МПвСУ для заочников БГУИР
Задание на контрольные работы МПвСУ БГУИР - выполним на заказ
Необходимо разработать принципиальную электрическую схему цифровой системы управления на базе микроконтроллера семейства AVR ATmega фирмы Atmel. Набор периферии (дисплей, внешнее ПЗУ, клавиатуру, аналоговый вход/выход, цифровые входы/выходы, интерфейс связи с ЭВМ), входящих в каждую схему, приведён в таблице. Номер варианта задания соответствует номеру зачётной книжки.
Отчёт должен содержать принципиальную схему устройства, описание всех используемых микросхем и протоколов обмена. Схема выполняется в соответствии с ГОСТом на формате А3 либо А4. К схеме прилагается перечень элементов.
В случае отсутствия в микроконтроллере достаточного количества дискретных выводов, можно использовать сдвиговые регистры (например, 74LS164, 74HC595 и т.д.). Обращайте внимание на напряжения питания используемых микросхем. Драйвер привода используется для подключения двигателя постоянного тока напряжением до 30 Вольт либо шаговый двигатель. Привести схему драйвера. Для подключения реле используется соответствующая схема включения. Беспроводной интерфейс Bluetooth можно реализовать использовав стандартный Bluetooth Serial модуль. Предполагаемое назначение цифровой входной периферии – подключение двухпозиционных датчиков.
|
№ |
Внешняя память и протокол обмена |
Клавиатура |
Входная периферия |
Выходная периферия |
Интерфейс связи с ЭВМ |
||
|
Аналоговый (АЦП) |
Цифровой |
Дисплей |
Драйвер привода (режим), реле |
||||
|
1 |
SD/MMC, SPI |
3 кнопки + инкрементальный энкодер |
3 входа ´ 8 разрядов |
4 разряда |
Светодиодный 7-сегментный 2-х разрядный |
1 двигатель постоянного тока (вкл/ выкл), 4 реле |
RS-232 (RX, TX) |
|
2 |
EEPROM 24CXX, I2C |
4 кнопки + инкрементальный энкодер |
4 входа ´ 8 разрядов |
6 разрядов |
Светодиодный 7-сегментный 4-х разрядный |
2 двигателя постоянного тока (вкл/выкл), 4 реле |
USB |
|
3 |
SD/MMC, SPI |
5 кнопок + инкрементальный энкодер |
5 входов ´ 8 разрядов |
8 разрядов |
ЖКИ с контроллером PCF8574T |
1 двигатель постоянного тока и 1 шаговый двигатель (вкл/выкл), 4 реле |
RS-485 |
|
4 |
EEPROM 24CXX, I2C |
матричная 2´3 |
8 входов ´ 8 разрядов |
10 разрядов |
Светодиодный матричный 5´8 точек |
3 двигателя постоянного тока (вкл/выкл), 4 реле |
Bluetooth Serial HC |
|
5 |
SD/MMC, SPI |
матричная 3´3 |
3 входа ´ 10 разрядов |
12 разрядов |
Светодиодный, 2 матрицы 5´8 точек |
4 двигателя постоянного тока (вкл/выкл), 4 реле |
RS-232 (RX, TX) |
|
6 |
EEPROM 24CXX, I2C |
матричная 4´3 |
4 входа ´ 10 разрядов |
14 разрядов |
7-ми сегментный 2-х разрядный |
1 двигатель постоянного тока (плавное управление вперёд/назад), 4 реле |
USB |
|
7 |
SD/MMC, SPI |
матричная 4´4 |
5 входов ´ 10 разрядов |
16 разрядов |
7-ми сегментный 4-х разрядный |
2 двигателя постоянного тока (плавное управление вперёд/назад), 2 реле |
RS-485 |
|
8 |
EEPROM 24CXX, I2C |
Матричная 4´5 |
8 входов ´ 10 разрядов |
4 разряда |
Монохромный ЖКИ 84´48 точек с контроллером PCD8544 |
1 двигатель постоянного тока и 1 шаговый двигатель (плавное управление вперёд/назад), 4 реле |
Bluetooth Serial HC |
|
9 |
SD/MMC, SPI |
Матричная 2´5 |
3 входа ´ 8 разрядов |
6 разрядов |
Цветной ЖКИ 132´132 65535 цветов с контроллером PCF8833 |
3 двигателя постоянного тока (плавное управление вперёд/ назад), 8 реле |
RS-232 (RX, TX) |
|
10 |
EEPROM 24CXX, I2C |
Матричная 5´5 |
4 входа ´ 8 разрядов |
8 разрядов |
7-ми сегментный 2-х разрядный |
4 двигателя постоянного тока (плавное управление вперёд/ назад), 6 реле |
USB |
|
11 |
SD/MMC, SPI |
3 кнопки + инкрементальный энкодер |
5 входов ´ 8 разрядов |
10 разрядов |
7-ми сегментный 4-х разрядный |
1 двигатель постоянного тока (вкл/ выкл), 4 реле |
RS-485 |
|
12 |
EEPROM 24CXX, I2C |
4 кнопки + инкрементальный энкодер |
8 входов ´ 8 разрядов |
12 разрядов |
ЖКИ с контроллером 44780 |
2 двигателя постоянного тока (вкл/выкл), 4 реле |
Bluetooth Serial HC |
|
13 |
SD/MMC, SPI |
5 кнопок + инкрементальный энкодер |
3 входа ´ 10 разрядов |
14 разрядов |
Светодиодный матричный 5´8 точек |
1 двигатель постоянного тока и 1 шаговый двигатель (вкл/выкл), 4 реле |
RS-232 (RX, TX) |
|
14 |
EEPROM 24CXX, I2C |
матричная 2´3 |
4 входа ´ 10 разрядов |
16 разрядов |
Светодиодный, 2 матрицы 5´8 точек |
3 двигателя постоянного тока (вкл/выкл), 4 реле |
USB |
|
15 |
SD/MMC, SPI |
матричная 3´3 |
5 входов ´ 10 разрядов |
4 разряда |
7-ми сегментный 2-х разрядный |
4 двигателя постоянного тока (вкл/выкл), 4 реле |
RS-485 |
|
16 |
EEPROM 24CXX, I2C |
матричная 4´3 |
8 входов ´ 10 разрядов |
6 разрядов |
7-ми сегментный 4-х разрядный |
1 двигатель постоянного тока (плавное управление вперёд/назад), 4 реле |
Bluetooth Serial HC |
|
17 |
SD/MMC, SPI |
матричная 4´4 |
3 входа ´ 8 разрядов |
8 разрядов |
Монохромный ЖКИ 84´48 точек с контроллером PCD8544 |
2 двигателя постоянного тока (плавное управление вперёд/назад), 2 реле |
RS-232 (RX, TX) |
|
18 |
EEPROM 24CXX, I2C |
Матричная 4´5 |
4 входа ´ 8 разрядов |
10 разрядов |
Цветной ЖКИ 132´132 65535 цветов с контроллером PCF8833 |
1 двигатель постоянного тока и 1 шаговый двигатель (плавное управление вперёд/назад), 4 реле |
USB |
|
19 |
SD/MMC, SPI |
Матричная 2´5 |
5 входов ´ 8 разрядов |
12 разрядов |
7-ми сегментный 2-х разрядный |
3 двигателя постоянного тока (плавное управление вперёд/ назад), 8 реле |
RS-485 |
|
20 |
EEPROM 24CXX, I2C |
Матричная 5´5 |
8 входов ´ 8 разрядов |
14 разрядов |
7-ми сегментный 4-х разрядный |
4 двигателя постоянного тока (плавное управление вперёд/ назад), 6 реле |
Bluetooth Serial HC |
|
21 |
SD/MMC, SPI |
3 кнопки + инкрементальный энкодер |
3 входа ´ 10 разрядов |
16 разрядов |
ЖКИ с контроллером PCF8574T |
1 двигатель постоянного тока (вкл/ выкл), 4 реле |
RS-232 (RX, TX) |
|
22 |
EEPROM 24CXX, I2C |
4 кнопки + инкрементальный энкодер |
4 входа ´ 10 разрядов |
4 разряда |
Светодиодный матричный 5´8 точек |
2 двигателя постоянного тока (вкл/выкл), 4 реле |
USB |
|
23 |
SD/MMC, SPI |
5 кнопок + инкрементальный энкодер |
5 входов ´ 10 разрядов |
6 разрядов |
Светодиодный, 2 матрицы 5´8 точек |
1 двигатель постоянного тока и 1 шаговый двигатель (вкл/выкл), 4 реле |
RS-485 |
|
24 |
EEPROM 24CXX, I2C |
матричная 2´3 |
8 входов ´ 10 разрядов |
8 разрядов |
7-ми сегментный 2-х разрядный |
3 двигателя постоянного тока (вкл/выкл), 4 реле |
Bluetooth Serial HC |
|
25 |
SD/MMC, SPI |
матричная 3´3 |
3 входа ´ 8 разрядов |
10 разрядов |
7-ми сегментный 4-х разрядный |
4 двигателя постоянного тока (вкл/выкл), 4 реле |
RS-232 (RX, TX) |
|
26 |
EEPROM 24CXX, I2C |
матричная 4´3 |
4 входа ´ 8 разрядов |
12 разрядов |
Монохромный ЖКИ 84´48 точек с контроллером PCD8544 |
1 двигатель постоянного тока (плавное управление вперёд/назад), 4 реле |
USB |
|
27 |
SD/MMC, SPI |
матричная 4´4 |
5 входов ´ 8 разрядов |
14 разрядов |
Цветной ЖКИ 132´132 65535 цветов с контроллером PCF8833 |
2 двигателя постоянного тока (плавное управление вперёд/назад), 2 реле |
RS-485 |
|
28 |
EEPROM 24CXX, I2C |
Матричная 4´5 |
8 входов ´ 8 разрядов |
16 разрядов |
7-ми сегментный 2-х разрядный |
1 двигатель постоянного тока и 1 шаговый двигатель (плавное управление вперёд/назад), 4 реле |
Bluetooth Serial HC |
|
29 |
SD/MMC, SPI |
Матричная 2´5 |
3 входа ´ 10 разрядов |
4 разряда |
7-ми сегментный 4-х разрядный |
3 двигателя постоянного тока (плавное управление вперёд/ назад), 8 реле |
RS-232 (RX, TX) |
|
30 |
EEPROM 24CXX, I2C |
Матричная 5´5 |
4 входа ´ 10 разрядов |
6 разрядов |
ЖКИ с контроллером PCF8574T |
4 двигателя постоянного тока (плавное управление вперёд/ назад), 6 реле |
USB |
Для клавиатуры обеспечить одновременное нажатие клавиш
|
Контрольная работа № 2 |
|
|
|
|
Используя язык ассемблера для микроконтроллера семейства AVR, реализовать алгоритм ПИД-регулирования с передаточной функцией
где параметры k, Tt, Td и период квантования по времени для каждого варианта приведены ниже в таблице:
Таблица 2
Варианты заданий для контрольной работы № 2
|
Вариант |
k |
Tt |
Td |
dT |
|
1 |
2.0 |
0.25 |
0.4 |
0.05 |
|
2 |
3.0 |
0.50 |
0.5 |
0.10 |
|
3 |
4.0 |
1.00 |
0.6 |
0.15 |
|
4 |
5.0 |
0.25 |
0.7 |
0.20 |
|
5 |
6.0 |
0.50 |
0.8 |
0.05 |
|
6 |
7.0 |
1.00 |
0.4 |
0.10 |
|
7 |
8.0 |
0.25 |
0.5 |
0.15 |
|
8 |
2.0 |
0.50 |
0.6 |
0.20 |
|
9 |
3.0 |
1.00 |
0.7 |
0.05 |
|
10 |
4.0 |
0.25 |
0.8 |
0.10 |
|
11 |
5.0 |
0.50 |
0.4 |
0.15 |
|
12 |
6.0 |
1.00 |
0.5 |
0.20 |
|
13 |
7.0 |
0.25 |
0.6 |
0.05 |
|
14 |
8.0 |
0.50 |
0.7 |
0.10 |
|
15 |
2.0 |
1.00 |
0.8 |
0.15 |
|
16 |
3.0 |
0.25 |
0.4 |
0.20 |
|
17 |
4.0 |
0.50 |
0.5 |
0.05 |
|
18 |
5.0 |
1.00 |
0.6 |
0.10 |
|
19 |
6.0 |
0.25 |
0.7 |
0.15 |
|
20 |
7.0 |
0.50 |
0.8 |
0.20 |
|
21 |
8.0 |
1.00 |
0.4 |
0.05 |
|
22 |
2.0 |
0.25 |
0.5 |
0.10 |
|
23 |
3.0 |
0.50 |
0.6 |
0.15 |
|
24 |
4.0 |
1.00 |
0.7 |
0.20 |
|
25 |
5.0 |
0.25 |
0.8 |
0.05 |
|
26 |
6.0 |
0.50 |
0.4 |
0.10 |
|
27 |
7.0 |
1.00 |
0.5 |
0.15 |
|
28 |
8.0 |
0.25 |
0.6 |
0.20 |
|
29 |
2.0 |
0.50 |
0.7 |
0.05 |
|
30 |
3.0 |
1.00 |
0.8 |
0.10 |
Рис.2 Структура схема системы управления и основные обозначения
Указание. Заданный алгоритм регулирования необходимо предварительно привести к разностной форме. Для этого можно использовать следующую аппроксимацию для интеграла и производных:
где en и en-1 - входная координата регулятора (рассогласование, (рис. 2) в моменты времени t и t-dt соответственно . В результате получаем следующее рекуррентное выражение:
un=un-1+k1en-k2en-1+k3en-2
где u - управляющее воздействие, а значения коэффициентов равны:
Для чётных вариантов задачу решить методом трапеции; для нечётных – методом прямоугольников.
При программной реализации этого выражения следует использовать целочисленную арифметику удвоенной точности, а при вводе и выводе данных предусмотреть масштабирование. Возможный диапазон изменения рассогласования и управляющего воздействия задать самостоятельно, в соответствии с техническими характеристиками аппаратных средств, использованных
