Маежов Е.Г., Иванов В.Ю., Ермилов И.С. Задания к контрольной работе по микропроцессорной технике - файл n1.doc

Маежов Е.Г., Иванов В.Ю., Ермилов И.С. Задания к контрольной работе по микропроцессорной технике
скачать (212 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc212kb.08.07.2012 16:38скачать

n1.doc



ЗАДАНИЯ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ
ПО
МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ТЕХНИКЕ

Методические указания для студентов
очной формы обучения для всех специальностей


Составители:

Е. Г. Маежов

В. Ю. Иванов

И. С. Ермилов

Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИИ И ДИЗАЙНА»
Кафедра автоматизации процессов и производств

ЗАДАНИЯ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ
ПО
МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ТЕХНИКЕ

Методические указания для студентов
очной формы обучения для всех специальностей
Составители:

Е. Г. Маежов

В. Ю. Иванов

И. С. Ермилов

Санкт-Петербург

2011

Утверждено

на заседании

кафедры

29.12.2010 г.

Протокол № 134
Рецензент

С. В. Панфилов


Оригинал подготовлен составителями и издан в авторской редакции.

Подписано в печать 03.03.2011

Формат 60х84 1/16. Печать трафаретная.

Усл. печ. л. 0,9. Заказ 27/11 Тираж 100 экз.

Электр. адрес: app_sutd@inbox.ru

Отпечатано в типографии СПГУТД

191028, С.-Петербург, ул. Моховая, 26

Требования к выполнению контрольной работы по микропроцессорной технике


Контрольная работа выполняется студентами самостоятельно и оформляется в виде отчета. Каждый студент выполняет свой вариант задания в соответствии с номером зачетной книжки. Последняя цифра номера зачетной книжки определяет номер варианта.

В задании к разделу 1 студент самостоятельно выбирает технологическое оборудование в соответствии со своей специальностью.

Перед выполнением контрольной работы рекомендуется изучить методическое пособие [23]. Контрольная работа состоит из 5 разделов, в соответствии с пособием [23]. В каждом задании имеются несколько задач. Первая цифра задания означает номер раздела, вторая цифра означает номер задачи. Требуется выполнить все задания. Ниже приведены названия разделов контрольной работы.

Контрольные задания сгруппированы по разделам:

  1. Микропроцессорные системы управления (МПСУ);

  2. Арифметические основы микропроцессорной техники;

  3. Логические основы микропроцессорной техники;

  4. Расчет параметров микропроцессорной системы управления;

  5. Программирование микроконтроллеров.

Задания к разделу 1. Микропроцессорные системы управления


Описать структуру микропроцессорной системы управления, назначение, принцип действия ее основных функциональных узлов и функциональную схему технологического оборудования (объекта регулирования), в соответствии со специальностью студента.

Описать архитектуру программируемого контроллера. Разработать схему подключения источника питания, четырех дискретных датчиков S1, S2, S3, S4 и двух исполнительных устройств Y1, Y2 к ПЛК в соответствии с индивидуальным заданием, приведенным в таблице 1.

Рекомендуемая литература для выполнения задания 1: [1] ё [4], [11] ё [20].

Табл. 1. Индивидуальные задания к разделу 1

№ п/п

Источник питания, В

Датчики

Исполнительные устройства

S1

S2

S3

S4

Y1

Y2

0

12

I5

I3

I2

I1

Q2

Q4

1

24

I6

I2

I1

I4

Q3

Q2

2

12

I2

I5

I4

I3

Q4

Q2

3

24

I4

I6

I3

I1

Q2

Q3

4

12

I3

I1

I5

I2

Q3

Q4

5

24

I2

I4

I6

I3

Q4

Q3

6

12

I4

I1

I3

I5

Q1

Q4

7

24

I3

I4

I1

I6

Q4

Q1

8

12

I2

I5

I4

I1

Q1

Q3

9

24

I6

I4

I2

I3

Q2

Q1


Задания к разделу 2. Арифметические основы микропроцессорной техники


Выполнить преобразования десятичных, двоичных, шестнадцатеричных чисел и основные арифметические операции в соответствии с индивидуальными заданиями, приведенными в таблице 2.

Рекомендуемая литература для выполнения задания 2: [5]  [7].
2.1. Перевести десятичное число X1 в двоичную систему счисления. Результат представить в восьмиразрядной и шестнадцатиразрядной сетке (формат целое число без знака).

2.2. Перевести десятичное число X1 в двоичную систему счисления. Результат представить в восьмиразрядной и шестнадцатиразрядной сетке (формат целое число со знаком).

2.3. Перевести десятичное число X2 в двоичную систему счисления. Результат представить в восьмиразрядной и шестнадцатиразрядной сетке (формат целое число со знаком).

2.4. Определить знак двоичных чисел Х3 и Х4 (формат целые числа без знака).

2.5. Определить знак двоичных чисел Х3 и Х4 (формат целые числа со знаком).

2.6. Перевести двоичные числа X3 и Х4 (формат целые числа без знака) в десятичную и шестнадцатеричную системы счисления.

2.7. Перевести двоичные числа X3 и Х4 (формат целые числа со знаком) в десятичную и шестнадцатеричную системы счисления.

2.8. Определить знак шестнадцатеричных чисел Х5 и Х6 (формат целые числа без знака).

2.9. Определить знак шестнадцатеричных чисел Х5 и Х6 (формат целые числа со знаком).

2.10. Перевести шестнадцатеричные числа Х5 и Х6 (формат целые числа без знака) в двоичную и десятичную системы счисления.

2.11. Перевести шестнадцатеричные числа Х5 и Х6 (формат целые числа со знаком) в двоичную и десятичную системы счисления.

2.12. Представить десятичное число X7 в формате с плавающей точкой в 32-разрядной сетке (10 двоичных знаков после запятой).

2.13. Представить символы X8 в ASCII коде.

2.14. Перевести десятичное число X9 в двоично-десятичную систему счисления. Результат представить в упакованном и неупакованном форматах.

2.15. Выполнить операцию сложения двоичных чисел Х3+Х4 (формат целые числа без знака). Результат представить в шестнадцатиразрядной сетке. Выполнить верификацию результата.

2.16. Выполнить операцию сложения двоичных чисел Х3+Х4 (формат целые числа со знаком). Результат представить в шестнадцатиразрядной сетке. Выполнить верификацию результата.

2.17. Выполнить операцию вычитания двоичных чисел Х3-Х4 (формат целые числа без знака). Результат представить в шестнадцатиразрядной сетке. Выполнить верификацию результата.

2.18. Выполнить операцию вычитания двоичных чисел Х3-Х4 (формат целые числа со знаком). Результат представить в шестнадцатиразрядной сетке. Выполнить верификацию результата.

2.19. Выполнить операцию умножения двоичных чисел Х10*Х11. Результат представить в шестнадцатиразрядной сетке.

2.20. Выполнить операцию деления двоичных чисел Х10:Х12. Результат представить в восьмиразрядной сетке.

2.21. Выполнить операцию сложения в шестнадцатеричной системе счисления чисел Х5+Х6 (формат целые числа без знака). Результат представить в шестнадцатиразрядной сетке.

2.22. Выполнить операцию сложения в шестнадцатеричной системе счисления чисел Х5+Х6 (формат целые числа со знаком). Результат представить в шестнадцатиразрядной сетке.
Табл. 2. Индивидуальные задания к разделу 2

№ п/п

X1

X2

X3

X4

X5

X6

DEC

DEC

BIN

BIN

HEX

HEX

0

245

-245

1000011111111010

0111101101111011

E0C9

60B9

1

238

-238

1111011010010000

0101000000010001

A8D7

68D7

2

222

-222

1110100010011010

0101101000011011

E8F1

68F1

3

243

-243

1101011010101110

0110111000101111

C8D7

68D7

4

223

-223

1100101110111000

0111100000111001

F1AC

61AC

5

221

-221

1111101110001000

0100100000001001

B9C8

69C8

6

251

-251

1001000111110000

0111000101110001

F9E2

69E2

7

217

-217

1010010111011100

0101110101011101

A2F5

62F5

8

240

-240

1010111111010010

0101001101010011

C0B9

60B9

9

213

-213

1001100111111000

0111100101111001

A3D7

63D7



Табл. 3. Индивидуальные задания к разделу 2

№ п/п

Х7

Х8

Х9

X10

X11

X12

FLOAT

CHAR

BCD

BIN

BIN

BIN

0

245,235

V wЦvLп9

8491

10001111

1001

1001

1

238,171

Ым S8Dsu

7419

10101111

1010

1010

2

222,295

Л8 SплFg

7340

11111010

1100

1011

3

243,243

ЖRs цrD7

1492

10010111

0101

1100

4

223,234

FЖф 2fRs

3276

11101100

0110

1101

5

221,214

ЩvИ щQr8

4859

10011110

1001

1110

6

251,182

Fэ тDfG2

6381

11010110

1010

1010

7

217,233

WгЩw лF5

1563

10101110

1100

1100

8

240,213

Qп Дqs9W

9475

11001011

0101

1001

9

213,183

SqЩ Dк7s

2578

10111100

0110

1101

Примечание:

DEC десятичная система счисления;

BIN двоичная система счисления;

HEX шестнадцатеричная система счисления;

FLOAT вещественные числа;

CHAR символьный формат;

BCD двоично-десятичные числа.

Задания к разделу 3. Логические основы микропроцессорной техники


Выполнить проектирование комбинационного автомата методами логического синтеза. Процедуру синтеза можно разделить на следующие этапы:

составление совершенной дизъюнктивной нормальной формы (СДНФ) логической функции;

составление таблицы истинности;

минимизация логической функции методом Карно;

проверка минимизации с помощью импликантной матрицы;

построение комбинационного автомата на логических элементах;

построение комбинационного автомата на реле.

Варианты заданий приведены в таблице 4.

Рекомендуемая литература для выполнения задания 3: [5]  [7].

Табл. 4. Индивидуальные данные к разделу 3

Вариант

Функция

0

F0=, при i = 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13

1

F1=, при i = 0, 1, 5, 7, 8, 9, 11, 13, 14

2

F2=, при i = 1, 2, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 15

3

F3=, при i = 0, 3, 4, 7, 9, 11, 13, 14, 15

4

F4=, при i = 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12

5

F5=, при i = 2, 5, 6, 7, 8, 9, 12, 14, 15

6

F6=, при i = 0, 1, 2, 7, 8, 11, 13, 14, 15

7

F7=, при i = 2, 4, 5, 10, 12, 13, 14, 15

8

F8=, при i = 0, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13

9

F9=, при i = 0, 1, 6, 7, 8, 10, 11, 13, 14

Задания к разделу 4. Расчет параметров микропроцессорной системы управления


Выполнить расчет параметров модуля ввода, сигнала рассогласования и параметров модуля вывода. Разработать расчетную схему системы регулирования в соответствии с индивидуальными заданиями. Варианты заданий приведены в таблицах 5 - 7.

Методика расчета изложена в [23] в разделе 4. Рекомендуемая литература для выполнения задания 4: [8]  [10].

Табл. 5. Индивидуальные данные к разделу 4 для расчета модуля ввода

Параметр


Вариант задания

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Параметры входного преобразователя

КПР, В/°С

0,025

0,015

0,025

0,025

0,025

0,025

0,025

0,03

0,02

0,01

UВХ, В

3,3

1,8

7,5

1,6

16,2

1,6

15,1

2,8

1,8

6,7

Параметры АЦП

N, бит

8

8

8

8

8

8

8

8

8

8

UПД, В

5,0

2,5

10,0

2,0

20,0

2,5

20,0

5,0

2,0

10,0



Табл. 6. Индивидуальные данные к разделу 4 для расчета сигнала рассогласования

Параметр


Вариант задания

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Уставка (заданное значение регулируемой величины)

ХDУСТ, hex

AF

BE

C3

A5

D2

AB

C8

9A

DF

AE

Регулирующее воздействие

YD, hex

15

27

19

34





31

29

35

26



Табл. 7. Индивидуальные данные к разделу 4 для расчета модуля вывода

Параметр


Вариант задания

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Параметры ЦАП

N, бит

8

8

8

8

8

8

8

8

8

8

UПД, В

5,0

5,0

5,0

5,0

5,0

5,0

5,0

5,0

5,0

5,0

Параметры усилителя мощности

КУМ

10,2

22,1

15,1

21,8

37,2

33,1

49,3

21,2

40,2

20,2

Задания к разделу 5. Программирование микроконтроллеров


В данном разделе требуется разработать прикладную программу для программируемого логического контроллера ПЛК и составить фрагмент программы на языке Ассемблера для однокристального микроконтроллера семейства AVR.

Разработать прикладную программу для программируемого логического контроллера ПЛК. Программу составлять на языках FBD и LD соответствии с индивидуальным заданием, приведенным в таблице 8.

Табл. 8. Индивидуальные задания для программирования ПЛК

№ п/п

Функция

Язык программирования

0

F0=, при i = 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13

FBD

1

F1=, при i = 0, 1, 5, 7, 8, 9, 11, 13, 14

LD

2

F2=, при i = 1, 2, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 15

FBD

3

F3=, при i = 0, 3, 4, 7, 9, 11, 13, 14, 15

LD

4

F4=, при i = 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12

FBD

5

F5=, при i = 2, 5, 6, 7, 8, 9, 12, 14, 15

LD

6

F6=, при i = 0, 1, 2, 7, 8, 11, 13, 14, 15

FBD

7

F7=, при i = 2, 4, 5, 10, 12, 13, 14, 15

LD

8

F8=, при i = 0, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13

FBD

9

F9=, при i = 0, 1, 6, 7, 8, 10, 11, 13, 14

LD


Составить фрагмент программы на языке Ассемблера для однокристального микроконтроллера семейства AVR. Если в задании указаны конкретные числа, то требуется вручную рассчитать и записать результат операции.

Индивидуальные данные к разделу 5 приведены в таблице 7. Данные выбираются по номеру варианта.

В таблице 7 числа X1 и X2 представлены в десятичном формате.
5.1. Загрузить число Х1 в регистр Y1 в следующих форматах: двоичный, восьмеричный, десятичный, шестнадцатеричный.

5.2. Загрузить число Х2 в регистр Y1. Скопировать содержимое регистра Y1 регистр Y2.

5.3. Загрузить число десятичное число Х1 в регистр Y1. Загрузить десятичное число Х2 в регистр Y2. Сложить содержимое регистров Y1 и Y2 без переноса. Результат операции сложения поместить в регистр Y2. Указать значения Флагов «С» и «Z» и объяснить их значение.

5.4. Повторить задание из пункта 5.3., но результат операции сложения поместить в регистр Y1.

5.5. Загрузить число десятичное число Х1 в регистр Y1. Загрузить десятичное число Х2 в регистр Y2. Вычесть содержимое регистра Y1 из Y2 без переноса. Указать значения Флагов «С» и «Z» и объяснить их значение.

5.6. Загрузить число десятичное число Х1 в регистр Y1. Загрузить десятичное число Х2 в регистр Y2. Вычесть содержимое регистра Y2 из Y1 без переноса. Указать значения Флагов «С» и «Z» и объяснить их значение.

5.7. Вывести содержимое регистра Y1 в порт Z1.

5.8. Ввести содержимое порта Z2 в регистр Y1.

5.9. Загрузить непосредственно в ячейку RAM с адресом $0100 содержимое регистра Y1.

5.9. Запомнить непосредственно в ячейке RAM с адресом $0100 содержимое регистра Y1.

5.10. Загрузить непосредственно в регистр Y2 содержимое ячейки $0100.

Табл. 9. Индивидуальные данные к разделу 5

Вариант

X1

X2

Y1

Y2

Z1

Z2

0

10

100

R16

R22

A

B

1

11

101

R17

R23

A

C

2

12

102

R18

R24

A

B

3

13

103

R19

R25

B

A

4

14

104

R20

R26

B

C

5

15

105

R21

R27

B

D

6

16

106

R22

R28

C

A

7

17

107

R23

R29

C

B

8

18

108

R24

R30

C

D

9

19

109

R25

R31

D

A


Рекомендуемая литература для выполнения задания 5: [23]  [30].

Библиографический список


  1. Гук, М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия / М. Гук, – СПб.: Питер, 2000. – 816 с.

  2. Вершинин, О. Е. Применение микропроцессоров для автоматизации технологических процессов /О. Е. Вершинина, – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 208 с.

  3. Бесекерский, В. А. Микропроцессорные системы автоматического управления / В. А. Бесекерский, Н. Б. Ефимов, С. И. Зиатдинов; под общ. ред. В. А. Бесекерского, – Л.: Машиностроения, 1988. – 365 с.

  4. Солодовников, В. В. Микропроцессорные автоматические системы регулирования / В. В. Солодовников, – М.: Высшая школа, 1991. – 254 с.

  5. Савельев, А. Я. Арифметические и логические основы цифровых автоматов / А. Я. Савельев, – М.: Высшая школа, 1980. – 255 с.

  6. Пухальский, Г. И. Цифровые устройства: Учебное пособие для втузов / Г. И. Пухальский, Т. Я. Новосельцева, – СПб.: Политехника, 1996. – 885 с.

  7. Калабеков, Б. А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы / Б. А. Калабеков, – М.: Телеком, 2000. – 336 с.

  8. Сташин, В. В. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах / В. В. Сташин, А. В. Урусов, О. Ф. Мологонцева, – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 224 с.

  9. Воробьев, Н. В. Элементная база и схемотехника средств сопряжения / Н. В. Воробьев, – М.: Высшая школа, 1984. – 103 с.

  10. Томкинс, У. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC / У. Томкинс, – М.: Мир, 1992. – 592 с.

  11. Киселев, В. И. Средства автоматического контроля параметров технологических процессов текстильного производства / В. И. Киселев, – М.: Легпроммбытиздат, 1990. – 224 с.

  12. Бернацкий, Ф. И. Автоматизированное управление процессами химической технологии / Ф. И. Бернацкий, В. И. Гладков, Г. К. Деркач, – М.: Легпромбытиздат, 1981.- 217 с.

  13. Лударь, А. И. Средства автоматики и вычислительной техники для трикотажного оборудования / А. И. Лударь, Е. Б. Рабинович, – М.: Легпромбытиздат, 1989. – 296 с.

  14. Бершев, Е. Н. Технический контроль в производстве нетканых материалов / Е. Н. Бершев, Н. А. Куликова, – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. – 120 с.

  15. Беленький, Л. И. Автоматический контроль и регулирование технологических процессов отделочного производства / Л. И. Беленький, С. С. Швырёв, – М.: Лёгкая индустрия, 1978. – 262 с.

  16. Плужников, Л. Н. Автоматизация технологических процессов лёгкой промышленности / Л. Н. Плужников, А. В. Елин, А. В. Кочеров, – М.: Высшая школа, 1984. – 1984 с.

  17. Орловский, Б. В. Основы автоматизации швейного производства / Б. В. Орловский, – М.: Легпромбытиздат, 1988. – 248 с.

  18. Карагезян, Ю. А. Современное зарубежное оборудование обувного производства / Ю. А. Карагезян, Ю. И. Алексеев, П. Бриш, – М.: Легпробытиздат, 1993. – 192 с.

  19. Архангельский, Г. Г. Лифты. Учебник для вузов/ Г. Г. Архангельский, Д. П. Волков, Э. А. Горбунов; под общей ред. Д.П. Волкова, – М.: АСВ, 1999. –480 с.

  20. Клюев, А. С. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля / А. С. Клюев, – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 432 с.

  21. Петров, И. В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и приемы программирования / И. В. Петров, – М.: СОЛОН, 2004

  22. Мишель, Ж. Программируемые контроллеры: архитектура и применение / И. С. Мижель, – М.: Машиностроение, 1992

  23. Маежов, Е. Г. Микропроцессорные системы управления: учеб. Пособие / Е. Г.Маежов, В. Ю. Иванов, И. С. Ермилов, – СПб.: СПГУТД, 2010.– 162  с.

  24. Маежов, Е. Г. Микроконтроллеры AT90S8515 для технических средств локальной автоматики: учеб. пособие / Е. Г. Маежов, В. Ю. Иванов, В. Я. Энтин, – СПб.: СПГУТД, 2004.– 74 с.

  25. Белов, А. В. Самоучитель по микропроцессорной технике / А. В. Белов, – СПб.: Наука и техника, 2003.– 224 с.: ил.

  26. Белов, А. В. Конструирование устройств на микроконтроллерах / А. В. Белов, – СПб.: Наука и техника, 2005.– 256 с.: ил.

  27. Белов, А. В. Микроконтроллеры AVR в радиолюбительской практике / А. В. Белов, – СПб.: Наука и техника, 2007.– 352 с.: ил.

  28. Белов, А. В. Создаем устройства на микроконтроллерах / А. В. Белов, – СПб.: Наука и техника, 2005.– 304 с.: ил.

  29. Хартов, В. Я. Микроконтроллеры AVR: практикум для начинающих / В. Я. Хартов, – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007.– 240 с.: ил.

  30. Иванов, В. Ю. Микропроцессорные устройства систем управления: учеб. пособие / Ю. И. Иванов, – Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005.– 133 с.



ЗАДАНИЯ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕПО МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ТЕХНИКЕ
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации