- номинальная частота вращения 2935 об/мин;
- КПД 91%;
- коэффициент мощности 0.89;
- номинальный ток (380 В) 56.1 А;
- номинальный момент 98 Нм;
- отношение пускового момента к номинальному 2.3;
- масса 180 кг.
Двигатель выполнен в закрытом исполнении (рис. 4). Сердечники статора и ротора изготавливаются из штампованных листов высококачественной электротехнической стали, легированной кремнием. Сталь имеет термостойкое электроизоляционное покрытие. Обмотки статора двигателя выполняются всыпными из круглого эмалированного медного провода. Обмотки ротора выполняются короткозамкнутыми литыми из чистого алюминия. Превышение температуры обмоток статора над температурой окружающей среды должно составлять не более 83 оС.
3.2 Выбор и описание микроконтроллера
В настоящее время среди всех 8-разрядных микроконтроллеров семейство MCS-51 является несомненным чемпионом по количеству разновидностей и количеству компаний, выпускающих его модификации. Оно получило свое название от первого представителя этого семейства – микроконтроллера 8051, выпущенного в 1980 году на базе технологии HMOS. Удачный набор периферийных устройств, возможность гибкого выбора внешней или внутренней программной памяти и приемлемая цена обеспечили этому микроконтроллеру успех на рынке.
Важную роль в достижении такой высокой популярности семейства 8051 сыграла открытая политика фирмы Intel, родоначальницы архитектуры, направленная на широкое распространение лицензий на ядро 8051 среди большого количества ведущих полупроводниковых компаний мира.
В результате на сегодняшний день существует более 200 модификаций микроконтроллеров семейства 8051, выпускаемых почти 20-ю компаниями. Эти модификации включают в себя кристаллы с широчайшим спектром периферии: от простых 20-выводных устройств с одним таймером и 1К программной памяти до сложнейших 100-выводных кристаллов с 10-разрядными АЦП, массивами таймеров-счетчиков, аппаратными 16-разрядными умножителями и 64К программной памяти на кристалле. Каждый год появляются все новые варианты представителей этого семейства. Основными направлениями развития являются: увеличение быстродействия (повышение тактовой частоты и переработка архитектуры), снижение напряжения питания и потребления, увеличение объема ОЗУ и FLASH памяти на кристалле с возможностью внутрисхемного программирования и т.п. Основными производителями МК 51-го семейства в мире являются фирмы Phillips, Siemens, Intel, Atmel, Dallas, AMD, MHS, Gold Star и ряд других.
Для данной задачи микроконтроллер этого семейства является оптимальным, т.к. сочетает в себе большие возможности управления, необходимые для решения поставленной нами задачи. А также при серийном выпуске данного изделия большую роль будет играть его малая стоимость, высокую надежность работы. Итак, с учетом вышесказанного, будем использовать МК КР1816ВЕ51.
ОМК представляет собой СБИС, состоящую из:
· 8-разрядного МП;
· 2-х 16-ти разрядных счетчиков;
· 4-х 8-ми разрядных параллельных портов ввода/вывода, каждый бит которых можно настроить на ввод или вывод;
· последовательного порта;
· подсистемы прерываний;
· резидентного ОЗУ (128х8);
· резидентного ПЗУ (или РПЗУ с ультрафиолетовым стиранием информации) 4Кх8;
· напряжение питания 5В;
· ток потребления 18 мА (КМОП-технология), 150-200 мА (n-МОП-технология);
· максимальная тактовая частота 12МГц, что обеспечивает время выполнения основных команд за 1 – 2 мкс, только умножение и деление выполняется за 4 мкс.
Архитектура МП реализует гарвардский принцип организации. Особенностью этой архитектуры является разделение общей памяти на память команд и память данных, при этом в ОМК используют раздельные команды для обращения к памяти и данным. Длина команды в машине фон Неймана (принстонская организация) получается больше, т.к. используются общие способы адресации для команд и для данных. В то же время, число необходимых способов адресации для команд значительно меньше, чем для данных. Применение раздельных команд существенно уменьшает длину каждой команды (при прочих равных условиях). Разделение памяти программ и данных при наличии двух независимых магистралей для обращения к ПЗУ программ и ОЗУ данных существенно упрощает организацию конвейерной обработки: после выборки очередной команды возможно одновременное обращение к ПЗУ за следующей командой и выборка данных из ОЗУ. В ОМК ВЕ51 раздельные магистрали не реализованы.
Форматы данных:
· данные с фиксированной запятой;
· двоичные;
· двоично-десятичные.
Формы представления данных:
· числовые;
· логические;
· битовые.
Длина формата:
· 16 бит;
· 8 бит;
· 1 бит.
Форматы команд:
· одноадресные;
· двухадресные;
· безадресные.
Способы адресации:
1. Резидентная память данных:
· прямая;
· прямая регистровая;
· косвенная;
· стековая.
2. Непосредственная внешняя память данных:
· косвенная;
· странично-косвенная.
3. Память команд:
· косвенная;
· индексная;
· относительная.
Память данных представляет собой два независимых адресных пространства – резидентную память данных (РПД) и внешнюю память данных (ВПД), отличающиеся местом расположения и средствами доступа к данным.
РПД представляет собой единое адресное пространство. К каждой ячейке можно обратиться, используя прямую и косвенную адресацию. При прямой адресации в формате команды указывается непосредственный адрес ячейки; косвенная - реализуется через регистры R0, R1 каждого банка РОНов. РПД разделена на 3 зоны, каждая из которых имеет свои функциональные особенности:
1. Зона блоков РОНов – состоит из 4-х банков. По сбросу активным является 0-ой банк. Номер банка устанавливается в слове состояния процессора. Достоинством этой зоны является возможность использования прямой регистровой адресации. Команды работы с регистрами 1 – байтовые, реализуются за 1 мкс;
2. Свободная зона - особенностей по способам адресации не имеет.
3. Зона РСФ - содержит основные регистры данных и управления:
· А – аккумулятор;
· В – расширитель А;
· PSW – слово состояния МП;
· SP – указатель стека;
· SBUF – регистр данных последовательного порта;
· ТМОD – регистр управления таймером и т.д. Обращение к РСФ возможно только с указанием прямого адреса. В ВЕ 51 используется только часть адресов зоны РСФ. Неиспользованные адреса зарезервированы для развития ОМК данной серии.
4. Битовая зона – особенности:
· возможность обращения к каждому биту этой зоны с помощью команд обработки бит;
· адресное пространство битовой зоны и РПД не пересекаются. Обращение к битам возможно только с использованием команд прямой адресации;
· битовое пространство начинается в битовой зоне РПД (адреса 20h-2Fh), а заканчивается в зоне регистров спец. функций (РСФ).
Таким образом, обращение к РПД по адресу 0Еh возможно: с использованием прямой адресации, косвенной, указав в регистре R0 или R1 любого банка этот адрес, прямой регистровой адресации, обращаясь к регистру R6 первого банка. Номер банка следует предварительно установить в PSW. Обращение к РПД по адресу 20h возможно по прямому или косвенному адресу. Одновременно возможна обработка любого бита этой ячейки с использованием битовых команд. Адрес бита можно указать в виде 20.х, где х – номер бита или n, где n – прямой адрес битового пространства. Подобные возможности позволяют минимизировать как длину кода программ, так и время их выполнения.
Пространство резидентной памяти команд (РПК) и внешней памяти едино. Обращение к внешнему ПЗУ осуществляется автоматически, если адрес больше чем 4К. Предусмотрена возможность отключения РПК подачей уровня логического 0 на вход EA/VPP.Этот режим обычно используется при отладке программного обеспечения.
Система команд.
1. Команды пересылки
Команды этой группы не модифицируют признаки результата за исключением команды загрузки PSW и пересылок, в которых приемником результата является аккумулятор А. В этом случае устанавливается бит паритета и аппаратно формируется признак равенства 0 – Z=1, который можно использовать для выполнения команд условного перехода JZ (JNZ).
2. Команды обращения к ВПД
Обращение к ВПК и ВПД осуществляется через регистр - указатель DPTR. Обращение к регистру возможно с помощью команды MOV DPTR,#d16, старший (DPH) и младший (DPL) байты этого регистра доступны через зону РСФ.
3. Арифметические операции
Команды выполняют операции сложения, вычитания, инкремента, декремента и др. При умножении старший байт результата записывается в регистр-расширитель В, а младший – в А. Если содержимое А>256, то формируется флаг арифметического переполнения OV. Бит С всегда сбрасывается. При делении частное записывается в А, а остаток – в В. Флаги переноса C и арифметического переполнения OV сбрасываются. Если (А)<(В), то флаг дополнительного переноса (АС) не сбрасывается. При делении на 0 устанавливается флаг OV.
4. Логические команды
Эти команды позволяют реализовать логические операции «и», «или», «исключающее или», а также ряд операций над содержимым аккумулятора.
5. Битовые команды
При выполнении битовых команд бит С выполняет функции аккумулятора. При работе с битами используется только прямая адресация.
5. Команды передачи управления
К этой группе команд относятся команды условного и безусловного переходов, вызова подпрограмм и возврата из них, а также команда пустой операции NOP.
Параллельные порты.
Порты Р0-Р3 предназначены для ввода или вывода байтовой информации и обеспечивают обмен с внешними устройствами: памятью программ и данных, контроллерами различного назначения, периферийными устройствами. Каждый из портов состоит из 8-разрядного регистра -защелки (РЗ), выходного драйвера транзистора Т1, входных цепей и схемы Д1 с открытым коллектором. Схемотехника портов несколько отличается, так как они выполняют разные функции. Однако в упрощенном варианте её можно рассмотреть на рис. 7.