3.7 Разработка программы для микропроцессорной системы управления

Для микроконтроллера PIC16F877A была разработана специальная программа, для управления симмисторными ключами. Наиболее подходящей средой программирования для микроконтроллера оказалась программное обеспечение «MikroPascal PRO PIC». Именно в этой среде была написана программа для микропроцессорной системы управления.

Первым этапом в разработке программы явилось изучение и использование специальных команд для микроконтроллера PIC16F877A.

Универсальные порты ввода/вывода могут рассматриваться как самые простые периферийные модули. Они позволяют микроконтроллерам PICmicro контролировать работу и управлять другими устройствами. С целью расширения функциональных возможностей некоторые каналы портов ввода/вывода мультиплицированы с другими периферийными модулями. Набор дополнительных функций каналов портов ввода/вывода зависит от реализованных периферийных модулей в микроконтроллере. Как правило, при включенном периферийном модуле, соответствующий вывод микроконтроллера не может использоваться как универсальный канал ввода/вывода.

Для большинства каналов портов ввода/вывода регистры TRIS управляют направлением данных на выводе. Бит TRIS<x> управляет направлением данных на канале PORT<x>. Если бит TRIS установлен в «1», то соответствующий канал порта ввода/вывода работает как вход, а если бит TRIS сброшен в «0», то канал ввода/вывода работает как выход.

Простой способ запомнить направление канала ввода/вывода и состояние битов регистров TRIS:

– «1» – напоминает «In» (ввод);

– «0» – напоминает «Out» (выход).

Регистр PORT - защелка данных, выводимых на порт ввода/вывода. При чтении регистра PORT возвращается состояние выводов порта. Это означает, что необходима некоторая осторожность при выполнении команд со структурой «чтение - модификация – запись» для изменения логического уровня на выходах порта.

Выводы портов могут быть мультиплицированы с аналоговыми входами и входом VREF. Для каждого вывода необходимо определить режим его работы (аналоговый вход или цифровой канал ввода/вывода) настройкой управляющих битов в регистре ADCON1 (регистр управления АЦП). Когда вывод работает как аналоговый вход, то чтение состояния этого вывода будет давать результат «0».

Регистры TRIS управляет направлением каналов ввода/вывода, даже когда он работает в режиме аналогового входа. Пользователь должен гарантировать, что соответствующий бит TRIS установлен в «1», если вывод используется как аналоговый вход.

Для управления АЦП в микроконтроллере используется 3 регистра:

– регистр результата ADRES;

– регистр управления ADCON0;

– регистр управления ADCON1.

Регистр ADCON0 используется для настройки работы модуля АЦП, а с помощью регистра ADCON1 устанавливается, какие входы микроконтроллера будут использоваться модулем АЦП и в каком режиме (аналоговый вход или цифровой порт ввода/вывода).

Фазное напряжение питания электроприемника не может напрямую восприниматься аналого-цифровым преобразователем микропроцессорной системы управления. АЦП микроконтроллера может воспринимать только постоянное напряжение от нуля до пяти вольт. В связи с этим программно было представлено соответствие шага изменения фазного напряжения в 1 В, в соответствующее постоянное напряжение на входе АЦП микроконтроллера, и его перевод в цифровой сигнал для возможности управления.

Была составлена соответствующая таблица перевода, с помощью которой стало возможным составление программы, но использование таблицы для переключения отпаек трансформатора оказалось не оптимальным в программной реализации. Перевод сигнала представлен в таблице 3.6.

Таблица 3.6 – Соответствие шагов изменяемого напряжения

Фазное напряжение	170	171	172	173	174	175	176	177	178	179
Напряжение на входе АЦП	1,660	1,670	1,680	1,689	1,699	1,709	1,719	1,729	1,738	1,748
Цифровой код	340	342	344	346	348	350	352	354	356	358
Фазное напряжение	180	181	182	183	184	185	186	187	188	189
Напряжение на входе АЦП	1,758	1,768	1,777	1,787	1,797	1,807	1,816	1,826	1,836	1,846
Цифровой код	360	362	364	366	368	370	372	374	376	378
Фазное напряжение	190	191	192	193	194	195	196	197	198	199
Напряжение на входе АЦП	1,855	1,865	1,875	1,885	1,895	1,904	1,914	1,924	1,934	1,943
Цифровой код	380	382	384	386	388	390	392	394	396	398
Фазное напряжение	200	201	202	203	204	205	206	207	208	209
Напряжение на входе АЦП	1,953	1,963	1,973	1,982	1,992	2,002	2,012	2,021	2,031	2,041
Цифровой код	400	402	404	406	408	410	412	414	416	418
Фазное напряжение	210	211	212	213	214	215	216	217	218	219
Напряжение на входе АЦП	2,051	2,061	2,070	2,080	2,090	2,100	2,109	2,119	2,129	2,139
Цифровой код	420	422	424	426	428	430	432	434	436	438
Фазное напряжение	220	221	222	223	224	225	226	227	228	229
Напряжение на входе АЦП	2,148	2,158	2,168	2,178	2,188	2,197	2,207	2,217	2,227	2,236
Цифровой код	440	442	444	446	448	450	452	454	456	458
Фазное напряжение	230	231	232	233	234	235	236	237	238	239
Напряжение на входе АЦП	2,246	2,256	2,266	2,275	2,285	2,295	2,305	2,314	2,324	2,334
Цифровой код	460	462	464	466	468	470	472	474	476	478
Фазное напряжение	240	241	242	243	244	245	246	247	248	249
Напряжение на входе АЦП	2,344	2,354	2,363	2,373	2,383	2,393	2,402	2,412	2,422	2,432
Цифровой код	480	482	484	486	488	490	492	494	496	498
Фазное напряжение	250	251	252	253	254	255	256	257	258	259
Напряжение на входе АЦП	2,441	2,451	2,461	2,471	2,480	2,490	2,500	2,510	2,520	2,529
Цифровой код	500	502	504	506	508	510	512	514	516	518
Фазное напряжение	260	261	262	263	264	265	266	267	268	269
Напряжение на входе АЦП	2,539	2,549	2,559	2,568	2,578	2,588	2,598	2,607	2,617	2,627
Цифровой код	520	522	524	526	528	530	532	534	536	538
Фазное напряжение	270	271	272	273	274	275	276	277	278	279
Напряжение на входе АЦП	2,637	2,646	2,656	2,666	2,676	2,686	2,695	2,705	2,715	2,725
Цифровой код	540	542	544	546	548	550	552	554	556	558

Для уменьшения погрешности симметрирования было принято решение использовать постепенное изменение напряжения, с помощью последовательного переключения идущих друг за другом отпаек вольтдобавочного трансформатора. В роли основной программной команды была использована проверка условий с помощью команд: если, то, иначе (if, then, else). При этом наиболее удобным оказалось использование цикла «while», с помощью которого производится постоянный мониторинг входящего сигнала.

Таким образом, была реализована программа в среде «MikroPascal PRO PIC» позволяющая с помощью микроконтроллера управлять отпайками вольтдобавочного трансформатора, который исправляет несимметрию напряжения в трехфазных цепях цеховых сетей, при этом регулировка фазного напряжения осуществляется с точностью до одного вольта, что позволяет обеспечить высокое качество электрической энергии на зажимах электроприемников.

При этом было принято решение об отключении устройства и соответственно отключении электрориемника, эта операция так же была достигнута программно путем подачи соответствующего сигнала на стробирующие выходы дешифратора КР1533ИД3 (рисунок 3.20).

Используемая программа написана на доступном языке программирования, что делает возможным ее дальнейшее усовершенствование даже с базовыми знаниями данного языка программирования.