Аппаратная реализация микроконтроллеров на базе нечёткой логики

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 18 Мая 2012 в 20:18, курсовая работа

Описание работы

Прилагательное «fuzzy» можно перевести на русский язык как нечеткий, размытый. Оно было введено в название новой теории с целью отдаления от традиционной четкой математики и булевой логики, оперирующих с четкими понятиями: «принадлежит - не принадлежит», «истина – ложь». Сама теория возникла, как «неудовлетворенность математическими методами классической теории систем, которая вынуждала добиваться искусственной точности, неуместной во многих системах реального мира, особенно в так называемых гуманистических системах, включающих людей».

Содержание работы

Введение 3
Нечеткая логика в Матлабе 9
Общая структура нечёткого микроконтроллера 11
Реализация системы проектирования нечётких контроллеров 12
Примеры проектирования нечеткого контроллера в среде Matlab 13
Примеры некоторых реально существующих микроконтроллеров, реализованных на базе нечёткой логики 23
Семейство 16-разрядных микроконтроллеров Motorola 68HC12: архитектура, основные характеристики, средства программирования-отладки 24
Заключение 45
Список используемой литературы 47

Файлы: 1 файл

Кр МСУ_10сем.docx

— 296.40 Кб (Скачать файл)

Интегрированный отладчик HC12Debug, входящий в состав комплекса, отображает в  удобной форме все ресурсы  процессора и содержимое ячеек внешней  памяти при работе в расширенном режиме. Содержимое регистров процессора и памяти отображается в отдельных окнах, число которых ограничено только возможностями подсистемы памяти компьютера. Пользователь может изменять содержимое регистров или ячеек памяти. Являясь интегрированной оболочкой, HC12Debug обеспечивает возможность редактирования исходного текста на языке ассемблера и его компиляции. Вместе с комплексом поставляется стандартный ассемблер, однако при желании, к HC12Debug можно подключить любой другой ассемблер.

После компиляции производится загрузка программы в память микроконтроллера или в микросхемы внешней памяти, установленные в системе, для её дальнейшей отладки. Комплекс обеспечивает стандартный набор функций отладки: прогон программы, отладка по шагам, использование точек останова и другие. В экранных окнах отображается состояние ресурсов процессора, дизассемблированный код программы, значения переменных.

Для повышения эффективности и  ускорения процесса разработки систем на базе семейства 68HC12 служит плата  развития 68HC812A4DB, которая в совокупности с BDM-адаптером и HC12Debug позволяет  производить макетирование систем и отладку аппаратного и программного обеспечения. Плата размером 130x110 мм. содержит микроконтроллер МС68НС812А4, внешнюю память объёмом до 2 Мб (ОЗУ, ПЗУ или смешанная), два порта, обеспечивающих обмен по интерфейсу RS-232, и микросхему программируемой логики EPM7032SLC44, реализующую необходимые системные сигналы. Для удобства подключения периферийных устройств все основные сигналы микроконтроллера выведены на внешние разъёмы, что даёт возможность использовать плату 68HC812A4DB в качестве модуля управления в разрабатываемой системе. В режиме отладки плата развития соединяется с системой отладки посредством BDM-адаптера. Установка требуемого режима микроконтроллера осуществляется с помощью перемычек, расположенных на плате.

На рис. 17 показан внешний вид  платы 68HC812A4DB в процессе отладки  разрабатываемой системы. Вместе со средствами программного контроля состояния системы при отладке используются специализированные инструментальные средства — осциллограф смешанных сигналов HP5464D и программируемый генератор сигналов HP33120A производства компании Agilent Technologies (www.agilent-tech.com). Осциллограф HP5464D, который содержит синхронно работающие двухканальный цифровой осциллограф с полосой пропускания 100 МГц и 16-канальный логический анализатор с частотой дискретизации 400 МГц и глубиной контроля до 2 М точек, обеспечивает одновременный контроль логического состояния и значений аналоговых сигналов в различных точках системы. Этот прибор позволяет определять причины возникновения помех на шинах питания, выявлять наличие импульсных помех в линиях связи, контролировать совместную работу аналоговых и цифровых устройств, отлаживать процедуры последовательного обмена данными при искажении формы передаваемых сигналов, а также решать многие другие проблемы, которые трудно разрешимы другими способами.

Рис.17

Аппаратно-программный комплекс 68HC12DK является универсальным средством, который можно эффективно использовать для создания прототипов проектируемых систем на базе микроконтроллеров 68HC12, разработки и отладки их программного обеспечения. Комплекс может также служить для изучения микроконтроллеров этого семейства и практического освоения работы с ними, а плата развития 68HC812A4DB может применяться в качестве одного из рабочих модулей разрабатываемой системы.

 

Заключение

 

Современные нечеткие контроллеры можно разделить  на собственно нечеткие традиционные контроллеры и нейро-нечеткие контроллеры. Нечеткие контроллеры представляют собой систему нечеткого вывода, причем функции принадлежности формируются на основе экспертных оценок. Реализация нечеткого контроллера представляет собой базу правил, базу лингвистических переменных (имен и функций принадлежности) и типовую процедуру логического вывода.

Аппаратная реализация нечеткого контроллера на основе микропроцессора включает в себя:

      • табличное представление имен  переменных, параметризованных функций  принадлежности функций и нечетких правил;

      • модули, реализующие нечеткий  вывод по Мамдани, Сугено, Цукамото, Ларсену и др.

Система автоматизированного  проектирования нечетких контроллеров

представляет собой  набор следующих средств:

      1. Диалоговые средства, позволяющие  эксперту определить имена, функции  принадлежности и правила.

      2. Средства визуализации нечетких  правил, управляющей поверхности  решений.

      3. Набор генераторов модулей табличного  представления нечетких правил  и логического вывода для разных систем команд на основе библиотеки модулей.

            Описанная структура является наиболее распространенной. Основным недостатком такой структуры является использование субъективных представлений эксперта о лингвистических переменных и правилах. Известны методы извлечения функций принадлежности из паттернов образцов проблемной области с помощью нечетких нейронных сетей, позволяющих с помощью кластеризации объектов проблемной области идентифицировать параметры функций принадлежности. В качестве средства кластеризации можно использовать алгоритм FCM или нейронную сеть Кохонена. Для уточнения параметров функций принадлежности используют алгоритм обратного распространения ошибки.

           Таким образом, в структуре автоматизированного проектирования нечетких контроллеров появляются новые компоненты:

      • модуль кластеризации объектов  проблемной области;

      • модуль идентификации параметров  функций принадлежности.

 

Список используемой литературы

1.     Прикладные интеллектуальные  системы, основанные на мягких  вычислениях/ Под ред. Н.Г. Ярушкиной – Ульяновск: УлГТУ, 2004 – 139 с.

2.    Гостев В.И. Нечёткие регуляторы в САУ. -  Киев, Радiоаматор, 2006 – 971 с.

3.    Искусственный интеллект и интеллектуальные САУ/ Под ред. И.М. Макарова - М.: Наука, 2006 - 333 стр.

4.  Ахметов М. 16-разрядные микроконтроллеры Hitachi, Mitsubishi, Motorola, NEC, Toshiba // Chip News. — 2000. — № 5. — C. 3–11.

5. Шагурин И.И. Микропроцессоры и микроконтроллеры фирмы MOTOROLA. — М.: Радио и связь. — 1998. — 560 с.

6.    http://www.fuzzyfly.chat.ru/

7.   Леоненков А.В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH. – Спб.: “БХВ-Петербург”,2003. – 479 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Информация о работе Аппаратная реализация микроконтроллеров на базе нечёткой логики