Тема 2. Функции процессора, памяти и портов.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

2.1.Схема управления выборкой команд, Арифметико-логическое устройство. Регистры процессора, Регистр признаков (регистр состояния). Схема управления прерываниями. Схема управления прямым доступом к памяти. Логика управления.

2.2. Функции памяти. Память программы начального запуска. Память для стека или стек (Stack).

2.3. Таблица векторов прерываний. Память устройств, подключенных к системной шине.

2.4. Функции устройств ввода/вывода.

2.7. Статические и динамические ОЗУ. Регистры МП, Стек, внешняя память.

2.8. Память программ и данных микроконтроллеров.

2.9. Постоянная память программ и данных:

2.10. ПЗУ масочного типа - mask-ROM.

2.11. ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием, программируемые пользователем - EPROM (Erasable Programmable ROM).

2.12. ПЗУ однократно программируемые пользователем, - OTPROM (One-Time Programmable ROM).,

2.13. ПЗУ с электрическим стиранием данных - EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM).

2.14. ПЗУ с электрическим стиранием программ - Flash-ROM.

2.15. Память данных. Регистры МК. Стек МК.

2.16. Внешняя память.

2.17. Классификация и структура микроконтроллеров.

2.18. Структура процессорного ядра микроконтроллеров.

Литература: [1, 2, 3, … ].

Вопросы для самопроверки

1. Что входит в состав микропроцессора? Взаимосвязь элементов.

2. Виды и назначение памяти? Стек.

3. Назначение портов. Инициализация их.

4. Отличие Гарвардской и Пристонской архитектур.

Тема 3. Типовые микропроцессорные системы. Этапы разработки МПС.

3.1. Системы программно-логического управления (ПЛУ).

3.2. Системы сбора и обработки информации (СОИ).

3.3. Системы цифрового автоматического управления (ЦАУ).

3.4 Этапы разработки МПС.

3.5. Аппаратные средствасистемы.

3.6. Математические алгоритмы функционирования.

3.7. Программное и информационное обеспечение.

3.8. Системы автоматического управления

3.9. Типовая система автоматического управления электроприводом.

3.10. Цифровые регуляторы системы автоматического управления.

3.11. Нелинейные элементы и алгоритм их реализации.

Литература: [1, 2, 3, 4, …].

Вопросы для самопроверки

1. В чем отличаются типовые системы (ПЛУ, СОИ, ЦАУ )?

2. Что такое аппаратные средствасистемы?

3. Что такое математические алгоритмы функционирования?

4. Что такое программное и информационное обеспечение?

5. В чем особенность система автоматического управления электроприводом?

Тема 4. Компьютерная техника

4.1. Состав персонального компьютера.

4.2. Назначение и взаимосвязь элементов.

4.3. Функции BIOS и DOS.

4.3. Инициализация БИС. Тест ОЗУ. Загрузчик операционной системы.

4.4. Типы операционных систем, их назначение. Примеры.

4.5. Системное программное обеспечение. Примеры.

4.6. Прикладное программное обеспечение. Примеры.

4.7. Micro-PC. Структура. Характеристики. Исполнение.

4.8. Структура основных модулей (аналоговые и цифровые). Особенности работы.

4.9. Персональные компьютеры и рабочие станции.

4.10.Основные модули для связи с объектом (аналоговые и цифровые).

Литература: [ 1, 2, …].

Вопросы для самопроверки

1. Назовите наиболее важные элементы компьютера.

2. Для чего применяются функции BIOS?

3. Для чего применяются функции DOS?

4. Основное назначение BIOS.

5. Назначение операционных систем.

6. Что такое системное программное обеспечение?

7. Что такое прикладное программное обеспечение?

8. Виды и назначение современных промышленных компьютеров.

9. Назначение модулей связи с объектом (аналоговые и цифровые).

Тема 5. Компьютерные интерфейсы

5.1. Внутренние интерфейсы ISA, PCI, AGP.

5.2. Параллельный интерфейс LPT.

5.3. Последовательные интерфейсы RS-232, RS-485, RS-422.

5.4. Внешние интерфейсы USB, Fire Wire и другие.

5.5. Основные характеристики, аппаратура поддержки.

5.6. Программное обеспечение.

5.7. Интерфейс I2C.

5.8. Интерфейс SPI.

5.9. Интерфейс Micro-Lan (1-Wire).

5.10. Другие виды интерфейсов микроконтроллеров.

Литература: [ 1, 2, 3, …].

Вопросы для самопроверки

1. Перечислите сигналы шины ISA и приведите временную диаграмму обмена данными.

2. Какими способами можно реализовать подключение внешних устройств через шину PCI?

3. Дайте характеристику интерфейса RS-232. Аппаратура, программное обеспечение.

4. Дайте характеристику интерфейса LPT. Аппаратура, программное обеспечение.

5. Дайте характеристику интерфейса USB. Аппаратура, программное обеспечение.

6. Дайте характеристику интерфейса RS-485. Аппаратура, программное обеспечение.

Тема 6. Современные микроконтроллеры и их интерфейсы

6.1. Микропроцессорная система Гарвардской архитектуры.

6.2. Виды и основные параметры современных микроконтроллеров.

6.3. Способы программирования и средства отладки.

6.4. Микроконтроллер PIC16F877.Характеристики. Аппаратура PIC.

6.5. Регистры общего и специального назначения

6.6. Система команд PIC-контроллера. Псевдооператоры.

6.7. Инициализация PIC. Задание режимов работы портов.

6.8. Программирование PIC. Proteus VSM.

6.9. АЦП, ШИМ, Таймеры, Сторож PIC.

6.10. USART. Токовая петля. HARD-протокол.

6.11. Интерфейс I2C.

6.12. Интерфейс SPI.

6.13. Интерфейс Micro-Lan (1-Wire).

6.14. Другие виды интерфейсов микроконтроллеров.

Литература: [ 1, 2, …].

Вопросы для самопроверки

1. Состав серии и особенности PIC – контроллеров.

2. Состав серии и особенности AVR - контроллеров.

3. Состав серии и особенности контроллеров Texas Instrument.

4. Состав серии и особенности контроллеров Motorola.

5. Состав серии и особенности контроллеров Intel.

6. Состав серии и особенности ARM – контроллеров.

7. DSP – контроллеры. Назначение. Применение.

8. Средства программирования и отладки программ микроконтроллеров.

Программируемые логические контроллеры.

7.1.Назначение ПЛК. Структура. Характеристики.

7.2. Структура типовых боков дискретного ввода/вывода.

7.3. Структура типовых боков аналогового ввода/вывода.

7.3. Языки МЭК 6-1131/3: Techno FBD, LD, ST, IL, SFC.

Литература: [ 1, 2, … ].

Вопросы для самопроверки

1. Виды ПЛК. Характеристики.

2. Структура типовых боков дискретного ввода/вывода.

3. Структура типовых боков аналогового ввода/вывода.

4. Связь устройств по интерфейсам RS-485, CAN и другие.

5. Языки МЭК 6-1131/3: Techno FBD, LD, ST, IL, SFC.

Требования к контрольной работе

Исходя из требований, определяемых постановкой решаемой задачи,

выбираются входные и выходные сигналы, разрядность, частота работы и при необходимости марка микроконтроллера. Далее разрабатывается алгоритм работы устройства. Алгоритм поясняется временными диаграммами или блок-схемами. Разрабатывается функциональная и принципиальная схема.

Разрабатывается программное обеспечение для проектируемого устройства в виде отдельных процедур.

Выбираются датчики и аппаратные драйверы для согласования с объектом.

Варианты контрольной работы выбираются по последним цифрам шифра зачётной книжки студента из списка или по согласованию с преподавателем.

Содержание контрольной работы:

1. Титульный лист.

2. Содержание.

3. Описание назначения и структуры устройства.

4. Функциональная схема, назначение и взаимосвязь устройств.

5. Электрическая принципиальная схема.

6. Алгоритм управления.

7. Фрагменты программного обеспечения.

8. Список литературы.

5. Варианты тем контрольной работы:

1. Управление на PIC ДПТ с ШИМ и обратной связью по скорости c АЦП.

2. Управление на PIC ДПТ с ШИМ и импульсным датчиком скорости.

3. Управление униполярным ШД с задатчиком интенсивности на PIC.

4. Управление униполярным ШД с дроблением шага на PIC.

5. Управление биполярным ШД с дроблением шага на PIC.

6. Управление двигателем через ЦАП и индикацией скорости вращения.

7. Управление ДПТ от микроконтроллера с кнопками «Вперед», «Назад», «Стоп» и индикацией на PIC.

8. Управление АД с регулятором частоты с драйвером и IGBT-транзистор.

9. Измеритель напряжения до 30 вольт постоянного тока на PIC.

10. Измеритель токового сигнала с АЦП и оптической развязкой на PIC.

11. Измеритель температуры на PIC с АЦП и датчиком LM355.

12. Измеритель температуры на PIC с датчиком DS18B20.

13. Измеритель частоты прямоугольных импульсов с частотой до 100 кГц.

14. Многофункциональный генератор импульсов: прямоугольных, пилообразных, синусоидальных на PIC.

15. Измеритель скорости двигателя через оптический датчик на PIC микроконтроллере с индикацией.

16. Измеритель освещенности на PIC микроконтроллере с индикацией.

17. Цифровой регулятор температуры на PIC.

18. Цифровой регулятор уровня жидкости на PIC.

19. Цифровой регулятор включения устройств во времени на PIC.

20. Цифровой регистратор ЭКГ человека на PIC или AVR.

21. Устройство связи компьютер–микроконтроллер (ввод-вывод байта).

22. Охранное устройство на PIC-микроконтроллере.

23. Табло-индикатор на PIC- микроконтроллере на 8 позиций.

24. Микроконтроллерное управление микроклиматом теплицы с PIC.

25. Темы по автоматизации на МПК, согласованные с преподавателем:

- Устройства измерения или управления на контроллерах - PIC.

- Устройства измерения или управления на контроллерах AVR.

- Устройства измерения или управления на контроллерах Texas Instrument.

- Устройства измерения или управления на контроллерах Motorola.

- Устройства измерения или управления на контроллерах Intel.

- Устройства измерения или управления на контроллерах ARM.

- Устройства измерения или управления на контроллерах DSP.

- Устройства измерения или управления на других контроллерах.

Формулируется задача контрольной работы, приводятся возможные варианты сфер применения, разрабатывается принципиальная схема, дается схема и ее описание. После раздела описания принципа работы схемы приводятся алгоритмы работы программы в виде блок-схем, а затем листинг фрагментов программы управления.

6. Пример оформления титульного листа пояснительной записки работы:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет автоматики и вычислительной техники

Кафедра электропривода и автоматизации промышленных установок

⇐ Предыдущая 12