Микроконтроллеры фирмы Митсубиси в системах электропривода

Введение
Сервопривод MR-J3
Управление электроприводом
Контроллеры семейства ALPHA и области применения
Сложный микроконтроллер
Хорошая музыка mp3
Синхронизация и сигналы управления ОМК
Организация памяти ОМК
Заключение
Литература

Микроконтроллеры фирмы Митсубиси в системах электропривода

Автоматически выполняются следующие функции:
1. циклическая коммутация аналоговых датчиков, измерение величины регулируемого параметра, преобразование результатов в цифровой код;
2. СУ МЭГ получает информацию с датчиков положения: двух внутренних поворотных трансформаторов БВТ и ВТ-80 в виде 10–ти разрядного двоичного кода с погрешностью измерения 1% и одного внешнего ВТ – БОС в виде 12 –ти разрядного двоичного кода с погрешностью измерения 0.1%;
3. первичная обработка информации, фильтрация сигналов, формирование и сглаживание сигналов управления;
4. циклический контроль диагностической информации (температура полевых транзисторов силовых модулей, потребляемый ток);
5. связь с ЭВМ ВУ, исполнение поступающих от нее команд;
6. индикацию сигнала "АВАРИЯ".
Непосредственно по командам оператора ЭВМ ВУ осуществляется:
1. переключение режимов работы СУ МЭГ;
2. обзор диагностической информации;
3. выдача протокола функционирования системы5.
Контроллеры семейства ALPHA и области применения
Семейство Alpha устраняет пробел между отдельными компонентами (реле, таймеры и т.п.) и компактными контроллерами, которые слишком велики для некоторых применений. Данный контроллер отличает высокая функциональность, надежность и гибкость при умеренной стоимости.
Alpha является идеальным средством для замены контакторов и реле в уже имеющейся установке, а также для использования во вновь создаваемых системах автоматизации. В одной программе Alpha XL может обрабатываться до 200 функциональных блоков. При этом любую отдельную функцию (таймер, счетчик, обработку аналоговых сигналов, функцию календаря/часов и т. п.) можно сколь угодно часто использовать во всех программах.
Контроллеры семейства ALPHA заменяют собой целые группы традиционных отдельных компонентов, тем самым открывая новые эффективные и экономичные пути решения задач автоматизации6.
Универсальность ALPHA открывает доступ к широкому спектру как промышленных, так и бытовых применений. Ниже представлены лишь некоторые сферы использования ALPHA:
1. Текстильная промышленность
2. Производство бумаги и упаковки
3. Деревообработка
4. Теплицы и сельскохозяйственные машины
5. Корабельное оборудование
6. Системы управления насосами
7. Системы управления для ворот, дверей и жалюзи
8. Складское хозяйство
9. Специальное транспортное машиностроение7.
Сложный микроконтроллер
Все бытовые кондиционеры Мицубиси Электрик используют в автоматическом режиме алгоритмы и методы нечеткой логики fuzzy logic, (обычно они устанавливаются только в некоторых дорогих мультизональных системах кондиционирования). Сложный микроконтроллер, включенный в систему электропривода, и специально разработанный алгоритм I FEEL позволяют кондиционеру "анализировать" состояние температуры и подстраивать свои действия под тот результат, который был запрограммирован. Вам нужно только задать параметры климата, который вы хотите создать в доме, а кондиционер уже самостоятельно определит текущую температуру в помещении и выберет необходимый режим работы (охлаждение, осушение или обогрев), а также установит нужную температуру. Бывает сложно понять, какая температура вас по-настоящему устраивает или насколько станет теплее или холоднее, если вы увеличите ее на 2 или 3 градуса. И, когда вы хотите, чтобы было теплее, и пробуете разные варианты этого "теплее", неизвестно, сколько пройдет времени, пока вам действительно станет так тепло, как хотелось8.
Возможно, за это время вы успеете замерзнуть. Кондиционеры Мицубиси Электрик помогут вам быстро определить и создать наиболее комфортную для вас температуру, не прибегая всякий раз к многочисленным экспериментам. Если вам хочется больше тепла или прохлады, достаточно нажать кнопку ТОО COOL или ТОО WARM, после чего система проанализирует текущую температуру в помещении, а также количество нажатий указанных кнопок ранее и изменит заданную температуру на вычисленную величину9.
Хорошая музыка mp3
БИС однокристального контроллера КМ1816ВЕ48 (аналог 8048) изготовлена по n-МОП-технологии и содержит все функциональные узлы, необходимые для самостоятельной обработки 8-разрядной цифровой информации, поступающей от внешних устройств через три независимых порта ввода-вывода. Структурная схема ОМК изображена на рис. 1. Даже при беглом просмотре можно заметить сходство структур КМ1816ВЕ48 и однокристального МП К580ВМ80. Обе структуры имеют 8-разрядное АЛУ, регистр-аккумулятор А, схему десятичной коррекции СДК, регистр признаков (в структуре ОМК называемый регистром слова состояния программы ССП), регистр команд РК, дешифратор команд ДШ, схему управления и синхронизации и, наконец, внутреннюю магистраль данных, через которую осуществляется обмен данными со всеми внутренними устройствами ОМК10.
Отличие структуры ОМК от МП К580 заключается в расположении на кристалле ОМК оперативной памяти ОЗУ объемом 64 байт, ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием объемом 1 Кб, 6-разрядного двоичного суммирующего счетчика, тактового генератора и трех независимых 8-разрядных портов ввода-вывода. Схема управления внешней памятью (УПР ВП) позволяет расширить объем ПЗУ до 4 Кб и объем ОЗУ до 320 Кб. ОМК имеет 16 8-разрядных регистров общего назначения (РОН) и восьмиуровневый стек. Встроенная схема управления прерываниями обеспечивает два уровня прерывания приоритетов. Система команд ОМК содержит 96 базовых команд, многие из которых идентичны командам МП К580. Конструктивно БИС ОМК48 размещена в металлокерамическом корпусе с 40 выводами, на лицевой поверхности которого размещена прозрачная для ультрафиолетовых лучей крышка. ОМК имеет напряжение питания 5 В + 5% при токе потребления около 135 мА. Все выводы электрически совместимы с элементами ТТЛ и рассчитаны на подключение одной ТТЛ-нагрузки. Таким образом, структура, принцип действия и система команд ОМК во многом схожи с МП 580. Поэтому изучение функционирования и способов программирования ОМК КМ1816ВЕ48 следует начинать после изучения МП К58011.
Синхронизация и сигналы управления ОМК
Работа ОМК синхронизируется однофазной последовательностью импульсов, которые вырабатывает встроенный генератор, представляющий собой схему с последовательным резонансом, работающую в диапазоне частот 1-6 МГц. Возбуждение генерации обеспечивает входной кварцевый резонатор, подключаемый к выходам Х1 и Х2. Допускается вместо резонатора использовать LC-цепь, подключаемую к тем же выводам. Возможно получение сигнала синхронизации от внешнего приемника. Принципиальная схема подключения кварцевого резонатора или LC-цепи к выводам ОМК традиционна. Кварц или LC-цепь в схеме обеспечивают частотно зависимую обратную связь и фазовый сдвиг для генератора. Вывод Х1 является входом генератора, а вывод Х2 - его выходом. Индуктивность L используется в случае возбуждения генератора LC-цепью.
Тактовый генератор содержит два счетчика Сч1, Сч2 с модулями пересчета. С выхода Сч1 тактовые сигналы с частотой 2 МГц командой ENTO могут быть выданы на вывод ТО ОМК. Прекратить выдачу сигналов на вывод ТО можно только сигналом сброса - СБР. В этом случае вывод ТО ОМК используется схемой условных переходов (СУП) для организации условных переходов командами STO и SNTO по состоянию сигнала на выводе ТО. С выхода Сч1 тактовые импульсы поступают на вход счетчика Сч2 с модулем пересчета 5, который определяет пять внутренних состояний ОМК. Сигнал одного из выводов Сч2 поступает на вывод САВП и определяет длительность машинного цикла ОМК. Таким образом, длительность машинного цикла составляет 15 периодов тактовой последовательности импульсов12.
Сигнал САВП — строб адреса внешней памяти — используется для приема и фиксации адреса внешней памяти на внешнем регистре система. При работе с внутренней памятью сигнал САВП не используется.
Каждая операция процессора начинается с чтения ее кода, содержащегося во внутреннем ПЗУ ОМК, который поэтому называют памятью программ. Выборка кода операции начинается с формирования в счетчике команд СК адреса команды, который пересылается в ПЗУ программ. Выбранный байт команды записывается в регистре команд РК, дешифруется в дешифраторе ДШ и преобразуется в сигналы, управляющие работой АЛУ. Регистр команд РК имеет только восемь разрядов (байт), поэтому если команда двухбайтовая, то первый байт (содержащий код операции) размещается в РК, а второй байт — в промежуточном ЗУ. После дешифрации кода операции процессор переходит к выполнению команд.
Машинный цикл ОМК длится пять периодов тактовой последовательности с частотой 2 МГц, которая формируется на выводе 1. За пять тактовых импульсов С1 проходят все фазы выполнения команды. В такте Т1 после выдачи счетчиком команд СК адреса очередной команды осуществляется выборка команды и ее запись в регистр команд РК. В такте Т2 производится дешифрация команды и увеличение на единицу счетчика команд. Такт T3VT5 используются для выполнения команды и выдачи адреса очередной команды. Таким образом, в отличие от МП К580 длительность машинного цикла ОМК неизменна и составляет пять тактов частоты 2МГц, или 2,5 мкс. Кроме того, фаза выполнения команды совмещена с фазой формирования и вывода адреса очередной команды, что позволило существенно повысить производительность центрального процессорного устройства13.
Схема управления ОМК, кроме формирования внутренних сигналов управления СУ, синхронизирующих работу всех внутренних устройств ОМК, формирует несколько внешних управляющих сигналов, обеспечивающих связь ОМК с внешними устройствами и внешней памятью.
Управление внешней памятью осуществляется следующими пятью сигналами:
САВП — строб адреса внешней памяти, выводится из ОМК с частотой в пять раз меньше основной тактовой частоты С1;
РВД — отключение внутреннего ПЗУ и сигнализация режима доступа к внешней памяти; уровень лог. "1" свидетельствует о выборке команды только из внешнего ПЗУ; при программировании на вывод РВД подается напряжение +25 В;
РВП — разрешение внешнего ПЗУ; сигнал подается на вход разрешения буфера памяти при обращении к внешнему ПЗУ;
ЧТ — стробирующий сигнал при чтении из внешней памяти или внешнего устройства;
ЗП — стробирующий сигнал при записи во внешнюю память или внешнее устройство.
В режиме программирования используется сигнал ПРОГ/СТБВВ — программирующий импульс напряжения +25 В при программировании внутреннего ПЗУ. При работе о внешними устройствами на этот вывод ОМК выйдет сигнал стробирования ВУ — СТБВВ.
В группу внешних сигналов, обеспечивающих условный переход по инициативе внешних устройств, входят сигналы:
ТО - вводной сигнал, опрашиваемый командами условного перехода JTO, JNTO; вывод ТО используется в режиме программирования ОМК и для вывода тактирующей импульсной последовательности С1;
Т1 - входной сигнал, снашиваемый командами условного перевода JT1 и JNT1; используется в качестве входа внутреннего счетчика внешних событий;
ЗПр - запрос-прерывание от внешнего устройства; обеспечивает переход на подпрограмму обслуживания прерывания, если оно ранее разрешено командой ENI14.
Центральное процессорное устройство ОМК содержит блоки, необходимые для оперативного выполнения операций над данными. В его состав вводят: комбинационная схема АЛУ, двухтактовый регистр-аккумулятор А, регистр временного хранения данных Т1, регистр слова состояния программы ССП и связанная с ним схема условных переходов СУП, схема десятичной коррекции СДК.
Функционально АЛУ ОМК не отличается от АЛУ МП К580 и выполняет те же операции: сложение содержимого аккумулятора с регистром, с байтом или ячейкой памяти; инкремент или декремент регистра или ячейки; логические команды И, ИЛИ и исключающего ИЛИ; инверсию байта; циклические сдвиги влево и вправо; обмен тетрад в байте и десятичную коррекцию содержимого результата. Отличающейся является единственная операция обмена тетрад в байте.
Результаты выполнения операции аналогично МП К580 фиксируются в триггерах регистра признаков, который в ОМК называют регистром слова состояния программ ССП. Однако состав признаков (флагов) совсем иной, а некоторые признаки в ССП не фиксируются вовсе. ССП имеет восемь разрядов. Кроме признаков, указанных в ССП, используются признак нулевого результата и признак наличия единицы в селектируемом разряде аккумулятора. Эти признаки формируются в схеме условных переходов СУП, как и признаки, устанавливаемые аппаратно: признак состояния входа ТО, признак состояния входа Т1, признак переполнения таймера TF, признак состояния входа ЗПР, а также признаки FO и F1, устанавливаемые пользователем ОМК. Все перечисленные признаки используются для организации ветвлений программы, а схема условных переходов формирует управляющие сигналы, обеспечивающие переходы по условию15.
Устройство центрального процессора ОМК содержит счетчик указателя стека, построенный на основе 3-разрядного счетчика. Указатель стека используется для адресации восьми пар ячеек ОЗУ, составляющих восьмиуровневый стек. В отличие от МП К580 стек ОМК имеет ограниченный объем, необходимый для организации многоуровневых прерываний. Кроме того, в системе команд ОМК отсутствуют команды загрузки в стек операндов или содержимого регистров, поэтому стек в ОМК используется только для хранения ССП и содержимого счетчика команд СК.
Организация памяти ОМК