигнал (состояние) выходного порта Z1A.

Теперь, используя команды управления портами, можно написать программу управления технологическим оборудованием. Поскольку закон управления описывает состояние нагрузок в зависимости от состояния датчиков в каждый момент времени, то имеет место цикловое программное управление, а значит, последней командой в программе должна быть команда безусловного перехода на первую (по счету) команду, т.е. программа должна быть зациклена в бесконечный цикл.

Можно указать следующие преимущества программного управления по закону, заданному в виде булевых функций:

• Простота и наглядность.

• Четкое описание процесса.

• Компактность программы даже для системы с большим количеством нагрузок и датчиков.

Однако, у этого вида программного управления имеются и следующие недостатки:

• Трудность применения для сложных систем.

• Отсутствие возможности ожидания сигналов.

• Серьёзные затруднения с использованием временных интервалов задержки.

• Невозможность применения для систем без обратной связи или с неполной обратной связью.

13.2. Программное управление по алгоритму, в зависимости от условий вычислительного процесса.

Данный вид программного управления описывается в виде «как он есть» с помощью алгоритма. Понятие алгоритма общеизвестно, и поэтому в объяснении не нуждается.

Алгоритм описывает программу управления на уровне командной реализации и учитывает все особенности данного процесса. В алгоритме могут вычисляться и определённые математические функции и преобразования, исходными данными для которых является или информация от оборудования, или сторонняя информация, а результаты вычислений могут использоваться программой управления для принятия решения о том или ином дальнейшем воздействии на технологическое оборудование.

При описании программного управления по алгоритму могут использоваться все известные алгоритмические структуры, такие как ветвления, циклы, подпрограммы, переменные и константы.

Структурная схема управления по алгоритму представлена на рисунке 8.

Программное управление по алгоритму имеет следующие преимущества:

• Возможность описания любого процесса.

• Возможность учёта любых факторов.

• Сравнительная лёгкость программной реализации по готовому алгоритмическому описанию.

• Универсальность.

В то же время, программное управление по алгоритму имеет следующие недостатки:

• Громоздкость и крайняя ненаглядность.

• Трудность для понимания процесса.

• Сложность модернизации технологического процесса.

13.3. Программное управление по циклограммам.

Циклограмма представляет собой наглядное графическое представление зависимости состояний выходных сигналов устройства управления от входных сигналов устройства управления, между собой и во времени. Циклограмма фиксирует весь отрезок циклического процесса управления оборудованием, отражая моменты включения и выключения каждой управляемой составной части оборудования, а так же показывает диаграмму ожидаемой (нормальной) реакции оборудования – сигналов от датчиков.

На циклограмме показываются все входные и выходные сигналы в виде зависимостей U=f(t).

13.3.1 Правила составления циклограмм.

В разделе 10.4 уже давалось представление о характеристиках входных и выходных сигналов микроконтроллера МКП-1. Здесь рассмотрим основные обозначения сигналов и зависимостей между сигналами на циклограммах.

О
сновные характеристики сигналов на циклограммах показаны на рисунке 9.

При задании программного управления важно знать следующие характеристики, отражаемые на циклограммах:

t_вкл – момент времени, в который осуществляется включение сигнала,

t_выкл - – момент времени, в который осуществляется выключение сигнала

T_{действия} – период времени, в который сигнал является активным, или включена нагрузка (при этом в учебных целях можно пренебречь временем реакции на фронт и временем срабатывания сигнала, поэтому на рисунке 9 параметр показан как промежуток времени между t_вкл и t_выкл, что является некоторым упрощением.

Основные виды сигналов и графическое отображение процессов, показываемых этими сигналами, представлены на рисунке 10.

К роме отображения вида и действия каждого сигнала в отдельности, могут быть установлены моменты действия сигналов во времени или моменты их включения-выключения. Правила отображения таких характеристик изображены на рисунке 11.

На рисунке 11 показан наиболее общий вид циклограммы, описывающей прямое цикловое программное управление без обратной связи двумя нагрузками Y₁ и Y₂, и устанавливающей временные параметры управления как взаимосвязь процессов.

Н а циклограммах так же может быть показана взаимосвязь между несколькими входными и выходными сигналами, показывающая, что, то или иное воздействие на объект управления должно производиться в зависимости от условий и результатов предыдущих воздействий, при этом результаты реакции определяются по наличию или отсутствию сигналов от датчиков, установленных на оборудовании. Такой вид циклограмм описывает системы с обратной связью. Разновидности взаимосвязей между сигналами показаны на рисунке 12. На этом рисунке отображены два сигнала: входной сигнал (от датчика) X₁ и выходной (управляющий) сигнал Y₁. Зависимости, показанные стрелками, следует читать таким образом: «управляющее воздействие Y₁ появляется только после появления высокого уровня сигнала от датчика X₁, затем, управляющее воздействие Y₁ должно быть выключено, если по истечении интервала времени T₂ сигнал от датчика X₁ будет иметь высокий уровень. В случае если это условие не выполнится, то управляющее воздействие Y₁ всё равно должно быть выключено по истечении промежутка времени T₃.

На циклограммах может иметь место зависимость выходного воздействия сразу от нескольких входных. Пример таких зависимостей показан на рисунке 13, на котором показано, что через момент времени T₁ производится считывание с датчиков уровней сигналов X₁ и X₂, после чего проверяются значения этих сигналов, и если сигнал X₁ имеет значение низкого уровня, а сигнал X₂ имеет значение высокого уровня, то происходит включение нагрузки Y₁. Нагрузка Y₁ не должна включаться при нарушении этого условия.

Одновременно, наряду с возможностью зависимости одного сигнала от нескольких, может быть случай зависимостей нескольких сигналов от одного. Пример такой ситуации представлен на рисунке 14, на котором показан один входной сигнал и X₁ и два выходных сигнала Y₁ и Y₂. Оба выходных сигнала находятся в зависимости от одного входного сигнала.

Фрагмент циклограммы, изображённый на этом рисунке описывает следующий процесс. В начальный момент времени система ожидает появления сигнала низкого уровня от датчика X₁. После появления этого сигнала включается нагрузка и Y₂, затем выжидается промежуток времени T₁, после чего сразу же проверяется уровень сигнала от датчика X₁, и если этот сигнал будет низкого уровня, то включается нагрузка Y₁. Через момент времени T₂, отсчитываемый сразу же после операции проверки сигнала от датчика (и после включения нагрузки, если условие было выполнено), производится безусловное выключение сигнала Y₂, так как эта операция не зависит ни от каких других процессов. Далее система ожидает неопределённое время, пока не появится сигнал высокого уровня на входе X₁, и после этого производится выключение нагрузки Y₁.

13.3.2. Реализация программного управления по циклограммам.

На первом этапе, исходя из схемы соединения микроконтроллера с оборудованием, необходимо установить соответствие между условными обозначениями сигналов на циклограмме и соответствующими входными и выходными портами микроконтроллера, например:

X ₀ – сигнал от входного порта E01,

X₁ - сигнал от входного порта E15,

X₂ - сигнал от входного порта E12,

Характеристики

Список файлов книги