135615 (722426), страница 6

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

Текст из файла (страница 6)

Микроконтроллер может работать в диапазоне частот от 1,2 до 12 МГц, при этом минимальный цикл выполнения команды равен 1 мкс, а быстродействие равно одному миллиону операций простой пересылки в секунду.

МикроЭВМ организует работу всей системы. В соответствии с введенной в него программой, микроконтроллер путем периодического опроса сигналов состояния объекта, сформированных датчиками объекта управления, генерирует выходные сигналы управления исполнительными механизмами.

Учитывая тот факт, что в данной системе будет использована внешняя память данных, линии портов 0 и 2 микропроцессора организуют общую разделяемую память адреса/данных, работающую в режиме временного мультиплексирования. При этом через порт 0 сначала выводится младший байт адреса внешней памяти, а затем выдается или принимается байт данных (мультиплексированная шина). Через порт 2 выводится старший байт адреса в тех случаях, когда разрядность адреса равна 16 бит (как и в данной системе).

Структура микроконтроллера КМ1816ВЕ51 и система его команд таковы, что в случае необходимости его функциональные возможности могут быть расширены. С использованием внешних дополнительных БИС постоянной и оперативной памяти расширяется адресное пространство микроконтроллера, а путем подключения интерфейсной БИС увеличивается также и число линий связи с объектом управления (в случае необходимости - практически без ограничения).

Микроконтроллер КМ1816ВЕ51 через порт 1 осуществляет функции управления электронными блоками гидрораспределителей, выдавая "1" или "0" на соответствующий выход.

Для расширения системы ввода/вывода используется схема параллельного интерфейса КР580ВВ55. Порты схемы адресуются как ячейки внешней памяти данных, то есть схема параллельного интерфейса связана с микроконтроллером шиной адрес/данные порта 0.

Схема КР580ВВ55 имеет четыре двунаправленных порта (один 8 бит - связь с микроконтроллером и три по 8 бит).

Линии схемы запрограммированы следующим образом:

• 5 линий канала А (порт 0) - вывод сигналов управления БИС аналогово-цифровой системы сбора данных К572ПВ4;

• 8 линий канала В (порт 1) - ввод данных с БИС аналогово-цифровой системы сбора данных К572ПВ4;

• 8 линий канала С (порт 2) - ввод данных с аналогово-цифрового преобразователя К1113ПВ1.

Выходные сигналы с аналоговых датчиков положения, в силу их физической природы, требуют промежуточного преобразования перед вводом информации от них в микропроцессор.

Для этой цели в системе используется БИС аналогово-цифровой системы сбора данных К572ПВ4. Микросхема К572ПВ4 аналого-цифровой системы (АЦС) сбора данных предназначена для преобразования аналоговых сигналов, поступающих по восьми параллельным каналам в цифровой код с последующим его сохранением в ОЗУ и считыванием во внешнем МП в режиме прямого доступа к памяти. Микросхема АЦС К572ПВ4 изготовлена по КМОП технологии. В основе ее лежит восьмиразрядный аналогово-цифровой преобразователь последовательного приближения. Кроме того, в состав микросхемы входят: восьмиканальный мультиплексор, ОЗУ на 64 бит с произвольной выборкой, буферные схемы с тремя устойчивыми состояниями, а также схема управления.

Система сбора данных обеспечивает непосредственное сопряжение с МП, имеющими как раздельные, так и общие шины адреса и данных. Управление К572ПВ4 осуществляется от МП логическими сигналами ТТЛ и КМОП уровней. Режим прямого доступа к памяти реализуется в соответствии с алгоритмом последовательной обработки аналоговых сигналов по восьми независимым входам.

Данная схема в составе проектируемой микропроцессорной системы задействует всего три входа из восьми по количеству датчиков положения объекта управления.

Полупроводниковая БИС функционально завершенного АЦП типа К111ЗПВ1 предназначена для применения в электронной аппаратуре в составе блоков аналогового ввода. Микросхема выполняет функцию аналого-цифрового преобразования однополярного или биполярного входного сигнала с представлением результатов преобразования в параллельном двоичном коде. Она содержит все функциональные узлы АЦП ПП. Выходные каскады позволяют считывать результат преобразования непосредственно на шину данных МП. Несколько АЦП могут обслуживать один МП и наоборот. По уровням входных и выходных сигналов АЦП сопрягается с цифровыми ТТЛ ИС.

Между микроЭВМ и подсистемой внешней памяти данных (ОЗУ и ПЗУ) имеется микросхема буферного регистра 588ИР2. Его назначение - запись и хранение кода адреса при работе микроконтроллера с внешней памятью данных. Буферный регистр 588ИР2 относится к регистрам хранения. Совместимый с микропроцессорами, он имеет 12 разрядов с тремя устойчивыми состояниями на выходе.

В подсистеме памяти используются две микросхемы:

Микросхема ОЗУ - КР537РУ8. Данная серия микросхем наиболее развита. Она включает в себя более 20 типономиналов микросхем, отличающихся друг от друга информационной емкостью (от 1024 до 65536 бит), организацией (одноразрядная и словарная), быстродействием (более чем в пять раз), потребляемой мощностью. Общими свойствами микросхем являются: единое напряжение питания 5 В, уровни ТТЛ входных и выходных сигналов, схема выхода с тремя состояниями и др. Таким образом, при необходимости увеличения ОЗУ достаточно взять микросхему большей емкости той же серии.

Микросхема КР537РУ8 имеет емкость 2К х 8 байт и работает в режиме записи, считывания и хранения информации, в зависимости от сигналов управления, приходящих с микроконтроллера.

Микросхема ПЗУ КР556РТ15 также имеет емкость 2К х 8 байт и тип входа - с тремя состояниями ТТЛ.

При необходимости увеличения ПЗУ данная микросхема может быть заменена на микросхему КР556РТ16 емкостью 8К х 8 байт или другую, большей емкости.

Необходимо отметить также и то, что при увеличении ОЗУ и/или ПЗУ потребуется заменить 12-разрядный буферный регистр 588ИР2 (так как 2¹² = 4096 бит = 4 Кбайт) на регистр с большим количеством разрядов или подключить оставшиеся 4 линии порта 2 микроконтроллера непосредственно к микросхемам памяти. В этом случае объем адресуемого пространства составит 2¹⁶ = 65536 бит = 65 Кбайт.

Описание работы структурной схемы.

Уровень напряжения с датчиков положения платформы поступает в БИС цифровой системы сбора данных, преобразуется в цифровой код и подается на вход БИС ППИ. Задатчик высоты платформы также вырабатывает аналоговый сигнал и поэтому нуждается в преобразовании перед входом в МПС.

БИС ППИ передает информацию микропроцессору. Микропроцессор сообщается с подсистемой внешней памяти посредством двусторонней шины адреса/данных. Обмен данными производится через буферный регистр.

Микропроцессор вырабатывает код управляющего воздействия и записывает его в регистры, откуда сигнал поступает к электрически управляемым гидрораспределителям.

2.6. Алгоритм функционирования системы

В алгоритме работы системы можно выделить три основные части: выравнивание платформы в поперечной плоскости, выравнивание платформы в продольной плоскости и стабилизация платформы на заданной высоте. Три входных параметра системы, один из которых задаваемый, контролируются обратной связью.

Система управления последовательно опрашивает датчики положения платформы и последовательно отслеживает горизонтальность платформы и дорожный просвет (высоту платформы). Следует отметить, что проектируемая система не способна одновременно выравнивать платформу в двух плоскостях и контролировать ее высоту.

Непосредственно после инициализации системы производится ввод информации о текущем поперечном крене платформы  с соответствующего датчика. Горизонтальность платформы в поперечной плоскости отслеживается следующим образом. Если крен платформы в заданной плоскости отличен от нуля, определяется знак этого отклонения, иначе говоря, на какой борт - на левый или на правый, наблюдается крен. Если угол поперечного крена отрицателен (крен на левый борт), микропроцессор вырабатывает управляющие сигналы на соответствующие блоки гидрораспределителей с целью приподнять левый борт платформы и одновременно на ту же величину опустить ее правый борт, после чего вновь вводится информация о достигнутом поперечном крене. Если горизонтальность платформы в заданной плоскости обеспечить не удалось, система стабилизации снова вырабатывает управляющее воздействие на исполнительные механизмы в зависимости от величины и знака контролируемой на данном этапе величины. И так до тех пор, пока не будет достигнуто горизонтальное положение платформы в поперечной плоскости, о чем будет сигнализировать код нулевого крена опрашиваемого датчика. Получив этот сигнал, система переходит к следующему этапу работы.

На следующем этапе система автоматической стабилизации аналогичным образом осуществляет горизонтирование платформы в продольной плоскости. С датчика продольного крена  вводится информация о текущем продольном крене. Если крен отличен от нуля, определяется знак этого отклонения. Если угол продольного крена отрицателен (крен на нос), микропроцессор вырабатывает управляющие сигналы на соответствующие блоки гидрораспределителей с целью приподнять носовую часть платформы и одновременно на ту же величину опустить корму, после чего вновь вводится информация о достигнутом продольном крене. Если горизонтальность платформы в заданной плоскости обеспечить не удалось, система стабилизации снова вырабатывает управляющее воздействие на исполнительные механизмы в зависимости от величины и знака контролируемой на данном этапе величины. И так до тех пор, пока не будет достигнуто горизонтальное положение платформы в продольной плоскости, о чем будет сигнализировать код нулевого крена опрашиваемого датчика. Получив этот сигнал, система переходит к следующему этапу работы.

На третьем этапе работы контролируется дорожный просвет (высота) платформы. В систему вводится величина требуемой высоты поднятия платформы, которую устанавливает оператор посредством командоаппарата на пульте управления. Затем, следуя сложным, заранее записанным в память зависимостям, микропроцессор вычисляет текущий дорожный просвет, основываясь на информации с датчика уровня жидкости в гидробаке и массе сопутствующих факторов гидравлической природы. Полученное значение текущей высоты платформы сравнивается с заданным. Если они отличны, определяется знак отклонения. Текущая высота меньшая заданной свидетельствует о необходимости поднятия платформы, текущая высота большая заданной - о необходимости опускания платформы. На следующем шаге микропроцессор вырабатывает управляющие сигналы на все блоки гидрораспределителей с целью приподнять платформу или ее опустить, после чего вновь определяется текущая высота платформы и сравнивается с заданной. Если они стали равны, система возвращается к первому этапу своего функционирования для отслеживания горизонтального положения платформы. После чего алгоритм повторяется снова.

3. Экономическая часть.

Разработка системы автоматической стабилизации пневмоколесной платформы является актуальной и эффективной. Актуальность разработки заключается в том, что при современном уровне развития вычислительной техники существует возможность перейти от постоянного ручного контроля положения платформы оператором к автоматическому отслеживанию заданных параметров при помощи микропроцессорной системы управления. Это повлечет за собой радикальное снижение утомляемости оператора и, как следствие, повышение надежности перевозки грузов. Переключение внимания оператора с платформы на дорогу повысит скорость и безопасность перевозки, что позволит за то же время выполнить большее количество рейсов.

Эффективность разработки системы автоматической стабилизации пневмоколесной платформы состоит в том, что она позволяет исключить ошибочные действия оператора, вызванные его утомлением, и повысить скорость восстановления безопасного горизонтального положения платформы при быстро меняющихся внешних условиях. Тем самым резко снижается риск возникновения чрезвычайных ситуаций при транспортировке, что позволяет расширить номенклатуру перевозимых грузов.

Таким образом, электронная система управления платформой позволит повысить технико-экономические показатели ТС для перевозки крупногабаритных и неделимых грузов.

Расчеты экономических показателей выполнены в трех разделах: затраты на этапе разработки, затраты на этапе производства, приведенные к одному году и расчет доходов и затрат на один год производства.

3.1. Затраты на этапе разработки.

Раздел включает в себя определение заработной платы разработчиков, ЕСН, материальных затрат, затрат на содержание оборудования, транспортных расходов, аренды помещения, энергетических затрат, амортизации оборудования и прочих затрат.

3.1.1. Заработная плата разработчиков.

Сз.осн = Т * Счас, где
Сз.осн - основная заработная плата;
Т - количество часов (срок работы);
Счас - средняя часовая ставка.

Таблица 3.1.1. Заработная плата разработчиков.

Принимаю среднюю ставку равной Счас. = 40 руб/час.
Таким образом Сз.осн = 1020 * 40 = 40 800 руб.
Дополнительная заработная плата и премии из фонда заработной платы составляет 35…45% Сз.осн.
Сз.доп = 0,35 * 40 800 = 14 280 руб.

Фонд заработной платы разработчиков равен:
ФЗПраз. = Сз.осн + Сз.доп = 40 800 + 14 280 = 55 080 руб.

Характеристики

Список файлов реферата