Мехатронная система обеспечения заданной скорости электровоза на различных участках пути (стр. 9 из 9)
- Поэтому для генерации полностью симметричного системного такта в состав некоторых микроконтроллеров семейства C166 входит встроенный делитель входной частоты на 2. В этом случае требуется кварцевый генератор, работающий на частоте 40 МГц. Члены семейства, имеющие в маркировке индекс 'W' не содержат делителя и тактируются непосредственно. Без делителя сегодня выпускаются только кристаллы 8xC166W, с которыми рекомендуется работать на тактовой частоте 18 МГц.
- В новых кристаллах C163, C164CI, C167 присутствует встроенное устройство PLL, которое преобразует входную частоту во внутренний системный такт с коэффициентом умножения 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 4 и 5. Например, при использовании кварцевого генератора 5 МГц для достижения обычных 20 МГц на встроенном устройстве PLL осуществляется умножение входной частоты на 4. Задание режима PLL осуществляется на фазе сброса при подключении резистора между входом P0L и нулем. При потере внешнего такта генерируется
- прерывание, и PLL продолжает работать на частоте 5...10 МГц. Внутренний такт отслеживается PLL также в режимах прямого тактирования и деления входной частоты на 2.
| P0H.7 | P0H.6 | P0H.5 | Коэффиц.умножения | Фактор PLL | Делитель | Комментарий |
| 1 | 1 | 1 | 4 | 4 | OFF | по умолчанию |
| 1 | 0 | 1 | 2 | 2 | OFF | |
| 1 | 1 | 0 | 3 | 3 | OFF | |
| 1 | 0 | 0 | 5 | 5 | OFF | |
| 0 | 1 | 1 | W | OFF | OFF | прямой такт |
| 0 | 0 | 1 | 0.5 | OFF | ON | через делитель |
| 0 | 1 | 0 | 1.5 | 3 | ON | |
| 0 | 0 | 0 | 2.5 | 5 | ON |
3.6 Периферия микроконтроллера 80С166
3.6.1 Блоки таймеров общего назначения (GPT1 & GPT2)
Микроконтроллеры семейства С166 могут содержать один или два модуля таймеров общего назначения с внешними входами / выходами, функциями перезагрузки и сравнения и возможностью объединения. Один из модулей (GPT1) имеет три 16-ти разрядных реверсивных таймера. Таймер T3 работает как основной, а таймеры T2 и T4 как дополнительные. Регистр дополнительного таймера может служить для перезагрузки основного таймера при его переполнении или для захвата содержимого основного таймера при возникновении внешнего события. Имеется также возможность каскадного соединения основного и одного из дополнительных таймеров для увеличения разрядности (рисунок 3.6). При этом образуется 33-х разрядный таймер (в цепочку включается еще и триггер на выходе таймера T3). Каждый из таймеров имеет собственный регистр управления. На блок-схеме GPT1 все временные значения приведены для частоты 20МГц.
Рисунок 3.6 – Блок схема 33-разрядного счетчика
Таймеры могут работать в следующих основных режимах:
- счетчик внешних входных импульсов с максимальной частотой до 1,25 МГц;
- таймер с внешним сигналом управления (активный высокий или низкий уровень);
- таймер с входным тактом от внутреннего тактового генератора, который проходит через делитель с программируемым коэфф. от 8 до 1024.
В таблице приведены значения входной частоты и периода таймера при частоте тактового генератора 20 МГц.
| Предварит.делитель | 8 | 16 | 32 | 64 | 128 | 256 | 512 | 1024 |
| Вх. частота | 2.5 МГц | 1.25 МГц | 625 кГц | 312.5 кГц | 156.25 кГц | 78.125 кГц | 39.06 кГц | 19.53 кГц |
| Миним. шаг | 400 нс | 800 нс | 1.6 мкс | 3.2 мкс | 6.4 мкс | 12.8 мкс | 25.6 мкс | 51.2 мкс |
| Период | 26 мс | 52.5 мс | 105 мс | 210 мс | 420 мс | 840 мс | 1.68 с | 3.36 с |
Второй модуль таймеров (GPT2) имеет два 16-ти разрядных таймера и более высокое разрешение по входу (в модуле GPT2 максимальная частота внешних счетных импульсов может достигать 2.5 МГц). В таблице приведены значения входной частоты и периода таймера для различных коэффициентов деления.
| Предварит.делитель | 4 | 8 | 16 | 32 | 64 | 128 | 256 | 512 |
| Вх. частота | 5 МГц | 2.5 МГц | 1.25 МГц | 625 кГц | 312.5 кГц | 156.25 кГц | 78.125 кГц | 39.06 кГц |
| Миним. шаг | 200 нс | 400 нс | 800 нс | 1.6 мкс | 3.2 мкс | 6.4 мкс | 12.8 мкс | 25.6 мкс |
| Период | 13 мс | 26 мс | 52.5 мс | 105 мс | 210 мс | 420 мс | 840 мс | 1.68 с |
3.7 Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)
Ряд микроконтроллеров семейства C166 имеет встроенный АЦП, построенный по принципу аппроксимации со схемой выборки - хранения на кристалле. Схема мультиплексирования позволяет организовать до 16 и более входных каналов. Для компенсации ошибок преобразования служит автоматическая самокалибровка. Полное время преобразования АЦП составляет 9,7 мкс при частоте процессора 20 МГц.
| C161RI | C164 | C166 | C167 | C167CS | |
| Количество каналов | 4 | 8 | 10 | 16 | 16 + 8 |
| Разрядность | 8 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Время преобразования, мкс | 7,5 | 9,7 | 9,7 | 9,7 | 9,7 |
Модуль АЦП имеет гибкие режимы преобразования:
- одноканальное однократное
- одноканальное при периодическом опросе датчика
- многоканальное однократное
- многоканальное при периодическом опросе датчика
- по выбранному каналу во время непрерывного преобразования
При периодическом опросе датчика следующее преобразование производится автоматически по окончании предыдущего. Времена выборки и преобразования устанавливаются в регистре управления АЦП. После окончания преобразования регистр результата содержит 10-разрядный результат, и номер канала, а в регистре управления устанавливается флаг прерывания. Если результат преобразования не считывается до начала следующего преобразования, устанавливается флаг ошибки, и вырабатывается прерывание. Для сохранения результата внеочередного преобразования по выбранному каналу во время непрерывного преобразования предусмотрен специальный регистр. Ниже на рисунке 3.7 приведена упрощенная блок-схема АЦП.
Рисунок 3.7 – Упрощенная блок схема АЦП
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведя анализ существующих микропроцессорных устройств управления становится ясно, что они не соответствуют современным требованиям и морально устарели. На сегодняшний день существуют технологии применение которых способно снизить затраты на производство, эксплуатацию и ремонт устройств управления. Одной из них является современный микроконтроллер, включающий в себя все необходимые для выполнения той или иной задачи периферийные модули.
В данной курсовой работе было решено использовать микроконтроллеры фирмы SiemensSemiconductors. Из этого семейства был выбран микроконтроллер 80C166. Эффективное программирование МК 80С166 достигается благодаря мощной системе команд, поддерживающей вычисления над 8-, 16- и 32-разрядными операндами, операции умножения и деления (MUL, DIV), контроль границ стека, управление периферией через регистры специальных функций Special Function Register (SFR). Следует также отметить высокую пропускную способность, мощную систему адресации и поддержку программирования на языке высокого уровня. При тактовой частоте процессора 16, 20 и 25 МГц цикл выполнения команды составляет 125,100 и 80нс соответственно, встроенная память, промышленные температурные диапазоны и др. Кроме того он содержит необходимые для устройств управления встроенные периферийные модули: 10-разрядный АЦП и таймеры.
В результате была усовершенствованна микропроцессорная система управления и диагностики МСУД.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Стрельцова В.А. Электровоз ЭП1. Руководство по эксплуатации: Техническое описание. – Ростов-на-Дону: ВЭлНИИ – К7, 1997г.
2. Ноженко Н.Я. Аппаратура МСУД. Руководство по эксплуатации: Альбом иллюстраций. – Ростов-на-Дону: ПКП «ИРИС», 2005г.
3. Кулинич Ю.М. Электронное оборудование электровозов переменного тока с плавным регулированием напряжения: Учебное пособие.– Хабаровск: ДВГУПС, 1998. – 96 с.