mp - cap6 2013

c 2013 Liviu Kreindler / Aurelian Sarca 6 - 1

Sisteme cu microprocesoare Aplicatii microprocesoare - exemplu

Sistem

discret

de pozitionare

cu mot. de cc.Sistem

discret

de pozitionare

cu mot. de cc.TEMA:

Sa se proiecteze un sistem discret de control al pozitiei intr-o actionare cu motor de curent continuu

caracteristici globale initiale

(tipul si parametrii sarcinii, tipul si parametrii traiectoriilor de miscare etc.);

caracteristicile globale finale

(performante si parametri ai sistemului de reglare: comportare dinamica, precizie, robustete etc.).

definirea structurii sistemului discret

( microprocesor,evaluarea resurselor necesare de memorie si interfete de I/E);

configurare H/W a sistemului (schema sistemului cu microprocesor).

configurare S/W a sistemului (programul incarcat in memoria de tip ROM).

Schema de principiu a sistemului de actionare

Amplificator Motor

Sistemmicroprocesor

UA* UA

Θ*

ms

Ω

Θ

iA


Sisteme cu microprocesoare Aplicatii microprocesoare - exempluC a r a c t e r is t ic i g lo b a le , in i t ia le C a r a c t e r is t ic i ( p e r fo r m a n t e ) f in a le

S a r c in a C ic lu r i m is c a r e P e r fo r m a n t er e g im d in a m ic

P r e c iz ie s is t e mr e g la t

V it e z a d e lu c r ua s is t e m u lu id e c o n t r o l

P r e c iz iat r a d u c t o a r e lo r

Ω , ϑ , I , . . .

P r e c iz ie d ec a lc u l

A le g e r e a c o m p o n e n t e lo r d efo r t a ( m o t o r , a m p lific a t o r ,

t r a n s m is ie )

A le g e r e a t ip u lu is c h e m e i d e r e g la j

A le g e r e at r a d u c t o a r e lo r

A le g e r e am ic r o p r o c e s o r u lu i

O b t in e r e am o d e lu lu is is t e m u lu i

D is c r e t iz a r e a m o d e lu lu i.P r o ie c t a r e a c o n t r o le r u lu i d is c r e t

C o n fig u r a r e a h a r d w a r e as is t e m u lu i m ic r o p r o c e s o r

( m e m o r ie , in t e r fe t e )

I m p le m e n t a r es o ft w a r e

Diagrama decizională pentru configurarea şi proiectarea sistemului de control al unei acţionări electrice



Sistem

discret

de pozitionare


discret

de pozitionare

cu mot. de cc.Evaluarea resurselor necesare:

-

Microprocesor de 16 biti

(16 biti

date), adresabilitate

1M x 16 (20 biti

adresa)

-

Memorie program 16

kw

cu circuite PROM 2732

de capacitate 4k x 8

-

Memorie date 2

kw

cu circuite RAM 2114 de capacitate 1k x 4–

porturi de intrare: -

1 port: interfaţa traductorului de pozitie

-

encoder / circuite de numarare (10 biti);-

1 port: interfata traductorului de viteza

-

tahogenerator / convertor A/D (10 biti);-

1 port: semnalizari generale

(16 biti);-

1 port: tastatura locala

-

linii tastatura (16 biti);–

porturi de iesire:-

1 port : comanda amplificatorului de curent

-

convertor D/A (10 biti);-

1 port : tastatura locala

-

selectii coloane taste (16 biti);-

1 port : comenzi digitale

generale (16 biti);-

2 porturi : afisaj local

(4 cifre a 8 segmente fiecare) (2x16 biti).–

porturi speciale:-

circuit de ceas programabil

INTEL 8253;-

controler deintreruperi

INTEL 8259A.

Presupunem urmatoarea localizare a resurselor

sistemului:

−memoria PROM, in ultimii 16 kw

de memorie ai sistemului: zona de adrese (0FC000h ÷

0FFFFFh);−memoria RAM, in primii 4 ko de memorie ai sistemului: zona de adrese (0h ÷

07FFh);−porturile I/O: incepand de la adresa 300h (compatibile cu adresele rezervate pentru interfete utilizator in calculatoarele PC).



Sistem

discret

de pozitionare


discret

de pozitionare

cu mot. de cc.

Memoria PROM

16 k x 16 / 4 k x 8 = 8 circuite, cate

2 in paralel

pentru

a obtine

cuvinte

de 16 biti

de date

4 k = 2^12, deci

12 linii

de adrese

direct pe

cip

(A0-A11), restul

(A12-A19) pentru

obtinerea

semnalelor

de selectie

de circuit (CSP0_ -

CSP3_)

A 19

A 18

A 17

A 16

A 15

A 14

A 13

A 12

A 11

...

...

A 2

A1

A 0

__ RD

__ M/IO

Selectie chip

PROM0-PROM7

Adrese

1

1

1

1

1

1

0

0

x

...

...

x

x

x

0

1

_____ CSP0

FC000÷ FCFFF

1

1

1

1

1

1

0

1

x

...

...

x

x

x

0

1

_____ CSP1

FD000÷ FDFFF

1

1

1

1

1

1

1

0

x

...

...

x

x

x

0

1

_____ CSP2

FE000÷ FEFFF

1

1

1

1

1

1

1

1

x

...

...

x

x

x

0

1

_____ CSP3

FF000÷ FFFFF

Alocarea memoriei pentru selectia circuitelor PROM -

tabela de decodificare



Sistem

discret

de pozitionare


discret

de pozitionare

cu mot. de cc.

Schema de decodificare pentru selectia memoriei PROM

2

1

3567

1112

8

A1A0A2E1E2

E3

8205

o1o2o3

o0

o4o5o6o7

A13

A12 12

345

6 79101112131415

3 4

PROMRDY

A19A18A17A16A15A14M/IO

+5V

74047430

CSP0

CSP2

FC001 FC000

FFFFF FFFFE

PROM7 PROM6

PROM5 PROM4

PROM3 PROM2

PROM1 PROM0

CSP3

CSP1



Sistem

discret

de pozitionare


discret

de pozitionare

cu mot. de cc.

Schema de conectare a circuitelor de memorie PROM la magistralele sistemului cu microprocesor

87654321

232219

A0

A10

CEO7

2732O0

OE

RD

O6O5O4O3O2O1

A1A2A3A4A5A6A7A8A9

171615141311109

A9

A0A1A2A3A4A5A6A7A8

A10

D7

D0

D6D5D4

D2D1

D3

CSP0

20

CE

CSP1

D15

D8

CE

CSP3

D15

D8

CED15

D8

CED7

D0

CE

CSP2

D7

D0

CED7

D0

CED15

D82732 2732 2732 2732 2732 2732 2732

A11A11 21



Sistem

discret

de pozitionare


discret

de pozitionare

cu mot. de cc.

Memoria RAM

2 k x 16 / 1 k x 4 = 8 circuite, cate

4 in paralel

pentru

a obtine

cuvinte

de date de 16 biti

1 k = 2^10, deci

10 linii

de adrese

direct pe

cip

(A0-A9), restul

(A10-A19) pentru

obtinerea

semnalelor

de selectie

de circuit (CSR0_ -

CSR1_)

Alocarea memoriei pentru selectia circuitelor RAM -

tabela de decodificare

A 19

A 18

A 17

A 16

A 15

A 14

A 13

A 12

A 11

A 10

A 9

... A 1

A 0

__ M/IO

SEL

Adrese

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

x

...

x

x

1

____ CSR0

00000 – 003FFh

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

x

...

x

x

1

____ CSR1

00400 – 007FFh



Sistem

discret

de pozitionare


discret

de pozitionare

cu mot. de cc.

Schema de decodificare pentru selectia memoriei RAM

A19A18A17A16A15A14

7430

A13A12

CSR0

CSR1

7400

7410

M/IO

A10

7432

PROMRDY

RAMRDYMEMRDY

A11



Sistem

discret

de pozitionare


discret

de pozitionare

cu mot. de cc.

Schema de conectare a circuitelor de memorie RAM la magistralele sistemului cu microprocesor

5674321

1615

A0CS

I/O1

2114

WE

WR

A1A2A3A4A5A6A7A8A9

14

13

12

11

A9

A0A1A2A3A4A5A6A7A8

D7

D0

D6

D5

D4

D2

D1

D3

CSR0

10

CS CSCSD8

D11

(1Kx4)2114

(1Kx4)2114

(1Kx4)2114

(1Kx4)

I/O2

I/O3

I/O4

14

13

12

11

D12

D15

D9

D10

D13

D14

17

8 8

CSI/O1

2114

14

13

12

11 D7

D0

D6

D5

D4

D2

D1

D3

CSR1

CS CSCSD8

D11

(1Kx4)2114

(1Kx4)2114

(1Kx4)2114

(1Kx4)

I/O2

I/O3

I/O4

14

13

12

11

D12

D15

D9

D10

D13

D14

8 8



Sistem

discret

de pozitionare


discret

de pozitionare

cu mot. de cc.

Alocarea adreselor pentru selectia porturilor sistemului -

tabela de decidificare

A15

A14

A13

A12

A11

A10

A9

A8

A7

A6

A5

A4

A3

A2

A1

A0

__M/IO SEL Adrese

0 0 0__P0

300 -307

0 0 1__P1

308 -30F

0 1 0__P2

310 -317

0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 x x x 0__P3

318 -31F

1 0 0__P4

320 -327

1 0 1__P5

328 -32F

1 1 0__P6

330 -337

1 1 1__P7

338 -33F



Sistem

discret

de pozitionare


discret

de pozitionare

cu mot. de cc.

Schema de decidificare a semnalelor de selectie de porturi de I/E

6

2345

1112

8

A15A14A13A12A11A10

7430

A8A9

1

291

8

2 61

635

4

51011M/IO IO/M

A7A6

A1A0

A2

E1E2E3

8205

o1o2o3

o0

o4o5o6o7

123

456

79101112131415

A0

A3A4A5

P0

P7

74021

23 IORDY3 8

7410



Sistem

discret

de pozitionare


discret

de pozitionare

cu mot. de cc.

Interfata traductorului de pozitie

IN AX, 300hD0

D7

D8

D15

B0

B7

A0

A7OE T

B0

B7

A0

A7OE T

8286

8286

Vcc

Detectorsens +

Numaratorreversibil(10 biti)

RES

A

B

Z

Encoder

10 Biti

P0

RD

74324

56



Sistem

discret

de pozitionare


discret

de pozitionare

cu mot. de cc.

Interfata traductorului de viteza

OUT 308h, AX ;start conv.

IN AX, 308h ;test D15 ( EOC?)

IN AX, 308h ;citeste viteza

D0

D7

D8

D15

B0

B7

A0

A7OE T

B0A0

OE T

8286

8286P1

RD6

A1 D9B1

Vcc

A7 B7

WR6

ITGRD

ITGWR

17

98765432118

(MSB)BIT1AIn BIT2

BIT10V+V-BIPOFF

DigCom

AnCom

St.conv.

TG

s

-15V +15V

DATAREADY

ITGWR

UTG

R1

R2±10V

11

13

14

15

16

AD571



Sistem

discret

de pozitionare


discret

de pozitionare

cu mot. de cc.

Interfata pentru semnalizari si comenzi (I/E generale)

IN AX, 310h

OUT 310h, AX

8286

A0A1

A7

SIG0SIG1

SIG7

B0B1

B7

T OE

CMD0CMD1

CMD7

Comenzi8282

STB OE

8286

A0A1

A7

SIG8SIG9

SIG15

B0B1

B7

T OE

CMD8CMD9

CMD15

Comenzi8282

STB OE

Intraridin

proces(semnalizari)

Vcc

P2RD

P2WR

D0 D7

D8 D15



Sistem

discret

de pozitionare


discret

de pozitionare

cu mot. de cc.

Interfata pentru generarea marimii de comanda analogica

OUT 300h, AX

DAD0DAD1

8282

STB OE

DAD8DAD9

8282STB OE

P0WR

DAD7

D0D1

D7

D8D9

A0A1

A7

A0A1 B9(MSB)

B8

B7

B1B0(LSB)

RFB

OUT1

OUT2GND

+15VVREF

AD7520

45

6

1213

βM108

5K

AnOut

(±5V)

10K15

1

23

+15V+5V

4

5

10



Sistem

discret

de pozitionare


discret

de pozitionare

cu mot. de cc.

Interfata pentru tastatura

IN AX, 318h ;selecteaza linia 0

IN AX, 31Ch ;selecteaza linia 1

A2

A2

P3RD

K00 K01 K0F

K10 K11 K1F

Vcc

TOE

TOE

A0 A7

B0 B7

A0 A7

B0 B7

D0 D7 D8 D15

SelLinie 0

SelLinie 1

Vcc

8286 8286

decod.linii



Sistem

discret

de pozitionare


discret

de pozitionare

cu mot. de cc.Interfata pentru afisaj

OUT AX, 318h ;cifrele 0 si 1

OUT AX, 31Ch ; cifrele 2 si 3

DAD0DAD1

8282

STB OE

DAD8DAD9

8282

STB OE

P3WR

DAD7

D0D1

D7

D8D9

A0A1

A7

A0A1

A2

a b c d e f g DP+5V

DAD15

DAD0DAD1

8282

STB OE

DAD8DAD9

8282

STB OE

DAD7

D0D1

D7

D8D9

A0A1

A7

A0A1

DAD15

cifra 0

cifra 1

cifra 2

cifra 3



Sistem

discret

de pozitionare


discret

de pozitionare

cu mot. de cc.Interfata pentru ceasul de timp real

- la adresa 320h: port date / stare contor 0- la adresa 322h: port date / stare contor 1- la adresa 324h: port date / stare contor 2-

la adresa 326h: port control circuit 8253

12345678

91011

131415

161718

192021

2223

Gate1D7

D0D1D2D3D4D5D6 OUT1

CLK1

Gate0OUT0CLK0

Gate2OUT2CLK2

RDWRCSA1A0

8253

D7

D0D1D2D3D4D5D6

RDWRP4A2A1

CLKTIM0

12 A

(2MHz) (4MHz)

INA 147493

C4M



Sistem

discret

de pozitionare


discret

de pozitionare

cu mot. de cc.

Interfata pentru controlerul de intreruperi

-

la adresa 328h: port cuvinte initializare 8259A-

la adresa 32Ch: port cuvinte de operare 8259A

123456789

1011

1312 1516

181920212223

27

2425

26

17

D7

D0D1D2D3D4D5D6

RDWRCS

A0INT

INTA

SP/EN CAS0–2

IR7IR6IR5IR4IR3IR2IR1IR0

INTA

INTR

CLKTIM0D7

D0D1D2D3D4D5D6

A1

8259A

~ ~ ~Vcc



Sistem

discret

de pozitionare


discret

de pozitionare

cu mot. de cc.

Specificatiile de programare ale resurselor sistemului

0C000h

0FFFF0h

0FFFFFh

prima instructiune

programulpropriu-zis

adresa

8

80h

8Ch

100h

vectoriintreruperi

externe

vector intrerupereNMI

variabilegenerale

NMI

IR3

baza 8259A

stivaprogramului 0FFFh

ROM RAM



Sistem

discret

de pozitionare


discret

de pozitionare

cu mot. de cc.

Organigrama programului principal

Initializari generale

Generare vectori intrerupere

Initializari porturi comanda

Programare 8253, 8259A

Test Stare OKEroare

Semnalizare eroare

OK

Comanda deplasare stinga

Limitastinga atinsa

DaNu

Citire corectie pozitie

Activare intreruperi

Deblocare frina

Stop miscare

"SET"Nu Da

"SET"Da Nu

"STOP"Da Nu

"GO"Da Nu

Comanda start

Citire referinta

Citire taste

Program principal1

1



Sistem

discret

de pozitionare


discret

de pozitionare

cu mot. de cc.

Organigrama subrutinelor de tratare a intreruperilor

Salvarea registre

Citire pozitieCitire viteza

Start conversie A/D

conversieNu Da

Calcul variatie pozitieCalcul variatie vitezaCalcul eroare pozitie

Calcul comanda u

Saturatie uDa Nu

u = Usat

Comanda la D/A

Refacere registre

Salvare registre

Semnalizare eroare

Refacere registreEnd

Rutina de tratare IR3Rutina tratare NMI

RETI

RETI

mp - cap6 2013

Documents