Проект микропроцессорного устройства управления внешней нагрузкой и управлением с клавиатуры

1. Введение

В настоящем курсовом проекте необходимо спроектировать микропроцессорное устройство управления внешней нагрузкой и управлением с клавиатуры.

Микропроцессорные устройства управления (системы управления МСУ) предназначены для автоматизации обработки информации и управления различными процессами. Основными элементами МСУ являются: программное обеспечение и оборудование.

Основой микропроцессорного устройства является микропроцессор. Микропроцессор – функциональный блок микросхемотехники, выполненный, как правило, на одной СБИС и предназначенный для цифровой обработки информации и управления ходом этой обработки на основе кодов команд программы, считываемых из запоминающих устройств.

 Основные составляющие микропроцессора: арифметико-логическое устройство (АЛУ), регистры данных и устройство управления. АЛУ выполняет арифметические и логические операции над данными. Регистры данных, являются внутренней памятью, каждый способен хранить одно слово. Для передачи данных между блоками микропроцессора используется внутренняя шина данных.

МКС состоит из объекта управления, микроконтроллера, пульта управления (клавиатура и индикаторы) и аппаратуры их взаимной связи.

1. Конкретизация технического задания

В соответствии с техническим заданием функции, реализуемые МСУ: ввод с клавиатуры времени и длительности включения для каждой из внешних нагрузок; включение и выключение внешней нагрузки по заданным временным параметрам; индикация включенного состояния каждой из нагрузок; включение/выключение нагрузки с клавиатуры.

Согласно техническому заданию параметры МСУ: количество внешних нагрузок- 2; источник питания внешних нагрузок – промышленная сеть 220 В, 50Гц; потребляемая мощность – не менее 1 кВт на каждый канал; диапазон задания времени включения внешней нагрузки – 0-24 ч.; дискретность задания времени включения внешней нагрузки – 1 мин; диапазон задания длительности включения внешней нагрузки – 0-99 мин.; дискретность задания длительности включения внешней нагрузки – 1 мин.

Таким образом, проектируемое устройство представляет собой микропроцессорный таймер с двумя каналами.

Типичным представителем МСУ внешней нагрузкой, с требуемыми параметрами, является двухканальное микропроцессорное реле времени, предназначенное для включения нагрузки по заранее заданной оператором программе.

Область применения микропроцессорного таймера – все системы, в которых необходим автоматизированный запуск и выключение электрооборудования в заранее заданные моменты времени:5

• автоматическая регенерация мешков воздушного фильтра;
• управление электрическим насосом;
• программное управление электродвигателем в течении суток;
• другие;

Загрузку расписаний необходимо осуществлять по последовательному каналу в формате ЧЧ-мм.

МСУ представляет собой аппаратурно-программный модуль с микроконтроллером МК51, осуществляющим счет времени, сверку с ним загруженных расписаний и выдачу управляющих сигналов на реле включения/выключения соответствующего прибора.

Программа микроконтроллера осуществляет обработку сигналов прерывания от таймера, вычисляя текущее время в формате пригодном для сравнения с загруженным пользователем расписанием. При совпадении одного из загруженных расписаний с текущим временем осуществляется выдача соответствующего управляющего сигнала на один из выводов микроконтроллерной системы.

Основной режим работы микроконтроллера заключается в подсчете времени и сверки его с каждым заданным расписанием. При подаче на МСУ питания, включается таймер и начинается счет реального времени. Пользователю представляется возможность, выбрав соответствующий режим, установить или скорректировать время, или задать расписание работы какого-либо прибора.