РГР1 МПС Сайынов


Некоммерческое акционерное общество
«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»
Кафедра «Электроснабжение промышленных предприятий»
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №1
Вариант 11
По дисциплине: «Микропроцессорные системы в электроэнергетике»
Специальность: 5В071800 – Электроэнергетика
Выполнил: Сайынов С. Е. Группа: Эсн-11-4
Принял:
___________«____» ____________2014 г.

Алматы 2014
Содержание
Введение
1 Задание
2 Методические указания
3 Создание программы
Заключение
Список литературы
3
4
5
6
10
11
Введение
Современное состояние технологии в электротехнике требует от специалистов знания микроконтроллеров. В настоящее время в составе выпускаемых изделий многих фирм в дальнем и ближнем зарубежье содержатся микроконтроллеры, и область их применения постоянно увеличивается.
Микроконтроллеры широкого назначения выпускаются многочисленными зарубежными фирмами: Motorola, NEC Corporation, Siemens, Microchip и другими.Применение методов и технических средств обработки информации цифровой вычислительной техникой в релейной защите и автоматике (РЗА) привело к созданию интегрированных комплексов, выполняющих все функции традиционных устройств РЗА и обладающих широкими информационными свойствами и сервисными возможностями, существенно повышающими надежность и эффективность функционирования технических средств автоматического управления электроэнергетическими установками.
Для обучения студентов цифровой технике и программированию микроконтроллеров на кафедре имеется учебный микропроцессорный комплект (УМК-7). Помимо обучения языку ассемблер на примере контроллера PIC16F877А, студенты знакомятся с внутренней и внешней структурой современных микроконтроллеров, применяемых в оборудовании.
1 Задание к расчетно – графической работе №1 «АПВ ВЛ»
Цель работы: приобрести начальные знания в области применения микроконтроллеров и основ цифровой техники.
Расчетно-графическая работа выполняется на основании знаний, полученных при выполнении лабораторных работ по основам микропроцессорной техники. Необходимо разработать программу, имитирующую работу автоматического повторного включения выключателя высоковольтной линии (ВЛ) после отключения выключателя ВЛ действием релейной защиты. Сигнал отключения выключателя имитируется на УМК-7 подачей единичного сигнала от одного из разрядов PORTD с помощью кратковременного включения тумблера S1 на рисунке 1. Тумблер S0 включен постоянно. Энергия подается на бит RB0 PORTB, что вызывает прерывание и запуск программы обработки прерывания, которая с выдержкой времени в соответствии с заданием подает в определенный разряд PORTC, на определенное время энергию. К этому разряду подключена обмотка реле, включающая выключатель ВЛ. Номер разряда выбирается по заданию по порядковому номеру в списке группы. Время паузы АПВ, создаваемой таймером Timer2, необходимо рассчитать, исходя из тактовой частоты 20 МГц.

Рисунок 1.1 – Схема соединения на УМК-7 для РГР № 1
Таблица 1.1- Варианты задания для РГР № 1
№ 15
Тапв, сек 0,62
№ бит вкл. 6
Окно наблюдения должно содержать значение PORTC в двоичном значении для отображения включения выключателя от бита PORTC в соответствии с заданием, а также значения счетчиков 1, 2 и 3 циклов. Приводятся в отчете две копии PrtSc для отладочного режима, когда значения счетчиков равны 2. Одна копия соответствует стартовому режиму и вторая копия снимается после имитации прерывания и появления в заданном бите PORTC значения 1, т.е. включения выключателя. Третье окно снимается после замены значения счетчиков на соответствующие варианту, созданию проекта с этими значениями (Make) и записи в микроконтроллер (Program).
2 Методические указания к выполнению РГР №1
Программа, реализующая упрощенный вариант работы АПВ ВЛ в нормальном режиме ожидает поступление внешнего прерывания, сигнализирующего об отключении выключателя ВЛ. Внешнее прерывание возникает при поступлении единичного сигнала на бит RB0 регистра PORTB. Оно разрешается, если бит GIE в регистре INTCON<7> установлен в 1 (бит глобального разрешения прерываний), и бит INTE в регистре INTCON<4> также установлен в 1 (бит разрешения внешнего прерывания). Эти биты сбрасываются в 0 программно. При появлении такого сигнала управление в микроконтроллере PIC16F877A передается на адрес h`04`, где записано имя подпрограммы, запускаемой для обработки прерывания. Программа обработки прерывания заканчивается командой RETFIE, после чего работа программы продолжается с места, в котором произошло прерывание. При появлении внешнего прерывания независимо от состояния флагов GIE и INTE бит INTF в регистре INTCON<1> устанавливается в 1. Этот флаг может быть сброшен программно.
Создание паузы между выполнением следующими друг за другом инструкциями в программе может быть выполнено запуском в этом промежутке подпрограммы таймера. В микроконтроллере PIC16F877A имеются три модуля таймеров: TMR0, TMR1 и TMR2. В данной РГР используется таймер, создаваемый программно, с использованием вложенных циклов. Изменением числа вложенных циклов можно создать довольно широкий спектр временных задержек.
2.1 Расчет времени выполнения одного цикла в таймере с вложенными циклами
Если тактовая частота генератора равна 20 МГц, то время выполнения одного такта равно 0,05 мкс. Время выполнения машинного цикла, состоящего из четырех тактов равно 0,2 мкс. Подсчитаем максимальную величину задержки внутреннего цикла в приведенной ниже программе 1.
Фрагмент одного внутреннего цикла таймера выполняет команду вычитания за два цикла и команду безусловного перехода за 2 цикла, т.е. в сумме за 4 цикла. Максимально во внутреннем цикле может быть выполнено 255 подциклов (предельное значение десятичного числа, которое может быть введено в 8-ми разрядный регистр). При вычитании 255-й раз результат равен 0. В этом случае по условию команды DECF пропускается следующая инструкция и выполняется следующая за ней инструкция, т.е. происходит выход из цикла. Общее время выполнения внутреннего цикла:
25540,2 + 20,2=204,4 мкс.
При организации одного внешнего цикла в нем выполняется операция вычитания и две операции безусловного перехода, т.е. 4 цикла + внутренний цикл:
40,2 + 204,4 = 205,2 мкс.
На основании приведенного примера, подбором числа повторений в каждом цикле, можно рассчитать общее время паузы, созданной таймером.
3 Создание программы «АПВ ВЛ» на Assembler для МК PIC16F877A
Задание: разработать программу, реализующую упрощенный вариант работы АПВ ВЛ со следующими исходными данными:
- время паузы 0,62 сек;
- сигнал на включение выключателя ВЛ выдается с 6-го бита PORTC;
- сигнал внешнего прерывания имитировать подачей энергии со 2-го бита PORTD;
- задержку времени, необходимую для запуска схемы включения выключателя принять равную 200 подциклам Timer1.
Определение числа циклов и подциклов выполняем последовательно. Вначале проверим, можно ли выполнить такую задержку на втором внешнем цикле.
N второго внешнего цикла = 980000/205,2=4775,82.
Число подциклов второго внешнего цикла максимально 255. Подсчитаем примерно время второго внешнего цикла:
255205 = 52275 мкс.
Определим примерно число подциклов третьего цикла:
980000/52275 = 18,74.
Приведенный расчет дает нам возможность рассчитывать примерное число подциклов третьего цикла для создания определенной паузы.
Программа РГР1Include <p16F877A.inc> ;Sch_inEQU H'22'; счетчик внутреннего цикла задержки.
Sch_outequ H'23' ; счетчик второго цикла задержки.
Sch3 equ H'24' ; счетчик третьего цикла задержки.
org h'00'
nopnopnoporg h'05'
Nachclrf STATUS
clrf PORTC ; Очистка регистра порта С
bsf STATUS,5
movlw B'00001111';
movwf TRISB ; настроить биты 0-3 PORTB на ввод
clrf TRISC ; настроить PORTC на вывод
clrf TRISD ; настроить PORTD на вывод
bcf STATUS,5
WaitPushbtfss PORTB,0 ; Ждать включение тумблера и подачи 1 в RB0-имитация
; отключения выключателя ВЛgoto WaitPushcall Timer2; пауза АПВ в соответствии с заданием
bsf PORTC,2; подача энергии на бит включения выключателя в
; соответствии с заданием
call Timer1; выдержка, необходимая для включения выключателя
goto Nachgoto $
Timer1
movlw D'200'; для отладки принять 2
movwf Sch_in; устанавливаем значение счетчика.
N_in1
decf Sch_in,F; уменьшаем значение счетчика Sch_in на 1.
btfss STATUS,Z; если счетчик Sch_in обнулился, пропускаем GOTO.
goto N_in1; срабатывает только при Z=0
returnTimer2
MOVLW d'19';это же значение оставляем для отладки
MOVWF Sch3; значение W является аргументом для таймера.
N3
MOVLW D'255'; для отладки D'2'
MOVWF Sch_out; устанавливаем значение внешнего счетчика.
N_out; метка внешнего счетчика.MOVLW D'255'; для отладки D'2'
MOVWF Sch_in; устанавливаем значение внутреннего счетчика.N_in; метка внутреннего счетчика.DECF Sch_in,F; уменьшаем значение счетчика Sch_in на 1.
BTFSS STATUS,Z; если счетчик Sch_in обнулился, пропускаем GOTO.
GOTO N_in; срабатывает только при Z=0.
DECF Sch_out,F; уменьшаем значение счетчика Sch_out на 1.
BTFSS STATUS,Z; если счётчик обнулился, пропускаем GOTO.
GOTO N_out; инструкция срабатывает только при Z=0.
DECF Sch3,F; уменьшаем значение счетчика Sch3 на 1,
BTFSS STATUS,Z; если оно равно нулю (Z=1), пропускаем GOTO.
GOTO N3; срабатывает только при Z=0.
RETURN; конец подпрограммы Timer2.
End
На рисунке 3.1 приведена схема включения соединений на УМК-7.

Рисунок 3.1 – Схема соединений на УМК-7 для РГР №1
На рисунках 3.2 – 3.4 приведены PrtSc для данного примера.

Рисунок 3.2 – Компиляция прошла успешно
Заключение
В данной расчетно-графической работе были преобретины начальные знания в области применения микроконтроллеров и основ цифровой техники.
А именно, проверены работоспособность программы, реализующей упрощенный вариант работы АПВ ВЛ в нормальном режиме и ожидающей поступление внешнего прерывания, сигнализирующего об отключении выключателя ВЛ. Исходя из тактовой частоты МК и времени паузы АПВ по условию, была составлена программа на Assembler для МК PIC16F877A.
PIC — микроконтроллеры Гарвардской архитектуры, производимые американской компанией HYPERLINK "https://ru.wikipedia.org/wiki/Microchip_Technology" \o "Microchip Technology"Microchip Technology Inc. Название PIC является сокращением от Peripheral Interface Controller, что означает «контроллеринтерфейса периферии». Название объясняется тем, что изначально PIC предназначались для расширения возможностей ввода-вывода 16-битных микропроцессоров CP1600.
В номенклатуре Microchip Technology Inc. представлен широкий спектр 8-и, 16-и и 32-битных микроконтроллеров и цифровых сигнальных контроллеров под маркой PIC. Отличительной особенностью PIC-контроллеров является хорошая преемственность различных семейств. Это и программная совместимость (единая бесплатная среда разработки MPLAB IDE), и совместимость по выводам, по периферии, по напряжениям питания, по средствам разработки, по библиотекам и стекам наиболее популярных коммуникационных протоколов. Номенклатура насчитывает более 500 различных контроллеров со всевозможными вариациями периферии, памяти, количеством выводов, производительностью, диапазонами питания и температуры и т. д.
Список использованной литературы
1. М.В. Акименков, Ш.К. Шоколакова. Микропроцессорные системы в электроэнергетике. Методические указания и задания по выполнению расчетно-графических работ для студентов специальности 5В071800 – Электроэнергетика – Алматы: АУЭС, 2014. – 22с.
2. Погребинский М.П. Микропроцессорные системы управления электротехническими установками. –М.: МЭИ, 2003.
3. Информация о МК PIC16F877A http://microchip.com/
4. Яценков В.С. Микроконтроллеры Microchip. Практическое руководство. – 2 –е изд. исп. и допол. – М.: Горячая линия – Телеком, 2005.

Приложенные файлы

  • docx 8981988
    Размер файла: 206 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий