Разработка узла управления для автоматизированной системы прочистки мусоропроводов

Табл.3.6. Формат регистра EECR

Бит	7	6	5	4	3	2	1	0
	-	-	-	-	EERIE	EEMWE	EEWE	EERE
Чтение(R)/Запись(W)	R	R	R	R	R/W	R/W	R/W	R/W
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	x	0

 

 

EERIE – разрешение прерывания от EEPROM.

EEMWE – управление разрешением записи в EEPROM.

EEWE – разрешение записи в EEPROM.

EERE – разрешение чтения из EEPROM.

Процедура чтения данных из EEPROM: после загрузки требуемого адреса в регистр EEAR, программа должна установить разряд EERE регистра EECR в «1». Когда запрошенные данные будут находиться в регистре данных EEDR, произойдет аппаратный сброс этого раздела.

Операция чтения из EEPROM всегда выполняется за один машинный цикл. Кроме того, после установки разряда EERE в «1» процессор пропускает 4 машинных цикла перед началом выполнения следующей инструкции. Поэтому следить в программе за состоянием разряда EERE нет никакой необходимости.

В процессе инициализации микроконтроллера из данной памяти мы считываем предыдущее состояния щетки. Это необходимо для управления приводом лебедки.

Листинг подпрограммы инициализации приведен в П.3.

 

2. Автоматика пожаротушения

Автоматика пожаротушения не управляется микроконтроллером. Для работы этой системы датчик температуры (пожарный датчик) должен быть постоянно подключен к питанию. Алгоритм работы системы пожаротушения приведен на Рис.3.1.

Отключение питания микроконтроллера происходит автоматически, при пожаре. Разница температур открытия и закрытия клапана связана с работой датчика (гистерезис).

Рис.3.1. Алгоритм работы системы пожаротушения

3. Сканирование датчиков и кнопок

Одним из наиболее важных процессов является сканирование датчиков и кнопок – получение информации о состоянии системы. Основные требования, предъявляемые к этому процессу:

• надежность обнаружения изменения состояния датчика (программная фильтрация дребезга контактов);

• частота сканирования – 0.1 секунда, чтобы можно было достаточно быстро среагировать на то или иное изменение входного сигнала;

• датчики опрашиваются по очереди.

Листинг подпрограммы сканирования приведен в П.4.

 

4. Алгоритм работы узла управления для автоматизированной системы прочистки мусоропровода

Датчик натяжения троса: следит за состоянием троса. При возникновении аварийной ситуации (обрыв троса, избыточное или недостаточное натяжение троса) микроконтроллер выключает электродвигатель привода прочистки.

Кнопка «Пуск»: при нажатии на кнопку микроконтроллер запускает электродвигатель в случае, если натяжение троса в норме. При этом электродвигатель запускается в направлении, противоположном направлению его работы перед остановкой. Эта функция реализована программно.

Концевой датчик: следит за положением щетки прочистки. Когда щетка достигает верхнего положения, микроконтроллер отключает электродвигатель.

Алгоритм работы узла управления изображен на Рис3.2.

Листинг подпрограммы управления электродвигателем приведен в П.5.

Рис.3.2. Алгоритм работы узла управления для автоматизированной системы прочистки мусоропровода

5. Разработка ПО

Опираясь на проделанную в работу, для узла управления автоматизированной системой прочистки мусоропровода было написано ПО. Программа написана на языке программирования C в среде IAR Embedded Workbench 4.12A. Это отладочная среда, которая работает под управлением Windows 95, 98, NT. В нее входят компилятор языка Си, ассемблер, компоновщик, и отладчик, при этом возможно взаимодействие с внешними программами типа AVR Studio. Встроенный редактор специально настроен на синтаксис языка Си, а дополнительные утилиты и хорошая встроенная система помощи дополнительно облегчают написание программ.

Редактор исходного текста:

• удобный интерфейс пользователя;

• автоматическое выделение ошибок;

• настраиваемая панель инструментов;

• выделение директив Си;

• развитые средства поиска.

Компилятор с языка Си:

• один из лучших компиляторов по эффективности кода;

• полная совместимость с ANSI C;

• несколько моделей для эффективного распределения памяти;

• алгоритмы оптимизации специально для AVR-микроконтроллеров;

• расширения языка для встроенных систем.

Ассемблер

• интегрированный макроассемблер для приложений реального времени;

• включает препроцессор для компилятора Си.

Компоновщик

• поддерживает полную компоновку, размещение, и создание формата;

• поддерживает более 30 стандартных выходных форматов для использования совместно с внутрисхемными эмуляторами;

• загрузка модулей только при необходимости;

• выходной формат полностью совместим с AVR Studio.

Симулятор и отладчик

• отладка в кодах Си и ассемблера;

• различные точки останова;

• язык описания периферии и операций ввода/вывода;

• просмотр областей CODE, DATA, EEPROM и регистров ввода/вывода;

• обработка прерываний с предсказанием;

• контроль любых переменных и стека;

• комплексные типы данных.

Структура программы стандартная. Имеется главная программа main.c и специальные подпрограммы, вызываемые из главной программы по ходу выполнения цикла. Листинг программы приведен в П.6.

 

4. ТЕСТИРОВАНИЕ И ОТЛАДКА

 

Тестирование и отладка устройств является важной частью любой разработки. Оно позволяет выявить и устранить возможные неполадки и погрешности прибора.

В задачу дипломного проектирования входит разработка принципиальной схемы контроллера. На данном этапе проектирования процесс тестирования и отладки невозможен ввиду отсутствия готового продукта. Ниже приведена методика тестирования и отладки.

 

4.1. Методика тестирования и отладки

4.1.1. Вводная часть

4.1.1.1 Узел управления автоматизированной системой прочистки мусоропровода (далее контроллер) подлежит тестированию и отладке. Тестирование осуществляется специалистом-наладчиком. Настоящая методика устанавливает методику первичной, периодической и внеочередной поверки контроллеров.

4.1.1.2 При выпуске контроллера  из производства и ремонта  проводят первичную поверку.

4.1.1.3 Первичной поверке  подлежит каждый экземпляр контроллера.

4.1.1.4 Межповерочный интервал 1 год.

4.1.1.5 Периодической поверке  подлежат контроллеры, находящиеся  в эксплуатации или на хранении  по истечении межповерочного  интервала.

4.1.1.6 Внеочередную поверку  производят в случае:

• ввода в эксплуатацию контроллера после длительного хранения (более половины межповерочного интервала);
• проведения повторной настройки, при известном или предполагаемом ударном воздействие на контроллер или неудовлетворительной его работе.

 

4.1.2. Операции и средства отладки

4.1.2.1 Выполняемые при тестировании  операции, а также применяемые  при этом средства поверки  указаны в таблице 4.1. Последовательность  операций проведения поверки  обязательна.

Таблица 4.1 Последовательность операций и средства поверки

Наименование операции	Номер пункта настоящей методики	Наименование средств поверки
1. Внешний осмотр	п. 4.1.5.1	-
2. Проверка правильности  функционирования контроллера: реакции  на входные сигналы, корректные  выходные сигналы	п. 4.1.5.2	1. Тестер Unit-T UTSS MULTIMETR;   2. Двухканальный цифровой  осциллограф Velleman PCS500
3. Определение погрешности  работы контроллера	п. 4.1.5.3
4. Оформление результатов Поверки	п. 4.1.5.4	-

 

 

4.1.2.2 Допускается проведение  поверки контроллеров с применением  средств поверки, неуказанных в  таблице 4.1, но обеспечивающих определение  и контроль метрологических характеристик  тестируемых контроллеров.

 

4.1.3. Требования безопасности

4.1.3.1 При проведении поверки  должны быть соблюдены требования  ГОСТ Р 51350-99 и «Правила технической  эксплуатации электроустановок  потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», утвержденные Главгосэнергонадзором.

4.1.4 Условия тестирования

4.1.4.1. При проведении поверки  должны соблюдаться следующие  условия:

температура окружающего воздуха, С……….………………...………..23±2;

относительная влажность воздуха, %………….....…………...….от 30 до 80;

атмосферное давление, мм. рт. ст………...…………….....……от 630 до 795;

внешнее магнитное поле………………………...……..…………отсутствует;

вибрация и тряска …………………………………...……………отсутствует;

напряжение питания……...……………...…..…..+5В±1, стабилизированное;

+12В±1, нестабилизированное;

220В±10, переменное.

 

4.1.5 Проведение  тестирования

4.1.5.1 Внешний осмотр (п.1 таблица 4.1)

4.1.5.2 Проверка правильности  функционирования контроллера (п.2 таблица 4.1). Функционирование контроллера  напрямую зависит от ПО микроконтроллера. Поэтому любые нарушения в функционировании устраняются посредством правки программного кода.

4.1.5.2.1 Производится подключение контроллера.

4.1.5.2.2 Согласно алгоритмов, на входы контроллера подаются сигналы, при этом производится постоянный контроль значений на выходе, которые не должны противоречить указанным выше алгоритмам. Наличие сигналов на выходе контролируется тестером.

4.1.5.2.3 Испытания считаются  успешными, если выполняются все  алгоритмы.

4.1.5.3 Определение погрешности  работы контроллера (п.3 таблица 4.1).               

 

 

4.1.6 Оформление  результатов тестирования

4.1.6.1 Контроллеры, прошедшие  тестирование и удовлетворяющие  требованиям данной методики, признают  годными для монтажа в автоматизированную систему прочистки мусоропровода.

4.1.6.2 Контроллеры, прошедшие  тестирование с отрицательным  результатом бракуются и запрещаются  к отпуску в монтаж.

4.1.6.3 Результаты тестирования  заносятся в протокол произвольной  формы. 

 

4.2 Выводы

Описанная выше методика тестирования позволяет проверить правильность функционирования, но не может дать объективной оценки работы контроллера в реальных условиях. Это обусловлено невозможностью смоделировать все условия, которые могут возникнуть в реальной работе. Поэтому необходима настройка и обкатка данной системы непосредственно на объекте.

 

5. ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

 

1. Этапы создания и функционирования электрооборудования