Курсова робота
по схемотехніці
Тема
Розробка контролера управління робототехнічної системи
Вихідні дані
1. Контролер управління робототехнічною системою (тільки цифрова частина системи).
2. Оброблювані команди: В«Підняти кистьВ», В«Опустити кистьВ», В«Стиснути кистьВ», В«Розтиснути кистьВ», а також команди переміщення кисті в площині.
3. Коди команд керування роботом надходять в систему управління з зовнішнього носія інформації через ИРПР.
4. Елементна база - ТТЛ-сумісні мікросхеми
5. Критерій проектування - мінімум витрат
Зміст розрахунково-пояснювальної записки:
1. Ліст завдання (критерії проектування)
2. Анотація - Короткий зміст
3. Постановка завдання
4. Загальна схема алгоритму опису закону функціонування
5. Вибір принципу структурної організації (склад, структура пристрою)
6. Синтез функціональної та принципової електричних схем
7. Побудова тимчасових діаграм
8. Оцінка апаратних витрат
9. Оцінка споживаної потужності
10. Список літератури
Перелік графічного матеріалу:
1. Схема електрична принципова
2. Перелік елементів
Завдання
Розробити контролер керування робототехнічної системою (розробляється тільки цифрова частина системи). Робот повинен відпрацьовувати команди: "Підняти кисть "," Опустити кисть "," Стиснути кисть "," Розтиснути кисть ", а також команди переміщення кисті в площині. Коди команд управління роботом надходять в систему управління з зовнішнього носія інформації через ИРПР.
Елементна база
- ТТЛ-сумісні мікросхеми.
Аналіз завдання і постановка задачі
Пристрій повинен приймати коди команд, а також відносні координати переміщення кисті в разі отримання коду переміщення кисті. Повний список команд, що виконуються роботом:
1) Підняти кисть.
2) Опустити кисть.
3) Стиснути кисть.
4) Розтиснути кисть.
5) Рухатися вліво.
6) Рухатися вправо.
7) Рухатися вгору.
8) Рухатися вниз.
Будемо вважати, що по краях області, в якій може рухатися робот стоять датчики, які спрацьовують при досягненні роботом відповідної межі.
передбачено також на пристрої перемикач скидання, який примусово завершує виконання поточної команди і запускає процедуру встановлення робота в початкове положення.
Таким чином, завдання проектованого пристрою - перетворення вхідних даних в унітарний код, подається на відповідний вихідний роз'єм. Причому в разі команди переміщення кисті унітарний код потрібно подати на роз'єм число разів, вказане у другому вхідному байті.
Опис алгоритму роботи пристрою
На кожному циклі своєї роботи пристрій отримує байт з кодом команди і числом кроків у випадку команди руху.
Кожен цикл починається з відправки пристроєм в ИРПР сигналу ЗП. Після чого пристрій очікує сигнал СТР, по якому зчитує байт даних. З отриманого байта даних пристрій отримує код команди; якщо код команди відповідає:
1) Командам руху. То в спеціальний лічильник записується частина вхідного байта, відповідає за число кроків, і на вихідний роз'єм буде подано відповідне число імпульсів унітарного коду. Якщо під час руху спрацює один з датчиків по краях поля, то виконання команди припиняється.
2) Командам управління пензлем, то відправляється відповідний унітарний код, причому завжди тільки один раз.
Якщо був отриманий зовнішній сигнал скидання, то на вихідний роз'єм подаються сигнали В«влівоВ» і В«вгоруВ» до тих пір, поки не спрацюють відповідні датчики по краях поля.
Після виконання команди пристрій знову відправляє сигнал ЗП і т.д.
Формат вхідного байта:
7
6
5
4
3
2
1
0
Позитивне ціле число від 0 до 31
Код команди
Структурна організація пристрою
В Відповідно до алгоритму необхідні наступні блоки:
1) Блок прийняття байта даних з ИРПР, який зберігає його в спеціальному регістрі.
2) Схема виведення, яка відправляє унітарний код на вихідний роз'єм необхідне число разів з деякою затримкою.
3) Перетворювач вхідного байта в унітарний код і кількість повторень.
4) Система безпеки, яка припиняє виконання команди в разі спрацювання датчиків і не дозволяє в подальшому виконувати команди руху у відповідну сторону.
5) Керуючий автомат.
6) Генератор імпульсів.
Рис. 1. Структурна схема пристрою.
Вхідні сигнали:
1) RESET - зовнішній сигнал скидання пристрою в початкове положення.
2) S0/S3 - Датчики по краях області руху робота. Встановлюються в одиницю, якщо робот досяг відповідного краю.
3) СТР - Синхросигнал ИРПР.
4) D0/D7 - Лінія даних ИРПР.
Вихідні сигнали:
1) ЗП - Сигнал готовності приймача ИРПР.
2) DO0/DO7 - Унітарний код керування приводами робота.
Внутрішні сигнали пристрої:
1) SRC - визначає звідки Система безпеки повинна брати код для виведення на роз'єм.
2) ERROR-Система безпеки видає на Керуючий автомат цей сигнал помилки в разі збігу напрямки руху робота та відповідного сигналу від датчика досягнення межі поля.
3) ZERO - сигнал від Схеми виведення, довідуватися Керуючий автомат про закінчення виведення.
4) COUNT - імпульс зменшення значення лічильника в Схемі виводу.
5) SET - сигнал установки початкового значення лічильника.
Синтез принципової електричної схеми
За основу візьмемо серію 1533.
Керуючий автомат
Являє собою звичайний кінцевий автомат з чотирма станами. Список станів:
a0 - Очікування приходу сигналу стробування з боку ИРПР.
a1 - Висновок сигналів управління роботом.
a2 - Скид схеми в початковий стан (рух вліво).
a3 - Скид схеми в початковий стан (рух вгору).
Проектування будемо здійснювати інтерпретаційних методом синтезу. Цей метод синтезу керуючого автомата здійснюється на базі зворотного структурної таблиці переходів.
Зворотній структурна таблиця переходів:
a i
K (a i )
a j
K (a j )
X (ai, aj)
П† (ai, aj)
a1
a1
a3
01
01
11
a0
00
ERROR
ZERO
ERROR
J 0
J 0
K 0 K 1
a0
00
a1
01
СТБ
J 0
a2
10
a3
11
ERROR
J 0
Формування функцій збудження для елементів пам'яті
Також введемо можливість скидання системи по сигналу RESET. З урахуванням того, що обрані...
