Микропроцессорная система управления предназначенная для использования на лесопильном заводе

Министерство образования Российской Федерации

Уральский государственный технический университет

Кафедра Автоматика и управление в технических системах

Зав. каф. В.Г. Лисиенко

_____________________

Оценка проекта

Микропроцессорная система управления, предназначенная для использования на лесопильном заводе

Курсовой проект

Пояснительная записка

1909 420 000 030 ПЗ

Руководитель Мокрецов В.П.

Студент Данилов Д.

Р-311а Молоков Т.

Екатеринбург 2006

Содержание

Постановка задачи

Описание принципа действия системы

Аппаратная часть микропроцессорной системы

Программная часть микропроцессорной системы

Заключение

Постановка задачи

Требуется разработать микропроцессорную систему управления, предназначенную для использования на лесопильном заводе. Лесопильная установка имеет конвейер, который доставляет бревна к распилочным механизмам. Бревна лежат на ленте конвейера вдоль нее по одному на ширину ленты.

Искомая микропроцессорная система (в дальнейшем просто МП система) должна нести следующие функции и иметь свойства:

- Измерить диаметр каждого бревна, проходящего по конвейеру, и, если он не укладывается в рамки [20…50]см, то считать бревно бракованным и не подавать его на распилку;

- Измерить длину l _бр каждого бревна и вычислить его объем V_i ; суммируя объемы неотбракованных бревен, подсчитывать общий объем распиленной древесины V _S ;

- По включении питания МП система должна проводить самотестирование (POST – poweronselftest) и самоинициализацию;

- Система должна включать ОЗУ, ПЗУ, часы реального времени;

- Информация должна отображаться на восьми буквенно-цифровых индикаторах.

Цель курсовой работы – спроектировать аппаратную и программную части МП системы. Аппаратную основу системы составляет микропроцессор Z80 фирмы Zilog. В задачу курсовой работы не входит подробное проектирование приводов и других механизмов, однако их рассмотрение потребуется для написания управляющей программы.

Описание принципа действия системы

Общая структура

На рис. 1 изображена схема “вход-выход” МП системы.

Рис. 1 Структура “вход-выход” МП системы

Цифровые сигналы с датчиков диаметра и длины бревна поступают в систему, формируется сигнал отбраковки. Затем система, имитируя калькулятор, рассчитывает V_i и обновляет сумму V _S , храня эти величины в памяти. В зависимости от двух кнопок управления индикацией (одна из них, будучи нажатой, переводит в отжатое положение другую) на индикаторах отображается V _S или текущее время. Для начальной установки часов есть 2 кнопки управления таймером, увеличивающие на единицу часы и минуты. Имеется кнопка включения/выключения питания “Вкл”.

Обзор датчиков и способа отбраковки

Чтобы вычислить объем бревна V_i , МП система должна “знать” формулу для вычисления. Формула для расчета V_i (в предположении, что бревно – круглый цилиндр):

. (1)

Рис. 2 Конструкция датчиков и механизма отбраковки

Чтобы найти диаметр d и длину l _бр , надо знать конструкцию датчиков (рис. 2).

Датчик диаметра устроен следующим образом: бревно, двигаясь по конвейеру, отклоняет пластину -, вращающуюся на горизонтальной оси, на угол a. Этот угол через редуктор - подается на ось переменного резистора. Переменный резистор R_d включен в потенциометрический датчик (рис.3). Напряжение U_d с этого датчика подается в МП систему, где оцифровывается с помощью АЦП.

Рис. 3 Потенциометрический датчик

Расчет диаметра идет по формуле:

d = h – l _пл cosa, т.е. надо знать угол a. (2)

Микропроцессор же имеет лишь напряжение U_d . По нему надо рассчитать текущее сопротивление переменного резистора R_d (см. формулу на рис.3), из него найти угол поворота оси резистора, которому соответствует это текущее сопротивление, из него, зная передаточное отношение редуктора, определить a.

Примем следующие допущения:

- номинал R _доб =1 КОм; номинал R_d (переменное)=5,1 КОм; напряжение питания датчика U =12 В. Примечание: при этом диапазон U_d составляет [0; 10]В.

- особенности конструкции – а именно крепления переменного резистора и передаточного отношения редуктора – таковы, что

если a=0 (пластина вертикальна), то текущее R_d =0;

если a=90° (пластина горизонтальна), то R_d =R_{d max} =5,1 КОм (максимально).

Примечание: данное требование однозначно определяет передаточное отношение редуктора – оно будет равно i _1-2 =90°/a _max , где a _max – угловой диапазон поворота оси резистора в градусах (т.к. при повороте пластины на 90° ось резистора поворачивается на a