Загальний опис технічних засобів мікропроцесорних систем

Лабораторна робота №1

Тема: Технічні засоби контролера на базі -мікропроцесорного набору К580.

Мета: Ознайомитися зі структурою та основними принципами ро­боти мікропроцесорних засобів автоматизації зварюваль­ного виробництва на прикладі контролера на базі МКП К580.

КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Загальний опис технічних засобів мікропроцесорних систем

Сучасні засоби автоматизованого керування зварювальними про­цесами будуються на основі мікропроцесорних систем (МПС).

Мікропроцесорна система - це цифрова система керування та обробки числової інформації, функціональні можливості якої визна­чаються програмним забезпеченням, а взаємозв'язок з технологічним обладнанням забезпечується пристроями вводу (виводу) інформації.

В залежності від виконуваних функцій та області застосування МПС умовно діляться на контролери та мікро-ЕОМ. Мікро-ЕОМ в свою чергу діляться на спеціалізовані і універсальні.

Для контролерів основними в функції керування, тоді як функ­ції обробки інформації в другорядними (підготовчими). Для них ха­рактерні висока швидкодія і широкий набір портів вводу (виводу) для зв'язку з зовнішніми пристроями (давачами параметрів техноло­гічного процесу, вимірювальними приладами, виконавчими органами об'єктів керування і т.п.). Для мікро-ЕОМ основним є обробка ін­формації, одним з видів якої є обчислення. Для них найхарактерні­шими є великий об'єм пам'яті і набір програм для обробки великих масивів інформації.

Мікропроцесорні засоби (МПЗ), призначені для побудови МПС, складаються з технічного і програмного забезпечення (ТЗ і ПЗ).

Елементною базою ТЗ МПС в мікропроцесорні комплекти (МПК), до складу яких входять програмно і апаратно сумісні великі і над­великі інтегральні схеми (ВІС і НВІС). Для зберігання ПЗ викорис­товуються ВІС запам'ятовуючих пристроїв (ЗП). Для обміну інформа­цією між окремими модулями МГС використовують інтерфейси і ВІС. Розрізняють модульні МПК, МПК з однокристалевими мікропроцесорами (МП) і МПК однокристалевих мікро-ЕОМ (1).

Модульні МПК призначені для побудови МПС, структура і систе­ма команд яких орієнтована на певний клас задач, завдяки чому досягається висока швидкодія. До їх складу входить декілька мікропрограмованих ВІС, які реалізують окремі функціональні вузли МП. Типовими модулями таких МПК є ВІС арифметико-логічного прист­рою, пристрою мікропрограмного керування, регістрів загального призначення та інтерфейсів призначених для побудови мікропроцесора.

Найпоширенішими модульними МПК є 2-, 4- і 8-ми розрядні сімейства комплектів К589, К584, К18026 та К1800.

МПК К589 виконаний за ТТЛШ технологією з циклом 100 мс і призначений для побудови спеціалізованих контролерів і мікро-ЕОМ з розрядністю кратною 2. Комплект К584 орієнтований на побудову контролерів середньої продуктивності з розрядністю кратною 4. Ви­конаний за технологією ІЛ э циклом 1 мкс МПЖ К1804 призначений для побудови контролерів і мікро-ЕОМ підвищеної продуктивності з розрядністю кратною чотирьом. На відміну від К1804 комплект К1802 містить секції, кратні восьми. МПК К1800 виконаний по ЕЗЛ техно­логії і призначений для побудови високопродуктивних МПС з частотою синхронізації ЗО мГц і розрядністю кратною чотирьом.

МПК з однокристалевими мікропроцесорами містять функціональ­но закінчений МП з фіксованою архітектурою і системою команд у вигляді однієї ВІС. До складу такого МПК крім однокристалевого МП входять ВІС генератора тактових імпульсів, інтерфейсів і контро­лерів системної шини, контролерів переривань, таймера, портів вводу (виводу) та iн. До цих МПК відносяться 8-ми розрядний комплект серії К580 і 16-ти розрядні K1810, К1801, К1809, К1806, К1818, які містять широкий набір ВІС для побудови багатофункціо­нальних контролерів і персональних ЕОМ.

МПК однокристалевих мікро-ЕОМ містять функціонально закінче­ну ЕОМ з фіксованою системою команд і архітектурою у вигляді од­нієї або двох ВІС, призначених для обробки інформації та керуван­ня обладнанням. Такі ВІС крім МП містять також внутрішню пам'ять обмеженого об'єму. Розширення пам'яті і каналів вводу (виводу) здійснюється з допомогою зовнішніх ВІС пам'яті.

До МПК однокристалевих мікро-ЕОМ відносяться сімейства 4-розрядних комплектів К1814, К1820 і 8-розрядних К1616 і К1813. Однокристалева мікро-ЕОМ К1813 містить в своїй структурі також 10-розрядні АЦП і ЦАП.

ВІС ЗП призначені для організації пам'яті МПС і діляться на ВІС оперативних запам'ятовуючих пристроїв (ОЗП) і постійних за­пам'ятовуючих пристроїв (ПЗП). ОЗП призначені для оперативного запису, зберігання і зчитування в процесі роботи МПС інформації у вигляді двійкових кодів. ПЗП призначені для зберігання попередньо записаної інформації і зчитування її в процес і роботи системи.

У ВІС ОЗП статичного типу для запам’ятовування інформації у вигляді двійкового коду використовуються тригери, в ОЗП динамічного типу – конденсатори. Найпоширенішими ОЗП статичного типу, які використовуються при побудові МПС, є такі (2): К561РУ2А обсягом 256 біт, К132РУ4А, КР565РУ2А обсягом 1 Кбіт, КР1232РУ5А, К537РУ2А обсягом 4 Кбіт, КР132РУ6А, КР537РУ8А обсягом 16Кбіт. Динамічні ОЗП: КР565РУ1А (4Кбіт), КР565РУ6Б (16Кбіт), КР565РУ5Б (64Кбіт), КР565РУ97В (256Кбіт).

ВІС ПЗП в залежності від способу запису в них інформації діляться на такі типи:

А) маскові ПЗП, в які інформація записується на стадії виготовлення ВІС;

Б) програмовані (ППЗП), в які інформація записується на стадії проектування МПС шляхом їх однократного програмування;

В) ре програмовані (РПЗП), які можна багатократно програмувати, стираючи попередньо записану інформацію ультрафіолетовими променями (УФРПЗП) або електричними сигналами (ЕРПЗП).

АЦП перетворюють у цифровий код для вводу в МПС сигнали, які поступають від керованого технологічного обладнання і пропорційні напрузі електричної дуги, струму зварювання, струму емісії вторинних електронів, швидкості зварювання, швидкості подавання електродного дроту, зусиллям стаскання деталей, електричному опору деталей і т.п.

ЦАП перетворюють цифрові коди з виходу МПС в аналогові сигнали для подання їх на входи керованого технологічного обладнання і задання необхідного значення параметрів режимів зварювання.