Контроллер промышленного назначения

    Работоспособность контроллера можно восстановить, подав на процессор команду сброса (reset). Такие функции выполняет  WatchDog Taimer. В данной работе эта система не реализована. Сброс микроконтроллера можно будет произвести кратковременным сбросом питающего напряжения или кнопкой Reset, расположенной на передней панели.

    

    Конденсатор:

    C К50-16-50В-1 мкФ 

    Индикация

    Возможны  несколько способов реализации индикации:

    на  светодиодах,

    на  ЖК элементах,

    на  цифровых или символьных индикаторах и др.

    Для обеспечения визуального наблюдения за функционированием контроллера  введен блок индикации сигналов. Его  реализация является программной.

    Подпрограмма  опрашивает состояния входов и выходов  и выводит эти значения в порт P0 микропроцессора МК51.

    Непосредственно на эти выходы подключены светодиоды, которые визуально отображают состояние  входов и выходов.

    Для того, чтобы светодиоды можно было подключить напрямую к порту, они  должны потреблять как можно меньше тока, но при этом обеспечивать достаточную яркость свечения.

    Этим  запросам полностью удовлетворяют  выбранные светодиоды КИПД02Б-1К. Ниже в таблице приведены их основные параметры.  

     

    При напряжении питания и токе светодиода 5 мА токоограничивающий резистор принимаем  равным R=1кОм

      Резисторы:

    R C2 – 23 0.125Вт 1КОм±0.1% 

    Питание элементов схемы

    На вход контроллера поступает питающее напряжение 24В, а в состав контроллера входят устройства, питающиеся от 5В, а также 15В. Проблема питания может быть решена с помощью специализированной интегральной схемы импульсного преобразователя постоянного напряжения. Примером такого преобразователя может служить интегральный преобразователь DCP. На вход этого преобразователя поступает постоянное напряжение, и на выходе тоже имеется постоянное напряжение, но другого уровня. При этом осуществляется полная гальваническая развязка между входом и выходом с помощью встроенного трансформатора. Микросхема заключена в корпус DIP14, компактна и удобна в использовании. В данной работе будет использоваться микросхема (DCP022405P(на выходе 5В)). Выходная мощность микросхем составляет 2Вт.  

    ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ DC/DC серии DCP02

    

    На  входе имеются две емкости: керамический конденсатор для устранения кратковременных  пиков тока, возникающих при переключениях транзисторов и электролитический - для поддержания входного напряжения постоянным при его медленных колебаниях.

    На  выходе также имеются керамические конденсаторы, емкость которых будет  рассчитана ниже.

    

    Схема подключения интегральных импульсного преобразователя: 

      

    Конденсатор на входе преобразователя имеет  емкость 470мкФ.

    DA1 Импульсный преобразователь DCP022405P

    Выходная  мощность 2Вт

    Выходное  напряжение 5В

    Входное напряжение 24В

    DA1 Импульсный преобразователь DCP022415DP

    Выходная  мощность 2Вт

    Выходное  напряжение ±15В

    Входное напряжение 24В 

    Конденсаторы:

    C1 К50 – 16 50В 470мкФ +50 -20%

    C2, C3 К50 – 16 50В 10мкФ +50 -20%

    C4 К50 – 16 50В 10мкФ +50 -20% 

    4. Конструирование  контроллера 

    Конструкция контроллера представляет собой  плату печатную, вдвижную. Для выполнения основной печатной платы рекомендуется использовать двусторонний фольгированный стеклотекстолит марки ФТС2-35 ТУ 16-503.161-83. Двустороннее фольгирование выбрано из соображений уменьшения плотности расположения проводников и уменьшения размеров основной печатной платы устройства. Плату изготовить фотохимическим способом. Дорожки на плате травление по “позитиву”. Размеры печатной платы определяются в соответствии с ГОСТ 2.109-73.

    Для увеличения жесткости печатной платы  монтировать на специальную рамку, отлитую с лицевой панелью из легкого алюминиевого сплава АЛ9. Толщина рамки и панели - 3 мм. Плата крепить к рамке при помощи стяжных винтов М3.

      На лицевой панели расположены  отверстия под светодиоды, кнопка  сброса.

    Крепление кнопки сброса производится “под гайку” на передней панели.

    Внешний разъем типа РШ2Н-2-16. Разъем - электрический  соединитель для печатного монтажа, расположение штырьков линейное. Предназначен для работы в электрических цепях  постоянного и переменного тока с частотами до 3 МГц и цепях импульсного тока.

    Рекомендуемый тип припоя – ПОС 60 ГОСТ 21930-76.

      Конструкция блока представляет  из себя алюминиевое шасси,  на котором закреплена печатная  плата. Шасси блока одновременно  является и направляющей при  установке блока в основное (либо управляемое) устройство. На передней панели закреплены кнопка сброса и индикаторы. Плата соединена с кнопкой сброса гибкими проводами. 

    Разработка  программного обеспечения 

    При выборе микропроцессорной системы  управления существенно уменьшается количество дискретных элементов. Что упрощает систему, и, следовательно, повышает ее надежность. С другой стороны отказ самого микропроцессора (само по себе это явление редкое, чаще сказываются ошибки проектирования) ведет к выходу абсолютно всей системы. В то же время появляется необходимость в управляющей программе. Каждый тип микропроцессора обладает рядом только ему присущих особенностей: архитектурой, набором команд, функциональными возможностями и так далее. Все это было принято к сведению при написании программы для спроектированной системы управления.

    Программа была написана на языке ассемблера для МК-51 с использованием системы  отладки AVSIM51. Далее приводится алгоритм работы программы, листинг программы и hex файл, представляющий собой образ ПЗУ предназначенный непосредственно для прошивки в микросхему. 

    Алгоритм  работы программы.

    Используя особенность микропроцессора МК-51 работать с отдельными битами (булев  процессор) данное задание можно  выполнить напрямую запрограммировав все состояния и условия переходов.

      
 

    Листинг программы:

     2500 A.D. 8051 Macro Assembler - Version 4.02a

     ------------------------------------------------

     Input Filename : kurs.asm

     Output Filename : kurs.obj 

      1 ;

     2 ;

     3 ;

     4 ;

     5 ;

     6

     7 ;Для удобства именуем переменные состояния

     8 0020 X0: EQU 20h

      9 0021 X2: EQU 21h

     10 0022 X3: EQU 22h

     11 0023 X4: EQU 23h

      12 0024 X5: EQU 24h

     13

     14 0040 R_N: EQU 55h ;задержка для антидребезговой  подпрограммы

     15 0001 R_C: REG R1 ;именуем регистр для  антидребезговой подпрограммы

     16 0000

     17 0025 PER: EQU 25h ;временная переменная  для сравнения

     18 0000

     19 0000 BSECT ;переход к битовой секции

     20

     21 ;Задаем имена переменных для  обозначения входных параметров

      22 0090 S1:REG P1.0 ;

     23 0091 S2:REG P1.1 ;

     24 0092 S3:REG P1.2 ;

     25 0093 U1:REG P1.3 ;

     26 0094 U3:REG P1.4 ;

     27 0095 U7:REG P1.5 ;

     28 0096 L40:REG P1.6 ;

     29 0097 L100:REG P1.7 ;

     30 00B1 L50:REG P3.1 ;

     31 00B2 INDL50:REG P3.2 ;

      32 0000

     33 ;Задание имен переменных для  индикации выходных величин

     34 0000

     35 0080 IND:REG P0.0 ;имя переменной для  обозначения порта индикации

     36 0000

     37 ;Начало программы располагаем  по адресу 30h

     38 0000 02 00 30 JMP x0

     39 0030 ORG 30H

     40

     41 ;Обработка состояния X0

     42 0030 C3 x0: CLR C ;сбрасываем флаг переноса C

     43 0031 75 A0 FF MOV P2, #11111111b ;обнуляем выходы  порта P2 (Q2,Q1,Q0)

     44 0034 12 00 91 CALL drbzg ;вызов подпрограммы  обработки дребезга

     45 0037 12 00 AA CALL xx0 ;вызов подпрограммы  обработки условия X0

     46 003A A2 20 MOV C,X0 ;записываем в C 1, если X0=1

     47 003C 40 43 JC x5 ;переход на метку x5, если перенос C=1

     48 003E 02 00 41 JMP x1 ;иначе переход на  метку x1

     49

     50

     51 ;Обработка состояния X1

     52 0041 C3 x1: CLR C

     53 0042 75 A0 F6 MOV P2, #11110110b ;записываем в  P2 значения выходов и индикации

      54 0045 12 00 91 CALL drbzg

     55 0048 A2 96 MOV C,L40

     56 004A 40 E4 JC x0

     57 004C 02 00 71 JMP x4

      58

     59

     60 ;Обработка состояния X2

     61 004F C3 x2: CLR C

      62 0050 75 A0 DB MOV P2, #11011011b

     63 0053 12 00 91 CALL drbzg

     64 0056 12 00 B1 CALL xx2

     65 0059 A2 21 MOV C,X2

      66 005B 40 03 JC x3

     67 005D 02 00 71 JMP x4

     68

     69 ;Обработка состояния X3

<