Главная Обратная связь

Дисциплины:






Короткі теоретичні відомості. Дисципліна “Програмні засоби систем управління” знайомить з можливостями розробки програмного забезпечення систем автоматичного керування на базі



ВСТУП

 

Дисципліна “Програмні засоби систем управління” знайомить з можливостями розробки програмного забезпечення систем автоматичного керування на базі мікроконтролерної техніки.

Дана частина методичних вказівок орієнтована навчити студентів роботи з основними периферійними модулями, що використовуються в системах автоматичного керування для організації інформаційного обміну, отримання даних аналогового типу та керування виконавчими механізмами. Зазначені задачі розв’язуються на прикладі розрахунків налаштувань та програмування адаптера інтерфейсу послідовного зв’язку USART, модуля аналогово-цифрового перетворювача та широтно-імпульсної модуляції.

За умови виконання всіх практичних робіт, студент може створювати спеціалізовані програми підвищеної складності, які при мінімальному доопрацюванні можуть бути використані в дипломному проектуванні або розробці нового лабораторного обладнання. Основна увага спрямовується на вивчення принципів роботи периферійних модулів на апаратному рівні, що дозволяє підвищити якість програмного продукту, що отримується.

На практичному занятті студент повинен ознайомитися з теоретичними відомостями з теми, що розглядається, проаналізувати та виконати роботу згідно з робочим завданням, оформити звіт з роботи, дати відповіді на контрольні запитання для самоперевірки.

 


ПЕРЕЛІК ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ

Практичне заняття № 1

Тема. Розрахунок параметрів периферійного модуля ССР у режимі широтно-імпульсного модулятора

Мета:ознайомитися з роботою модуля ССР у режимі ШІМ. Навчитися розраховувати необхідні коефіцієнти для заданої модуляції.

Короткі теоретичні відомості

У мікроконтролерах 16-ї серії PIC Microchip, залежно від моделі, може міститись до двох модулів «Захоплення/Порівняння/Широтно-імпульсна модуляція». У технічній документації та далі по тексту цей модуль має назву за абревіатурою англійського варіанта – ССР.

Кожний модуль ССР містить 16-розрядний регістр, що може використатися як:

− 16-розрядний регістр захоплення даних;

− 16-розрядний регістр порівняння;

− двох 8-розрядних (ведучий і ведений) регістр ШІМ.

Режим ШІМ

У режимі ШІМ (рис. 1.1) модуля CСР лінія ССPx використовується як вихід 10-розрядного ШІМ. Лінія ССРx об’єднана з цифровим каналом порту введення/виведення, тому відповідний біт напрямку TRIS повинен бути скинутий у '0'.

На рис. 1.1 представлено структурну схему модуля ССРx у режимі ШІМ. Модуль складається з двох частин: CCP, що відповідає за відлік тривалості імпульсу та TMR2, що відповідає за відлік періоду сигналу. Імпульси, що виробляються в обох частинах впливають на входи вихідного RS-тригера, сигнал з якого подається на вихід.



Примітка. Очищення регістра CCPxCON переведе лінії ССРx у низький логічний рівень.

Вихідний дільник TMR2 не впливає на частоту ШІМ!

Рисунок 1.1 – Структурна схема модуля ССРx у режимі ШІМ

Період ШІМ

Період ШІМ визначається значенням у регістрі PR2 і може бути обчислений за формул:

.

Частота ШІМ визначається за формулою

.

Рисунок 1.2 – Часова діаграма одного циклу ШІМ

Коли значення TMR2 порівняється з PR2, виконуються наступні дії:

− TMR2 скидається в 00h;

− установлюється високий рівень сигналу на лінії ССРx (якщо скважність дорівнює 0 %, то сигнал у високий рівень встановлюватися не буде);

− модуль ШІМ починає новий цикл, завантажуючи значення з регістра CCPRxH у CCPRxL.

Тривалість імпульсу ШІМ

Тривалість імпульсу ШІМ визначається бітами в регістрах ССPRxL і CCPxCON <5:4>. Для 10-розрядного ШІМ старші вісім біт зберігаються в регістрі CCPRxL, а молодші два біти - у регістрі CCPxCON <5:4> (CCPRxL:CCPxCON <5:4>). 10-розрядне значення представляється бітами DCxB9:DCxB0.

Для обчислення тривалості сигналу високого рівня, скористайтеся наступною формулою:

,

де k – коефіцієнт попереднього дільника TMR2.

Біти в регістрі CCPRxL і CCPxCON<5:4> можуть бути змінені в будь-який час, але значення в регістрі CCPRxH не змінюється, поки не стануть рівними значення в регістрах PR2 та TMR2. У режимі ШІМ регістр CCPRxH доступний тільки для читання.

Регістр CCPRxH і внутрішній двохрозрядний проміжний регістр утворюють буфер ШІМ. Ефект буферизації необхідний для запису нового значення тривалості імпульсу ШІМ.

Коли значення CCPRxH і 2-розрядного внутрішнього проміжного регістра відповідає значенню TMR2 і внутрішньому 2-розрядному лічильнику, у такті Q2 на лінії ССРх буде встановлений низький рівень сигналу (кінець імпульсу ШІМ).

Максимальну розрядність ШІМ для даної частоти можна обчислити за формулою (біт):

;

Примітка. Якщо тривалість імпульсу ШІМ більша за період ШІМ, лінія СCР1 не буде мати низький рівень сигналу, що дозволяє реалізувати скважність вихідного сигналу 100 %.

Мінімальна роздільна здатність

Мінімальна роздільна здатність кожного біта імпульсу ШІМ залежить від режиму роботи попереднього дільника.

Таблиця 1.1 – Мінімальна тривалість біта імпульсу ШІМ

Коефіцієнт попереднього ділення T2CKPS1:T2CKPS0 Мінімальна роздільна здатність

Розрахунок періоду ШІМ і тривалості імпульсу

Частота дискретизації ШІМ f= .

Частота кварцового осцилятора FOSC = .

Визначається значення попереднього дільника TMR2 = 1.

,

,

.

Знайдемо максимальну розрядність тривалості імпульсу ШІМ при частоті дискретизації і тактовій частоті мікроконтролера .

,

,

,

,

.

де R – розрядність ШІМ.

При тактовій частоті мікроконтролера і частоті дискретизації ШІМ найбільша розрядність ШІМ складає 8 біт (тобто 0 ≤ DCxВ9:DCxB0 ≤ 255). Будь-яке значення більше 255 приведе до значення скважності циклу ШІМ 100 %. Щоб одержати більшу розрядність ШІМ необхідно зменшити частоту дискретизації ШІМ. Для підвищення частоти дискретизації ШІМ необхідно зменшити розрядність ШІМ.

Послідовність настроювання модуля CСР у режимі ШІМ

Рекомендована послідовність включення модуля CСР у режимі ШІМ:

1. Установити період ШІМ у регістрі PR2.

2. Установити тривалість імпульсу в бітах DCxB9:DCxB0.

3. Налаштувати вивод ССРх як вихід, скинувши відповідний біт TRІS.

4. Налаштувати попередній дільник і ввімкнути TMR2 у регістрі T2CON.

5. Увімкнути ССР у режимі ШІМ.

Завдання до теми

Розрахувати період, тривалість імпульсу та розрядність широтно-імпульсної модуляції. Варіанти вихідних даних наведено в таблиці 1.2.

Таблиця 1.2 – Дані для розрахунку періоду ШІМ і тривалості імпульсу

№ пор. f дискретизації, Гц Fosc, МГц   № пор. f дискретизації, Гц Fosc, МГц
2 563   74 852
12 890   2 563
23 217   12 890
33 544   23 217
43 871   33 544
54 198   43 871
64 525   54 198
74 852   64 525
2 563   74 852
12 890   2 563
23 217   12 890
33 544   23 217
43 871   33 544
54 198   43 871
64 525   54 198
             

Контрольні питання

1. З чого складається пам’ять програм?

2. Що таке вектор скидання та яка його адреса?

3. Що таке вектор переривань та яка його адреса?

4. З чого складається пам’ять даних?

5. Які директиви керування пам’яттю програм ви знаєте, як вони використовуються?

6. Які директиви керування пам’яттю даних ви знаєте, як вони використовуються?

Література: [3, с. 63–64].





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...