Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Марта 2011 в 17:40, курсовая работа
Данная работа посвящена разработке системы климат-контроля в квартирах и офисах, предусмотренной в так называемых «интеллектуальных» зданиях, в которых помимо нее предусмотрены:
- автономное питание от дизель-генераторной установки и солнечных батарей;
- системы охранной безопасности, включая пожарную, и блокировки лифтов;
- системы видеонаблюдения;
- системы телекоммуникации – интернет, спутниковая связь и TV.
САУ должна обеспечивать требуемое качество работы установки в переходных режимах при изменении задающего или возмущающего воздействия. Качество регулирования оценивается следующими показателями: перерегулирование, быстродействие (время регулирования) и число колебаний регулируемой величины за время переходного процесса.
Перерегулированием называется отношение разности между максимальным и установившимся отклонениями регулируемой величины к установившемуся отклонению. На рисунке 1.3 показано изменение регулируемой величины при ступенчатом воздействии. Перерегулирование равно
где Δxmax – максимальное отклонение регулируемой величины;
Δx(∞) – установившееся отклонение регулируемой величины.
Рисунок 1.3 – Показатели качества регулирования
Допустимое перерегулирование обычно равно σm = 18…25%.
Быстродействие или время регулирования tp представляет время, в течение которого отклонение регулируемой величины от Δx(t) превышает некоторое допустимое значение, обычно принимаемое δ = 5%.
Число колебаний регулируемой величины N за время переходного процесса tp должно быть ограниченным. Обычно принимают N < 3.
Работа САУ характеризуется точностью, под которой понимается степень приближения действительного выходного сигнала x к его заданному значению х0.
Величина
Δx = х0 – х называется ошибкой САУ.
Установившаяся ошибка отработки постоянного
сигнала называется статической ошибкой.
Текущая ошибка отработки переменного
сигнала называется динамической ошибкой
САУ. Динамическая ошибка изменяется в
течении времени и зависит от структуры,
параметров и характера изменения воздействия.
Статическая ошибка определяется структурой,
параметрами и величиной постоянного
воздействия.
1.3
Структурная схема системы
климат-контроля
Учитывая условия функционирования с заданными показателями качества переходных процессов, а также требуемые выходные характеристики системы можно представить структурную схему системы климат-контроля (СКК) в строгом соответствии с техническим заданием и техническими условиями эксплуатации.
Рисунок
1.4 – Структурная схема цифровой системы
Структурная схема состоит из следующих основных элементов: Д - датчик температуры; АЦП – аналого-цифровой преобразователь; Н – норма (допустимая величина температуры); СМР – компаратор; СУ – схема управления кондиционером; ИМ – исполнительный механизм (кондиционер); ОУ – объект управления (помещение); И – жидко-кристаллический индикатор.
Датчик температуры осуществляет преобразование температуры в помещении в электрический сигнал аналоговой формы.. Прием сигнала и преобразование аналогового в цифровой и сравнение с допустимой величиной производится микроконтроллером, который в свою очередь управляет цепью включения кондиционера и контроллером жидко-кристаллического дисплея LCD.
Таким
образом, разработав структурную схему
системы улимат-контроля на первом этапе,
далее необходимо выбрать ее элементы,
согласовать уровни сигналов между ними,
осуществить разработку схему управления
электроприводом и программу управления
внешними устройствами.
2
КОНСТРУКТОРСКАЯ
ЧАСТЬ
2.1 Микроконтроллер как основной элемент
Характеристика микроконтроллера PIC16F877:
- высокоскоростная RISC архитектура;
- 35 инструкций;
- команды выполняются за один цикл, выполняемых за два цикла.
- тактовая частота: DC - 20МГц, тактовый сигнал DC - 200нс;
- до 8к х 14 слов FLASH памяти программ, до 368 х 8 байт памяти данных (ОЗУ) До 256 х 8 байт EEPROM памяти данных;
- система прерываний (до 14 источников);
- 8-уровневый аппаратный стек;
- прямой, косвенный и относительный режим адресации;
- выбор параметров тактового генератора;
- программирование в готовом устройстве;
- широкий диапазон напряжений питания от 2.0В до 5.5В.
Рисунок
2.1 - Внешний вид микроконтроллера PIC16F877
2.1.1 Характеристика периферийных модулей.
Микроконтроллер имеет следующие периферийные модули:
- таймер 0: 8-разрядный таймер/счетчик с 8-разрядным программируемым предделителем;
- таймер 1: 16-разрядный таймер/счетчик с возможностью подключения внешнего резонатора;
- таймер 2: 8-разрядный таймер/счетчик с 8-разрядным программируемым предделителем и выходным делителем;
- два модуля ССР;
- многоканальное 10-разрядное АЦП.
- последовательный синхронный порт MSSP;
- последовательный синхронно-асинхронный приемопередатчик USART с поддержкой детектирования адреса.
Рисунок
2.2 - Структурная схема микроконтроллера
PIC16F877
2.1.2 Организация памяти.
В микроконтроллерах PIC16F87X имеется три вида памяти. Память программ и память данных имеют раздельные шины данных и адреса, что позволяет выполнять параллельный доступ.
Рисунок 2.3 - Организация памяти в микроконтроллере PIC16F877
Микроконтроллеры PIC16F87X имеют 13-разрядный счетчик команд PC, способный адресовать 8К х 14 слов памяти программ. Физически реализовано FLASH памяти программ 8К х 14 в PIC16F877. Обращение к физически не реализованной памяти программ приведет к адресации реализованной памяти.
Адрес вектора сброса – 0000h. Адрес вектора прерываний – 0004h.
Память данных разделена на четыре банка, которые содержат регистры общего и специального (SFR) назначения. Биты RP1 (STATUS<6>) и RPO (STATUS<5>) предназначены для управления банками данных. В таблице показано состояние управляющих битов при обращении к банкам памяти данных.
Таблица 2.1 – Банки памяти
RP1:RP0 | Банк |
00 | 0 |
01 | 1 |
10 | 2 |
11 | 3 |
Объем
банков памяти данных до 128 байт (7Fh). В начале
банка размещаются регистры специального
назначения, затем регистры общего назначения
выполненные как статическое ОЗУ. Все
реализованные банки содержат регистры
специального назначения. Некоторые, часто
используемые регистры специального назначения
могут отображаться и в других банках
памяти.
2.1.3 Регистры.
Обратиться к регистрам общего назначения можно прямой или косвенной адресацией, через регистр FSR.
С помощью регистров специального назначения выполняется управление функциями ядра и периферийными модулями микроконтроллера. Регистры специального назначения реализованы как статическое ОЗУ.
В регистре STATUS содержатся флаги состояния АЛУ, флаги причины сброса микроконтроллера и биты управления банками памяти данных.
Регистр STATUS может быть адресован любой командой, как и любой другой регистр памяти данных. Если обращение к регистру STATUS выполняется командой, которая воздействует на флаги Z, DC и С, то изменение этих трех битов командой заблокирована. Эти биты сбрасываются или устанавливаются согласно логике ядра микроконтроллера. Команды изменения регистра STATUS также не воздействуют на биты -ТО и -PD. Поэтому, результат выполнения команды с регистром STATUS может отличаться от ожидаемого. Например, команда CLRF STATUS сбросит три старших бита и установит бит Z (состояние регистра STATUS после выполнения команды 000uu1uu, где u - не изменяемый бит).
При изменении битов регистра STATUS рекомендуется использовать команды, не влияющие на флаги АЛУ (SWAPF, MOVWF, BCF и BSF).
Таблица 2.2 - Регистр STATUS
R/W-0 | R/W-0 | R/W-0 | R-1 | R-1 | R/W-x | R/W-x | R/W-x |
IRP | RP1 | RPO | -ТО | -PD | Z | DC | с |
Бит 7 | Бит0 |
бит 7: IRP: Бит выбора банка при косвенной адресации
1 = банк 2, 3(100h-1FFh)
0 = банк 0, 1 (000h - 0FFh)
биты 6-5: RP1:RP0: Биты выбора банка при непосредственной адресации
11 = банк 3(180h-1FFh)
10 = банк 2(100h-17Fh)
01 = банк 1 (080h - 0FFh)
00 = банк 0 (000h - 07Fh)
бит 4: -ТО: Флаг переполнения сторожевого таймера
1 = после POR или выполнения команд CLRWDT, SLEEP
0 = после переполнения WDT
бит 3: -PD: Флаг включения питания
1 = после POR или выполнения команды CLRWDT
0 = после выполнения команды SLEEP
бит 2: Z: Флаг нулевого результата
1 = нулевой результат выполнения арифметической или логической операции
0 = не нулевой результат выполнения арифметической или логической операции
бит 1: DC: Флаг десятичного переноса/заема (для команд ADDWF, ADDWL, SUBWF, SUBWL), заем имеет инверсное значение
1 = был перенос из младшего полубайта
0 = не было переноса из младшего полубайта
бит 0: С: Флаг переноса/заема (для команд ADDWF, ADDWL, SUBWF, SUBWL), заем имеет инверсное значение
1 = был перенос из старшего бита
0 = не было переноса из старшего бита
Рисунок 2.4 - Запись значения в счетчик команд PC
13-разрядный
регистр счетчика команд PC указывает
адрес выполняемой инструкции. Младший
байт счетчика команд PCL доступен для чтения
и записи. Старший байт РСН, содержащий
<12:8> биты счетчика команд PC, не доступен
для чтения и записи. Все операции с регистром
РСН происходят через дополнительный
регистр PCLATH. При любом виде сброса микроконтроллера
счетчик команд PC очищается. На рисунке
2-5 показано две ситуации загрузки значения
в счетчик команд PC. Пример сверху, запись
в счетчик команд PC происходит при записи
значения в регистр PCL (PCLATH <4:0> —>
РСН).
2.1.4 Порты ввода/вывода.
Некоторые каналы портов ввода/вывода мультиплицированы с периферийными модулями микроконтроллера. Когда периферийный модуль включен, вывод не может использоваться как универсальный канал ввода/вывода.
Информация о работе Разработка микропроцессорной системы климат-контроля