- •Обобщенная структура микропроцессорной системы управления.
- •Провести сравнение аналоговой и цифровой системы управления с точки зрения самого процесса управления (перерегулирование, время переходного процесса).
- •Программируемые логические контроллеры в системах управления. Основные характеристики. Особенности применения.
- •Персональные компьютеры промышленного назначения в составе систем управления.Основные требования к пк.
- •Микропроцессорные системы управления. Структура. Типы мк.
- •Структура типового микропроцессора.
- •Логическая структура микропроцессора.
- •Типы мк.
- •Фон-неймановская (принстонская) архитектура. Гарвардская архитектура. Основные особенности.
- •Архитектура процессора. Процессоры с cisc и risc-архитектурой.
- •Классификация команд.
- •Arm32 Cortex m3. Основные характеристики.
- •Отладочная плата 1986evbrd_64. Назначение и возможности.
- •Hex-файл. Методика получения. Назначение.
- •Форматы передачи данных по линиям связи между узлами микропроцессора.
- •Асинхронная и синхронная передача данных.
- •Организация прерываний в микро эвм.
- •Векторное прерывание в контроллере.
- •Огранизация прямого доступа к памяти.
- •Организация памяти в микропроцессорной системе.
- •Буферная память в микропроцессорной системе.
- •Организация стековой памяти в микропроцессоре.
- •Типы адресации памяти в микропроцессоре.
- •Организация портов ввода-вывода микропроцессорной системы.
- •28.Погрешность смещения в ацп микроконтроллера.
- •29.Погрешность усиления в ацп микроконтроллера.
- •30(Интегральная нелинейность (инл) ацп микроконтроллера) –
- •31(Дифференциальная нелинейность (днл) ацп микроконтроллера).
- •32-33.Этапы проектирования микропроцессорных систем.
- •Принцип регулирования мощности в нагрузке с помощью шим.
- •Микропроцессоры и микроконтроллеры. Отличительные особенности.
- •Этапы создания программного обеспечения.
- •Расскажите об основных характеристиках мп. Производительность мп. Среднее время решения задачи. Отчего зависит производительность мпс.
- •Структура и принципы построения однокристальных мп. Назначение основных блоков и узлов мп. Стандартная архитектура 8-разрядного мп.
- •Отличительные особенности 8-разрядных мп. Основные характеристики 8-разрядных мп.
- •Отличительные особенности 16-разрядных мп. Стандартная архитектура 16-разрядного мп. Приведите примеры известных Вам 16-разрядных мп.
- •В чем состоит отличие синхронных и асинхронных систем?
- •2.4.4. Синхронная передача
- •44. Интерфейсные узлы сопряжения с объектом микропроцессорных систем управления. Назначения и типы.
- •45. Отличительные особенности 32-разрядных мп. Стандартная архитектура 32-разрядного мп. Приведите примеры известных Вам 32 - разрядных мп.
- •46. Дайте определение команды и микрокоманды
- •47. Дайте определение программы.
- •48. Безадресные команды
- •49. Назначение эмуляторов
- •50. Что обеспечивает прямой доступ к памяти (пдп)? ответ – кпдп
- •51. Микроконтроллеры семейства аrm. (По материалам лаб. Работ).
- •52. Структура микроконтроллера arm.
- •53. Организация ввода/вывода информации в аrm микроконтроллере.
- •54. Типы и организация памяти в аrm микроконтроллере.
- •55. Программирование аrm микроконтроллера.
- •56. Последовательные интерфейсы аrm микроконтроллера.
- •57. Обработка аналоговых сигналов с использование ацп аrm микроконтроллера.
32-33.Этапы проектирования микропроцессорных систем.
1.Формализация требований к системе. 2.Разработка структуры и архитектуры системы. 3.Разработка и изготовление аппаратных средств и программного обеспечения системы. 4.Комплексная отладка и приемосдаточные испытания.
Этап 1. На этом этапе составляются внешние спецификации, перечисляются функции системы, формализуется техническое задание (ТЗ) на систему, формально излагаются замыслы разработчика в официальной документации.
Этап 2. На данном этапе определяются функции отдельных устройств и программных средств, выбираются микропроцессорные наборы, на базе которых будет реализована система, определяются взаимодействие между аппаратными и программными средствами, временные характеристики отдельных устройств и программ.
Этап 3. После определения функций, реализуемых аппаратурой, и функций, реализуемых программами, схемотехники и программисты одновременно приступают к разработке и изготовлению соответственно опытного образца и программных средств. Разработка и изготовление аппаратуры состоят из разработки структурных и принципиальных схем, изготовления прототипа, автономной отладки. Разработка программ состоит из разработки алгоритмов; написания текста исходных программ; трансляции исходных программ в объектные программы; автономной отладки.
Этап 4. Комплексная отладка.
Существуют пять основных приемов комплексной отладки микропроцессорной системы: 1) останов функционирования системы при возникновении определенного события; 2) чтение (изменение) содержимого памяти или регистров системы; 3) пошаговое отслеживание поведения системы; 4) отслеживание поведения системы в реальном времени; 5) временное согласование программ.
Комплексная отладка завершается приемосдаточными испытаниями, показывающими соответствие спроектированной системы техническому заданию. Для проведения комплексной отладки МПС используют логические анализаторы и комплексы: оценочные, отладочные, развития микропроцессоров, диагностирования, средств отладки.
Принцип регулирования мощности в нагрузке с помощью шим.
Широтно-Импульсная Модуляция - это способ кодирования аналогового сигналa путём изменения ширины (длительности) прямоугольных импульсов несущей частоты. На Рис. 1 синим цветом представлены типичные графики ШИМ сигнала. Так как при ШИМ частота импульсов, а значит, и период (T), остаются неизменными, то при уменьшении ширины импульса (t) увеличивается пауза между импульсами (эпюра "Б" на Рис. 1.) и наоборот: при расширении импульса пауза сужается (эпюра "В" на Рис. 1.). Рис. 1. Зависимость напряжения от скважности ШИМ.
Если сигнал ШИМ пропустить через фильтр низших частот, то уровень постоянного напряжения на выходе фильтра будет определяться скважностью импульсов ШИМ. Назначение фильтра - не пропускать несущую частоту ШИМ. Сам фильтр может состоять из простейшей интегрирующей RC цепи, или же может отсутствовать вовсе, например, если оконечная нагрузка имеет достаточную инерцию. Таким образом, имея в расположении лишь два логических уровня, "единицу" и "ноль", можно получить любое промежуточное значение аналогового сигнала. Часто в схемах с ШИМ применяют обратную связь для управления длительностью импульса по той или иной закономерности, например, в схемах PID-регуляторов. Простейшую схему ШИМ-управления можно собрать всего на нескольких транзисторах. Схема (Рис.2) представляет собой одну из разновидностей генераторов импульсов - мультивибратор. Во время задающей цепи баз обоих транзисторов включён переменный резистор R6. Вращая его движок, можно в некоторых пределах регулировать скважность выходных импульсов.
Рис. 2. Мультивибратор с ШИМ.
Данная схема способна работать в широких пределах питающего напряжения от 5 до 15 вольт, можно использовать любые широко распространенные транзисторы и любой выпрямительный диод, номиналы сопротивлений могут отличаться на 10%. В качестве нагрузки можно использовать любой мотор, насчитанный на то напряжение питания, которым питается вся схема. Можно также подключить лампу накаливания и наблюдать изменение её яркости свечения, если подключить малогабаритный "динамик", то при вращении движка потенциометра можно услышать изменение характера звука. Схемы простейших широтно-импульсных модуляторов можно построить и на логических элементах, и на микросхеме универсального таймера NE555 (отечественный аналог - КР1006ВИ1), и на операционном усилителе. Существуют и специально разработанные ШИМ-контроллеры. В большинстве этих схем для изменения ширины выходного импульса так или иначе используется аналоговое напряжение. В цифровой же электронике для прямых операций с аналоговыми сигналами необходимо усложнять схему. Поэтому схемы ШИМ-управления в цифровой технике строят на принципе отсчёта определённого числа импульсов задающего генератора. Так, задавая количество отсчитываемых импульсов, можно точно отмерять длительность выходного импульса и паузы между импульсами. Один из вариантов схемы с цифровой установкой ширины выходного импульса приведен на Рис. 3. Схема собрана на распространённых цифровых микросхемах серии К155 (зарубежный аналог - серия 74). В качестве коммутирующего элемента P1 для эксперимента можно применить переключатель на 16 положений или просто подсоединять вход сброса RS-триггера к нужному выходу дешифратора. В реальной же схеме можно применить микросхему селектор К155КП1 с соответствующей схемой цифрового управления.
Рис. 3. Цифровое формирование ШИМ.
В этой схеме применен четырёхразрядный двоичный счётчик К155ИЕ5. Максимальное число, которое можно представить, имея четыре разряда - 16. Поэтому в этой схеме частота выходных импульсов ШИМ будет в 16 раз ниже частоты счёта счётчика. И таким же будет количество градаций регулировки ширины импульсов. При разработке цифровых устройств с ШИМ следует помнить, чточем больше разрядность ШИМ, тем больше градаций импульса можно получить и тем выше частота работы счётчика. Практически во всех современных микроконтроллерах имеются встроенные средства формирования одного или более независимых каналов ШИМ. Очень гибкие возможности конфигурации ШИМ-формирователя микроконтроллера позволяют использовать их в разнообразных схемах электронного управления и автоматики. Пожалуй, наиболее часто ШИМ применяется для управления различными типами моторов. Тут основным достоинством ШИМ-управления является то, что электронный ключ (обычно транзистор) работает в ключевом режиме, что заметно повышает экономичность схемы, так как потери на активных элементах сводятся к минимуму. Кроме того, широтно-импульсная модуляция применяется для формирования аналоговых сигналов сложной формы, в импульсных стабилизаторах, для кодирования и помехозащищённой передачи аналоговой информации.