Встроенные индикаторы

Питання до заліку з дисципліни

«Електропривод з мікропроцесорним керуванням»

1. Загальні відомості про мікропроцесорне керування електроприводом.

Цифрові системи керування знаходять все більше застосування завдяки своїм перевагам у порівнянні з аналоговими системами. Сут- тєвими недоліками аналогових систем керування є неможливість опе- ративно змінювати параметри регуляторів та забезпечувати стабіль- ність цих параметрів протягом значного часу. Крім того, ускладнений контроль роботи системи електроприводу, використовується громіздка елементна база. Мікропроцесорна система керування тяговим електроприводом може бути побудованою на сигнальному мікроконтролері з вбудованою периферією, яка оптимізована для ефективного вирішення завдань керування електроприводами. Їхня швидкість спрацювання, зчитування, повідомлення і відтворення необхідної інформації дозво- ляє використовувати ці пристрої, забезпечуючи легкість в обслугову- ванні, контроль, надійність і безпеку, плавність розгону, руху і гальму- вання. При розробці програмного забезпечення мікропроцесорних сис- тем керування можна використовувати програмні та програмно-апа- ратні засоби, а в якості базової інструментальної машини – персональ- ні комп’ютери. Покращення основних параметрів інтегральних мікросхем, в тому числі поява нових мікропроцесорних комплектів керування електро- приводами, зниження відносної вартості мікропроцесорних електро- нних виробів, реалізація алгоритмів, недоступних аналоговим систе- мам керування привело до широкого впровадження цифрових мікро- процесорних систем керування. Таким чином, використання на рухомому складі мікропроцесор- них систем керування забезпечить значне покращення його енергетич- них та експлуатаційних показників.

2. Переваги використання мікропроцесорного регульованого електропривода по відношенню до аналогового.

Мікропроцесорний пристрій керування (МПК) призначений для реалізації системи керування. Він реалізує місцеві або дистанційні команди пуск/стоп, аналізуючи сигнали від давача та кінцевих вимикачів положення.Перевагами є швидкодійність точність діапазони роботи, формування вихідного струму від 4 до 20 мА, вимірювання температури за допомогою стандартних датчиків, регулювання вимірюваної величини.. відображення поточного вимірювання на вбудованому світлодіодному цифровому індикаторі.

3. Відмінності та переваги мікроконтролерів від мікропроцесорів.

Мікропроцесор – це мікроелектронний програмований пристрій, що призначений для обробки інформації та керування процесами обміну цією інформацією у складі мікропроцесорної системи (комп’ютера).

мікроконтролер – це спеціалізований мікроелектронний програмований прилад, що призначений для використання у керуючих пристроях, системах передачі даних та системах керування технологічними процесами.

Ще одна з основних відмінностей мікроконтролера від мікропроцесора полягає у тому, що у складі мікросхеми контролера є усі елементи для побудови простої (а інколи – і досить складної) системи керування. Так, всередині мікроконтролера є пам'ять даних (оперативна пам'ять), пам'ять програм (постійна пам'ять), генератор тактових імпульсів, таймери, лічильники, паралельні та послідовні порти. Тож система мінімальної конфігурації на основі мікроконтролера може складатися з блока живлення, безпосередньо мікросхеми контролера та кількох пасивних елементів (резисторів, конденсаторів та кварцового резонатора). І це фактично є ніщо інше, як одноплатний міні комп'ютер на основі однієї мікросхеми, придатний для вбудовування до об’єкта керування. Середня вартість системи мінімальної конфігурації складає кількадесят доларів (порівняйте із середньою вартістю персонального комп’ютера).

Типова архітектура мікроконтролера складається з системи синхронізації та керування (1), арифметико-логічного пристрою (2), регістрів загального призначення (3), пам’яті даних (4) та пам’яті програм (5), портів (6), функціональних пристроїв (таймерів, лічильників, широтно-імпульсних модуляторів, інтерфейсів) та регістрів їх настроювання (7)

4. Цифрові СІФК та їх особливості.

Система импульсно-фазового управления (СИФУ) с блоком комбинированной синхронизации БС (по напряжению Uw по току /) совместно с блоком формирования импульсов БФИ и блоком раздельного управления тиристорами в фазах БРУТ позволяют обеспечить при малых нагрузках устойчивую работу в разомкнутой системе ЭП. В специальных режимах эта структура позволяет реализовать кратковременное снижение скорости при квазичастотном управлении, форсирование пускового момента, вращения вала АД в прямом и обратном направлении на пониженных скоростях.

СІФК з цифровим керуванням можуть забезпечувати практично будь-яку точність задання кута керування (з допустимою дискрет­ністю). Це досягається за рахунок вибору необхідного числа розрядів Р і ЛІ, а також частоти ГПІ.Незважаючи на більші апаратні витрати (більшу кількість корпусів ІМС середнього ступеня інтеграції), цифрові СІФК, порівняно з аналого­вими, забезпечують:

1) більшу точність роботи;

2) високу завадостійкість (погодьтесь, що забезпечити завадостій­кість цифрового компаратора, який порівнює комбінації одиниць і нулів - високих або низьких рівнів напруги, значно легше, ніж аналогового, який порівнює досить повільно змінювані у часі напруги);

3) абсолютну ідентичність каналів багатоканальних СІФК;

4) ідеальне узгодження з цифровими керуючими пристроями. Наприкінці зазначимо, що такий принцип керування, звичайно, можебути реалізований програмно, наприклад, у мікропроцесорному пристрої керування.

5. Мікропроцесорний електропривод постійного струму.

Регулювання швидкості електродвигуна із широтно-імпульсним перетворювачем (ШІП) здійснюється зміною рівня середньої напруги на якорі електродвигуна (Д) шляхом широтно-імпульсного модулювання постійної напруги напівпровідниковим (тиристорним або транзисторним) перетворювачем.

1 — регулятор швидкості (РШ); 2 — регулятор струму (РС); 3 — широтно-імпульсний модулятор (ШІМ) з генератором лінійно змінних напруг (ГЛЗН); 4 — силовий напівпровідниковий перетворювач із транзисторними (або тиристорними) ключами VT1...VТ4; 5 — некерований випрямляч; 6 — датчик струму (ДС); 7 — датчик швидкості (ДШ))

6. Мікропроцесорна система плавного пуску.

Устройства плавного пуска служат для разгона, замедления и защиты трехфазных электродвигателе. Управление напряжением, подаваемым на электродвигатель, реализуемое за счет регулирования угла открывания тиристоров, позволяет плавно запускать и останавливать электродвигатель. Однак застосування тиристорів в перетворювачах знижує швидкодію електроприводу, тому змінювати напругу на статорних обмотках двигуна можливо тільки за один або кілька періодів живлячої напруги. Реалізований в перетворювачах фазовий принцип регулювання напруги призводить до спотворення його форми і, отже, появи вищих гармонік у спектрі струму, що негативно впливають як на двигун, так і на живильну мережу. Основним недоліком цього пристрою є застосування трифазного високочастотного трансформатора, потужність якого повинна бути порівнянна з потужністю двигуна, що призводить до подорожчання пристрою, збільшення його маси і габаритів. Крім того, з-за індуктивності обмоток трансформатора і паразитних індуктивностей монтким до пропонованого пристрою по технічній сутності є пристрій плавного пуску синхронного двигуна, містить вступної автомат, двигун, статорні обмотки якого початком через автомат з'єднані з мережею живлення, а кінцями - з затискачами змінного струму трифазного діодного мосту, між затискачами постійного струму якого в провідному напрямку включений ключ у вигляді одного або декілька послідовно з'єднаних транзисторів з снабберними (захисними) ланцюгами, на керуючі входи яких надходять високочастотні широтно-модульовані імпульсні сигнали з виходу системи управління. Працює пристрій наступним чином. Після підключення асинхронного двигуна 3 та системи управління і регулювання 12 через ввідний автомат 2 до трифазної мережі, на панелі керування пристрою (на структурній схемі панель не показана) натискається кнопка «Пуск», у результаті чого імпульс керування подається на керуючий вхід ключа 10. Транзистор включається, утворюючи нульову точку статорних обмоток. Ключі 6, 7, 8 на цьому інтервалі часу знаходяться в непроводящем сосса використанням Т-подібної схеми заміщення наведена фиг.3а. Струм i₁(t), рівний сумі струмів намагнічування i_m(t) і ротора i₂'(t), починає наростати (за індуктивностей L₁, L_mL'₂). В момент закінчення дії імпульсу управління транзистор 10 вимикається, а транзистори ключів 6, 7, 8 включаються (еквівалентна схема однієї фази для цього інтервалу часу наведена на фіг.3б), в результаті чого струми i_m(t), i₂'(t) продовжують протікати (зменшуючись за величиною) у фазних обмотках двигуна за рахунок ЕРС самоіндукції індуктивних елементів L₁L_mL'₂. На фіг.4 наведені осцилограми імпульсів управління транзистора 10 (фиг.4а) та ключів 6, 7, 8 (фиг.4б), струму (фиг.4в) у фазній обмотці двигуна і напруги (фиг.4г) на цій обмотці через деякий інтервал часу після пуску.

Перенапруження на транзисторі 10 виникають на інтервалах комутації індуктивного струму, коли він вимикається/включається, а транзистори ключів 6, 7, 8 вмикаються/вимикаються. При цьому програмно вдається забезпечити мінімальну тривалість цього інтервалу комутації. Так як підзарядки конденсатора снабберной ланцюга відбувається тільки за час комутації, то напруга на ключі збільшується незначно. На фиг.4д наведена осцилограма �е повторює форму випрямленої напруги промислової 3-фазної мережі мостовим випрямлячем (максимальне напруження 537В), збільшений приблизно на 70 за рахунок процесів комутації струму статорних обмоток. На фиг.4е наведена осцилограма комутованого струму (приблизно 2А).

Пуск двигуна може бути виконаний як з обмеженням по струму, так і з обмеженням електромагнітного моменту. При пуску з обмеженням по струму контроль струму здійснюється за допомогою датчика струму 5, а при пуску з постійним підтриманням електромагнітного моменту - через непряму оцінку в мікропроцесорній системі 12 шляхом вимірювання струму і фазних напруг за допомогою датчиків 4, 5.

У міру розгону двигуна мікропроцесорна система змінює тривалість імпульсів керування транзисторами (тривалість імпульсу управління транзистором 10 збільшується, а тривалість імпульсу управління транзисторами ключів 6, 7, 8 зменшується), прагнучи підтримати заданий рівень пускового струму або електромагнітного моменту. Зміна тривалості імпульсів відбувається періодично в відповідності з обраною частотою дискретності (реалізовано з частотою 3 кГц), забезпечуючи тим самим високу швидкодію електроприводу. Після виходу на задану швидкість обертання вала двигуна система управління і регулювання 12 устанавливитного моменту з заданою точністю.

7. Принцип керування асинхронним приводом по системі мікропроцесор – перетворювач частоти – асинхронний двигун.

8. Узагальнена функціональна схема побудови електропривода

Електропривод ТС являє собою сукупність електродвигуневого (ЕДП) і перетворювального (ППП) пристроїв, системи автоматичного керування (САК); виконавчого механізму (ВМ); об‘єкта керування (ОК). ЕП призначається для приведення робочого органу ТС в рух та керування цим рухом за заданим законом.

9. Загальні принципи побудови систем керування електроприводом

Принцип дії будь-якої автоматичної системи керування полягає у виявленні відхилень регульованих величин від заданих значень і формування впливів на процес керування для усунення цих відхилень. Процес керування, здійснюваний регулятором, проявляється в зміні заданого значення регульованої величини або відхиленні хоча б однієї з нерегульованих величин, що впливають на регульовану через ланцюги зворотних зв'язків (ЗЗ). Зміну заданого значення регульованої величини називають керуючим або внутрішнім задаючим впливом, а зміну нерегульованих величин - зовнішнім збурюванням.

Принцип керування за збуренням забезпечує задане значення регульованої величини без порівняння заданого й поточного значень цієї величини. При цьому виміряється збурюючий вплив, і залежно від його величини змінюється керуючий вплив таким чином, щоб значення регульованої величини залишалося в заданих межах. Точність регулювання такої системи визначається тим, наскільки повно описана залежність регульованої величини від збурюючих і керуючих впливів, а також тимчасовою стабільністю характеристик елементів системи керування. При використанні комбінованого принципу керування вплив основних збурювань компенсується системою керування за збуренням, а всі невраховані внутрішні й зовнішні збурювання - системою керування за відхиленням. Залежно від керуючого впливу системи керування розділяють на: - системи автоматичної стабілізації, що підтримують керовану величину на заданому рівні; - системи програмного регулювання зі зміною керованої величини за заданим законом; - системи стеження, у яких задане значення керованої величини змінюється довільно в часі.

10. Структурна побудова систем керування електроприводом

Під керуванням в електроприводі варто розуміти таку організацію перетворення електричної енергії в механічну, при якій забезпечується необхідний закон зміни в часі регульованих координат і реалізується необхідний алгоритм функціонування ЕП технологічної установки, що ним обслуговується. Процесом керування в цьому випадку називають процес формування керуючих впливів на об'єкт керування для реалізації необхідного закону зміни вихідних регульованих координат, а пристроєм керування (ПК) - сукупність технічних засобів, що забезпечують процес керування. У загальному випадку для керування об'єктом необхідна така інформація: перелік можливих станів об'єкта, перелік вхідних параметрів об'єкта й діапазони зміни їхніх значень; припустимі керуючі впливи; характер збурень; ціль керування об'єктом.

Для реалізації алгоритму керування застосовуються пристрої керування, у яких широко використаються цифрові, аналогові або гібридні інтегральні мікросхеми, мікропроцесорні пристрої. Принципово можливі варіанти пристроїв керування, у яких інформація передається й перетворюється як у вигляді цифрових кодів, так і у вигляді аналогових (неперервних) сигналів. При практичному проектуванні завжди виникає завдання вибору способу реалізації електронного пристрою з урахуванням таких факторів: - виду сигналів задаючого й керуючого впливів, вихідного сигналу вимірювального пристрою, що несе інформацію про керовану величину; - видів операцій формування сигналів задаючого й керуючого впливів; - способу задання й підстроювання параметрів передатної функції керуючого пристрою; - величин припустимої похибки керування в установленому режимі, і похибки відтворення динамічних характеристик процесу керування.

11. Поняття цифрової системи керування швидкістю і положенням електропривода

До цифрових систем керування (ЦСК) відносять системи, які складаються з цифрових елементів. Термін «цифровий елемент» (ЦЕ) означає конкретну конструктивну електротехнічну одиницю дискретної дії, яка виконує різноманітні функції – логічні, обчислювальні, перетворювальні, запам’ятовування сигналів.

ЦСК відрізняються перевагою цифрових елементів у порівнянні з аналоговими – великою завадостійкістю і точністю датчиків швидкості і положення, простотою і зручністю в цифровому заданні програми на переміщення електропривода, неухильною тенденцією до зниження габаритів і вартості ЦЕ, до підвищення надійності і ступеня інтеграції цифрових вузлів. Функціональні вузли ЦСК, що показані на рис. 2.2, можуть бути реалізовані двояко: - апаратно – кожний функціональний вузол являє собою окремий блок у складі ЦС, виконаний на мікросхемах малого і середнього ступеня інтеграції; - програмно – функціональні вузли виконуються на єдиному універсальному цифровому приладі – мікро-ЕОМ і алгоритм їх функціонування визначається програмою роботи цього приладу. Для зміни алгоритму керування ЦСК при апаратному способі необхідна заміна відповідних блоків керування. При програмному способі для зміни алгоритму керування необхідна лиш зміна програми на тій ж елементній базі. Такі ЦСК знаходять широке застосування в електроприводах виробництв, де можлива зміна технологічних процесів, відповідно існує необхідність і у зміні задач керування вищого рівня. Завдяки швидкому вдосконаленню сучасної технології виготовлення мікро-ЕОМ і мікропроцесорних приладів, підвищення їх якості і зниження вартості, програмний спосіб керування як верхнього, так і нижнього рівнів все ширше впроваджується в системи керування електроприводами.

Цифрові СКЕП (ЦСКЕП) відрізняються від неперервних СКЕП, головним чином, елементною базою, її дискретністю за рівнем сигналів і за часом їх дії. ЦСКЕП, як і неперервні СКЕП, формують ті ж самі задачі керування алгоритмами, використовують методи керування – модального керування, підпорядкованого регулювання, послідовної і паралельної корекції і т.д. Однаково в реалізації алгоритмів керування може проявлятись дискретність ЦСКЕП, яка буде відображатись на динамічних і точнісних показниках електропривода.

12. Тиристорний електропривод з мікропроцесорним керуванням

Для переміщення і точного позиціонування робочих органів машин, різних виробничих механізмів широко використовуються електроприводи (ЕП) з мікропроцесорним керуванням (МПК). Схема типового ЕП з МПК і аналогово-цифровими вузлами подана на рис. 4.8. Двигун постійного струму М живиться від реверсивного перетворювача на тиристорах VS1—VS6 і VS7—VS12 і пов'язаний з робочим органом, тахогенератором ТГ і датчиком положення ДП. Контроль струму якоря здійснюється датчиком струму ДС.

ЕП МПК побудований за принципом підлеглого регулювання координат робочого органу, має зворотні зв'язки за (ТГ з регулятором швидкості РШ) швидкістю і струмом (датчик струму (ДС) з регулятором струму (РС)). Стабілітрони VD1, VD2 забезпечують обмеження струму і моменту ДПС.

13. Базові серії AVR

АVR – це нове сімейство 8-розрядних RISC-мікроконтролерів фірми Atmel. Ці мікроконтролери дозволяють вирішувати безліч задач убудованих систем. Вони відрізняються від інших розповсюджених у наш час мікроконтролерів більшою швидкодією, більшою універсальністю. Швидкодія даних мікроконтролерів дозволяє в ряді випадків застосовувати їх у пристроях, для реалізації яких раніше можна було застосовувати тільки 16розрядні мікроконтролери, що дозволяє відчутно знизити ціну готової системи. Крім того, мікроконтролери АVR дуже легко програмуються – найпростіший програматор можна виготовити самостійно буквально протягом 30 хвилин! За заявою фірми-виробника мікроконтролерів (www.atmel.com) мікроконтролери сімейства АVR можна перепрограмувати до 10000 разів, причому безпосередньо в зібраній схемі. Все це робить ці мікроконтролери дуже привабливими для створення нових розробок. Фірма Atmel випускає великий спектр 8-розрядних мікроконтролерів (аналогів 8051) – це сімейство АТ89 з вбудованою програмувальною флеш-пам’яттю і АТ87 (з пам’яттю типу ОТР (одноразовий запис)), а також мікроконтролери власної розробки на базі вдосконаленої RISC- архітектури – AVR-мікроконтролери сімейства АТ90 з убудованою флешпам’яттю. В останні роки фірма Atmel освоїла випуск нових мікроконтролерів – AVR ATtiny 11/12/15/22/28 і АTmega 83/161/163/103. Загалом вони відрізняються робочою напругою 1.8+ частотою від 0 до 8мгц та флеш памьятю1 -2 кбт

14. Порти вводу-виводу мікроконтролерів AVR і їх програмування.

Uсс — вивід джерела живлення. GND — загальний провід («земля»). PORT B (РВ7...РВ0) — порт B є 8-бітовим двонаправленим рівнобіжним портом введення-виведення з вбудованими обмежувальними резисторами. У виводів порту передбачені внутрішні резистори, (їх можна вмикати чи вимикати для кожного біта окремо). Виводи РВ0 і РВ1 також є додатним (AIN0) і від’ємним (AIN1) входами вбудованого аналогового компаратора. Вихідні буфери порту В можуть поглинати струм до 20 мА і безпосередньо керувати світлодіодними індикаторами. Це означає, що мікроконтролер здатен керувати навантаженням до 20 мА при стані логічного “0” на виході порту. Таким чином, для керування світлодіодом його варто приєднати одним виводом до виводу порту мікроконтролера, а іншим – до напруги живлення +Ucc. Відповідно світитися світлодіод (а виходить, і споживати струм) буде при значенні “0” на відповідній лінії порту. Якщо виводи РВ0...РВ7 використовуються як входи і ззовні встановлюються в низький стан, вони є джерелами струму, якщо увімкнуті внутрішні обмежувальні резистори. Крім того, порт В обслуговує деякі спеціальні функції, що будуть описані нижче. PORT D (PD6...PD0) – порт D є 7-бітовим двонапавленим рівнобіжним портом введення-виведення з вбудованими обмежувальними резисторами. Вихідні буфери порту D також можуть поглинати струм до 20 мА. Якщо входи, встановлені в низький стан, виводи порту D є джерелами струму, якщо задіяні обмежувальні резистори. Крім того, порт D обслуговує деякі спеціальні функції, що будуть описані нижче. RESET – вхід скидання. Утримання на вході низького рівня протягом двох машинних циклів (якщо працює тактовий генератор), перезапускає мікроконтролер. XTAL1 – вхід підсилювача генератора, і вхід зовнішнього тактового сигналу. XTAL2 – вихід підсилювача генератора.

15. Принцип дії таймерів/лічильників мікроконтролерів AVR.

Структура таймера / лічильника

16 - розрядний таймер / лічильник може отримувати тактовий сигнал (CK), CK після попереднього дільника і від зовнішнього виводу. Крім того його можна зупинити. У регістрах управління TCCR1A і TCCR1B знаходяться різні прапори, що вказують на переповнення, збіг при порівнянні і випадки захоплення подій. У регістрі масок переривань TIMSK (Timer / Counter Interrupt Mask Register) встановлюються дозволу/заборони переривань таймера/счетчіка. При зовнішньому Тактирование таймера/счетчіка1 зовнішній сигнал синхронізується частотою тактового генератора CPU. Для правильної роботи таймера / лічильника за зовнішнім тактовою сигналу мінімальний час між двома перемиканнями зовнішнього тактового сигналу має бути не менше одного періоду тактового сигналу CPU. Синхронізація зовнішнього тактового сигналу ведеться наростаючим фронтом внутрішнього тактового сигналу CPU.

Найкращі точність і дозвіл 16 - розрядний таймер / лічильник забезпечує при найменшому коефіцієнті попереднього поділу. З іншого боку, високий коефіцієнт попереднього ділення зручний при реалізації таймером / лічильником 1 низькошвидкісних функцій або точної синхронізації рідко відбуваються дій. Таймер / лічильник підтримує дві функції порівняння виходу, використовуючи регістр1 порівняння виходів A і B- OCR1A і OCR1B в якості джерел даних, порівнюваних з вмістом таймера / лічильника. Функції порівняння виходу включають очищення лічильника за збігом порівняння A і вплив на висновки порівняння виходу при обох збіги порівняння.

Таймер / лічильник 1 може бути використаний як 8, 9 або 10 - розрядного широтно- імпульсного модулятора. У цьому режимі лічильник і регістри OCR1A/OCR1B працюють як здвоєний самостійний ШІМ зі зцентрувати імпульсами, без формування помилкових імпульсів. Функція захоплення входу таймера / лічильника забезпечує захоплення вмісту таймера / лічильника 1 в регістр захоплення входу, що запускається зовнішнім подією на виведенні входу захоплення PD4 / (IC1). Реальні установки захоплення події визначаються регістром управління таймером/счетчіком1 TCCR1B

Таймери / лічильники загального призначення

Таймер / лічильник Т / СХ (X = 0, 1, 2 - цифра в імені таймера / лічильника) будь-якого типу містить базовий лічильник TCNTX, який має вісім або шістнадцять розрядів, і восьмизарядний регістр управління TCCRX. Крім того, до складу таймера / лічильника входять один або кілька розрядів регістра запитів, переривання TIFR і стільки ж розрядів регістра маскування переривань TIMSK. Регістри TIFR і TIMSK є загальними для всіх таймерів / лічильників мікроконтролера.

Розряд регістра TIFR встановлюється в одиничний стан при формуванні в таймері / лічильнику певного запиту переривання. Запит переривання проходить в блок переривань при одиничному стані відповідного розряду регістра TIMSК. Розряд регістра ТIFR скидається в нульовий стан апаратно при переході мікроконтролера до виконання відповідної перериває програми або програмно при виконанні команди установки біта в одиничний стан.

До складу таймера / лічильника, що виконує функцію порівняння / PWM, входить регістр порівняння OCRX, а до складу таймера / лічильника, що виконує функцію захоплення, - регістр захоплення ICRX. Розрядність регістрів OCRX і ICRX дорівнює розрядності базового лічильника TCNTX.

Для запису коду в шестнадцатіразрядний лічильник або регістр спочатку виконується команда запису (OUT) байта в старшу половину розрядів (Н), при цьому надходив з регістра загального призначення старший байт запам'ятовується в регістрі тимчасового зберігання. Потім виконується команда запису (OUT) молодшого байта в молодшу половину розрядів (L), при цьому обидва байта одночасно записуються в лічильник або регістр.

Для читання коду з шестнадцатіразрядного лічильника або регістра спочатку виконується команда читання (IN) байта з молодшої половини розрядів (L), при цьому лічений молодший байт надходить в регістр загального призначення, а старший байт запам'ятовується в регістрі тимчасового зберігання. Потім виконується команда читання байта зі старшої половини розрядів (Н), при цьому старший байт з регістра тимчасового зберігання надходить у вказаний в команді регістр загального призначення [ 2 ].

16. Загальні відомості, характеристики на прикладі Arduino UNO.

Arduino Uno - это устройство на основе микроконтроллера ATmega328 (datasheet). В его состав входит все необходимое для удобной работы с микроконтроллером: 14 цифровых входов/выходов (из них 6 могут использоваться в качестве ШИМ-выходов), 6 аналоговых входов, кварцевый резонатор на 16 МГц, разъем USB, разъем питания, разъем для внутрисхемного программирования (ICSP) и кнопка сброса. Для начала работы с уcтройством достаточно просто подать питание от AC/DC-адаптера или батарейки, либо подключить его к компьютеру посредством USB-кабеля.

В отличие от всех предыдущих плат Ардуино, Uno в качестве преобразователя интерфейсов USB-UART использует микроконтроллер ATmega16U2 (ATmega8U2 до версии R2) вместо микросхемы FTDI.

На плате Arduino Uno версии R2 для упрощения процесса обновления прошивки добавлен резистор, подтягивающий к земле линию HWB микроконтроллера 8U2.

Изменения на плате версии R3 перечислены ниже:

· Распиновка 1.0: добавлены выводы SDA и SCL (возле вывода AREF), а также два новых вывода, расположенных возле вывода RESET. Первый - IOREF - позволяет платам расширения подстраиваться под рабочее напряжение Ардуино. Данный вывод предусмотрен для совместимости плат расширения как с 5В-Ардуино на базе микроконтроллеров AVR, так и с 3.3В-платами Arduino Due. Второй вывод ни к чему не подсоединен и зарезервирован для будущих целей.

· Улучшена помехоустойчивость цепи сброса.

· Микроконтроллер ATmega8U2 заменен на ATmega16U2.

"Uno" (в переводе с итальянского - "один") назван по случаю предстоящего выпуска Arduino 1.0. Совместно с Arduino 1.0 данные устройства будут базовыми версиями Ардуино. Uno - эталонная модель платформы Arduino и является последней в серии USB-плат; для сравнения с предыдущими версиями, см. список плат Arduino.

Характеристики

17. Плати розширення (шильди) Arduino

Шилды - это платы расширения, которые содержат ту или иную периферию, управляемую контроллером. Шилд одевается сверху на контроллер, образуя своеобразный «бутерброд».

Arduino GSM Плата расширения Arduino GSM позволяет Ардуино выходить в Интернет через беспроводную сеть GPRS.

Arduino Ethernet Плата расширения Arduino Ethernet позволяет за считанные минуты подключить Ардуино к глобальной сети Интернет.

Arduino WiFi Плата расширения Arduino WiFi позволяет подключить Ардуино к Интернет по беспроводному интерфейсу.

Arduino Wireless SD С помощью специального беспроводного модуля плата расширения Wireless SD позволяет платам Ардуино взаимодействовать между собой на расстоянии без использования проводов.

Arduino Motor Плата расширения Arduino Motor построена на базе микросхемы L298 (datasheet), представляющей собой двойной мостовой драйвер для управления различной индуктивной нагрузкой, такой, как реле, соленоиды, шаговые двигатели и двигатели постоянного тока.

Arduino Wireless Proto С помощью специального беспроводного модуля плата расширения Wireless Proto позволяет платам Ардуино взаимодействовать между собой на расстоянии без использования проводов.

Arduino Proto Плата расширения Arduino Prototyping позволяет существенно упростить процесс разработки и отладки собственных схем.

18. Плата расширения Arduino GSM: загальні відомості, характеристики, призначення.

Плата расширения Arduino GSM позволяет Ардуино выходить в Интернет через беспроводную сеть GPRS. Для этого достаточно просто подключить модуль к плате Ардуино, вставить SIM-карту оператора, предоставляющего услугу GPRS, и выполнить несколько простых действий. Помимо этого, данная плата позволяет совершать голосовые звонки (для этого понадобится внешний динамик и небольшая схема для подключения микрофона), а также принимать и получать SMS-сообщения.

По традиции, любой элемент платформы Ардуино - будь то аппаратные, программные средства либо документация - имеет открытый исходный код и полностью бесплатен. Благодаря этому у вас есть возможность не только детально изучить устройство Arduino, но и использовать его для создания своих проектов. Сотни тысяч плат Ардуино каждый день стимулируют людей по всему миру создавать что-то новое и интересное. Присоединяйтесь, Ардуино вам понравится!

· Для работы требует основную плату Ардуино (не включена в комплект)

· Рабочее напряжение - 5В (подается от платы Ардуино)

· Для подключения к Arduino Uno используются выводы 2, 3 (Software Serial) и 7 (Reset). Для подключения модуля к Arduino Mega, Mega ADK и Leonardo - следуйте этим инструкциям.

Описание

Плата расширения Arduino GSM позволяет Ардуино выходить в Интернет, совершать голосовые звонки, а также отправлять и получать SMS-сообщения. В плате расширения используется радио-модем M10 от Quectel (datasheet), взаимодействовать с которым можно посредством AT-команд. Библиотека GSM предоставляет программисту довольно большой выбор функций и методов для работы с платой расширения.

Взаимодействие с модемом M10 осуществляется по программному последовательному интерфейсу посредством цифровых выводов 2 и 3. При этом вывод 2 подключен к выводу TX модема M10, а вывод 3 - к RX. При работе с модулем на платах Arduino Mega, Mega ADK или Leonardo необходимо следовать этим инструкциям. Вывод модема PWRKEY подключен к 7 выводу Ардуино.

M10 - это четырехдиапазонный модем, работающий на частотах GSM850MHz, GSM900MHz, DCS1800MHz и PCS1900MHz. В нем реализована поддержка протоколов TCP/UDP и HTTP, работающих через соединение GPRS. При этом максимальная скорость получения и отправки данных через GPRS равна 85.6 кбит/с.

Для того, чтобы заставить плату расширения работать в мобильной сети, необходима SIM-карта соответствующего оператора. Для получения дополнительной информации об использовании SIM-карты см. страницу "Начало работы".

Самая последняя версия платы расширения полностью совместима с распиновкой версии 1.0, использующейся на Arduino Uno R3.

Встроенные индикаторы

Плата расширения содержит несколько светодиодов:

· On: показывает наличие питания модуля.

· Status: загорается во время передачи данных в/из GSM/GPRS сети при наличии питания.

· Net: мигает во время взаимодействии модема с радиоэфиром.