Ввести в мікроЕОМ програму 4.3.1 відповідно до зазначеної адреси.

Перетворити програми WRDAC, TIME, FLT, ENT у підпрограми, замінивши в них оператор зупину HLT на оператор повернення RET.

Перетворити формат з плаваючою комою і записати в пам'ять за зазначеними у п. 4.3.1 адресами коефіцієнти С1 = 14000, С2 = 250.

Занести в комірку з адресою 2206 значення D_i = 100, а в комірку 2207 – значення L_i = 6.

Занести в регістрову пару HL адресу 2206.

3. Здійснити скидання мікроЕОМ.

Запустити програму START.

Запустити програму WORK. Переконатися, що мікроЕОМ задає швидкість обертання шпинделя, яка відповідає показанню приладу, що приблизно дорівнює 3, і формує часовий інтервал, який дорівнює 7 с.

Рисунок 3.9 – ГСА програми WORK

Зміст звіту

1 Мета роботи.

2 Тексти програм за пп.4.1.1; 4.1.2; 4.1.3; 4.2.1; 4.2.2; 4.3.1 відповідно до

вимог, що ставляться в дисципліні.

3 Показання приладу за п.4.1.4.

4 Висновки.

Контрольні питання

1 Опишіть циклограми роботи верстата при виготовленні деталей 1 і 2.

2 Наведіть розрахунок часу і частоти обертання шпинделя при обробці

однієї з поверхонь деталі свого варіанта.

3 Укажіть призначення кожної з задіяних у лабораторній роботі програм.

4 Як представляються в бібліотеці підпрограм числа з плаваючою комою?

Лабораторна робота № 4

РЕАЛІЗАЦІЯ ЦИКЛОГРАМ І ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПОТОЧНОГО ВИРОБНИЦТВА

Головним елементом гнучкого виробничого модуля (ГВМ) є токарний верстат або універсальний багатоопераційний верстат. Його обслуговує автоматизована система-робот для завантаження заготовок і зняття оброблених деталей. До складу ГВМ входять накопичувачі заготовок і деталей, діагностичні прилади, інформаційні і транспортні мережі. Завдяки цьому виникає можливість автономної і поточної роботи усієї виробничої системи.

Мета роботи – реалізація циклограм і програмного забезпечення поточного виробництва.

У результаті проведення лабораторної роботи студент повинен

- знати особливості функціонування поточного виробництва і організацію циклограм;

- вміти вільно користуватися бібліотекою стандартних підпрограм, правильно використовувати їх при розробці програм управління поточним виробництвом.

1 Завдання для самостійної роботи

1.1 Вивчити досліджуваний технологічний процес.

1.2 Скорегувати (у випадку виявлення помилок) програми, розроблені в лаб. роб. № 3.

1.3 Виконати такі пункти завдання до лабораторної роботи: 2.1.1, 2.1.2.

2 Завдання до лабораторної роботи

2.1 Макетування системи управління шпинделем при обробці партії деталей

2.1.1 Програма FAI для управління шпинделем при обробці партії деталей. Граф-схема наведена на рисунку 4.1. Програма розміщується в оперативній пам'яті, починаючи з адреси 2100₍₁₆₎ . Вихідні дані розміщуються в пам'яті таким чином:

2200₍₁₆₎ – XAR C1, 2201₍₁₆₎ – MANS C1, 2202₍₁₆₎ – MANM C1

2203₍₁₆₎ – XAR C2, 2204₍₁₆₎ – MANS C2, 2205₍₁₆₎ – MANM C2

2206₍₁₆₎ – m – (число оброблюваних поверхонь)

2207₍₁₆₎ – К – (розмір партії)

– розміри оброблюваних деталей

Константи , , адресуються безпосередньо в програмі (чисельні значення останніх трьох наведені в рівностях (3.11) (3.13) лаб. роб. № 3, а величина визначена у лаб. роб. № 1).

Для організації лічильника поверхонь рекомендується використовувати регістр E, а лічильника деталей – регістр D.

2.1.2 Розрахувати за формулами (3.5), (3.8), (3.9), (3. ), (3. ) лаб. роб. № 3 коефіцієнти (для деталі 1) і (для деталі 2). Перетворити отримані значення у формати з плаваючою комою.

2.1.3 Ввести в мікроЕОМ програму 2.1.1. відповідно до зазначеної адреси.

Перетворити програми START, WRDAC, TIME, FLT, ENT, WORK, розроблені у пп 4.1.1, 4.1.2, 4.1.3, 4.2.1, 4.2.2, 4.3.1 лаб. роб. №3, у підпрограми, замінивши в них оператор зупину HLT на оператор повернення RET.

2.1.4 Вибрати з таблиці 4.1 вихідні дані для обробки партії деталі 1.

Перетворити їх у шістнадцяткову систему числення і разом із розрахованими коефіцієнтами С1, С2 записати в пам'ять мікроЕОМ за адресами, зазначеними у п. 2.1.1.

2.1.5 Здійснити скидання мікроЕОМ.

Запустити програму FAI. Переконатися, що на стенді макетується робота шпинделя токарного верстата за циклограмою рисунка 3.1 (лаб. роб. № 3).

Показання приладу і цифрового табло занести в таблицю 4.3.

2.1.6 Переналагодити систему управління для випуску деталі 2 – повторити п. 2.1.4 і 2.1.5 для деталі 2 (використовувати таблицю 4.2 і коефіцієнти , ). Результати занести в таблицю 4.3.

Рисунок 4.1 – ГСА програми FAI

Таблиця 4.1 – Розміри та кількість деталі 1 (усі розміри дані в мм)

№ варіанта	D5	D2	D4	D1	D3	L2	L1	L3	Партія, K (шт.)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16	80 89 87 88 83 75 77 74 82 85 75 76 86 78 82 84	70 80 78 80 73 67 68 66 72 76 67 67 76 69 73 76	110 106 113 102 105 115 117 105 113 119 107 109 117 114 111 112	100 98 104 94 97 107 107 95 104 110 98 100 108 105 103 102	60 72 70 72 65 58 54 58 63 66 57 56 68 55 65 68	85 90 90 95 87 80 76 75 85 90 70 70 92 76 88 89	30 40 38 40 33 27 28 26 32 36 27 27 36 29 33 36	95 92 96 90 91 98 99 91 96 102 93 94 102 99 96 97	3 4 5 3 4 5 3 4 5 3 4 5 3 4 5 3

Таблиця 4.2 – Розміри та кількість деталі 2 (усі розміри дані в мм)

№ варіанта	D2	D1	D3	L2	L1	Партія, K (шт.)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16	65 77 71 79 70 75 72 69 80 73 68 78 67 74 66 76	75 86 80 88 80 84 80 78 88 82 76 87 76 83 74 86	55 68 62 69 61 66 62 61 72 65 60 69 58 65 58 67	120 125 124 121 128 117 116 126 121 118 116 129 111 121 113 117	40 42 45 40 35 45 50 48 45 55 50 35 30 37 45 50	5 3 4 5 3 4 5 3 4 5 3 4 5 3 4 5

Таблиця 4.3 – Показання вимірювальних пристроїв

Показання	Деталь 1				Деталь 2
	Переу-становка	Обробка поверхні 1	Обробка поверхні 2	Обробка поверхні 3	Переу-становка	Обробка поверхні 1	Обробка поверхні 2
Цифрове табло, с
Прилад (поділок)

Зміст звіту

1 Мета роботи.

2 Текст програми за п.2.1.1 відповідно до вимог, що ставляться в дисципліні.

3 Коефіцієнти за п. 2.1.2.

4 Таблиця 4.3.

Контрольні запитання

1 Опишіть циклограми роботи верстата при поточному виробництві.

2 Покажіть формати цілого числа та числа з плаваючою комою.

3 Дайте загальну характеристику бібліотеці стандартних підпрограм

(організація, склад, поле даних).

4 Наведіть розрахунок часу і частоти обертання шпинделя при обробці усіх поверхонь деталі свого варіанта.

3 Бібліотека стандартних підпрограм

Бібліотека стандартних підпрограм складається з 22 підпрограм, за якими здійснюються арифметичні операції зі знаком плюс або мінус, обчислюються тригонометричні функції, факторіал, показова і логарифмічна функції.

Для роботи бібліотеки необхідно:

• об’єм ОЗУ з довільним обертанням 31 байт;

• глибина використання стека не більше, ніж 20 байт.

3.1 Вхідні і вихідні дані

Ціле число в бібліотеці підпрограм – це однобайтне або двобайтне число (старший біт – знаковий), подане в прямому коді. У двобайтного числа 14-й біт – біт переповнення. Формат цілого числа наведений на рисунку 4.1. Поле знака містить нуль, якщо число додатне, і одиницю, якщо число від'ємне. Діапазон представлення цілих чисел (при представленні двома байтами) – від 3FFF₍₁₆₎ (+16383D) до BFFF₍₁₆₎ (-16383D). Біт переповнення призначений для фіксування переповнення; при виконанні різних операцій і при завданні числа поле приймається дорівнюючим 0.

Формат трибайтного числа з плаваючою комою (1-й байт – порядок, 2-й і 3-й байти – мантиса) складається з 5 полів (рисунок 4.2). Поле знака мантиси містить нуль, якщо число додатне, і одиницю, якщо число від'ємне.

Поле порядку вказує кількість бітових позицій, на яке потрібно зсувати мантису, щоб представити число в природній формі з фіксованою комою. Якщо знак порядку містить нуль, то мантиса зсувається ліворуч на розмір порядку; якщо ж знак порядку містить одиницю, то мантиса зсувається праворуч на порядок. Біт переповнення приймається дорівнюючим нулю. Двійкова кома розташовується між цим нулем і першим значущим бітом мантиси. Наприклад, десяткове число +1 у даному форматі має вигляд 01 20 00, число -1 – вид 01 А0 00, а число -16 записується як 05 А0 00.

Щоб можна було використовувати підпрограми бібліотеки з плаваючою комою для збереження вхідних даних, проміжних результатів і вихідних даних, виділено 30 послідовних байтів пам'яті, що складаються з 10 однакових трибайтних ділянок і одного допоміжного байта пам'яті. Формат трибайтної ділянки цілком збігається з форматом числа з плаваючою комою.

Бібліотека має двійкову числову базу. Двійкове значення числа може бути обчислене за формулою

де S – значення знакового біта мантиси (0 або 1);

p – значення знакового біта порядку (0 або 1);

e – значення знакового поля порядку;

f – значення поля мантиси.

Якщо під час роботи програми бібліотеки відбувається переповнення, то біт переповнення мантиси заповнюється одиницею. Для правильного представлення числа необхідно скорегувати значення порядку і мантиси шляхом зсуву мантиси на 1 біт праворуч. При цьому втрачається молодший біт мантиси, але число не округляється, і порядок змінюється на одиницю.

3.2 Характеристики бібліотеки

Бібліотека складається з таких частин: підпрограми, вектори переходів і поля даних. Вектор переходу і підпрограми бібліотеки записуються в постійні ЗУ. Поля даних розташовуються в ЗП з довільним доступом. Вихідні дані перед викликанням необхідної підпрограми записуються в полі даних (див. таблицю 4.4). З того ж поля після виконання необхідної операції дані можуть бути зчитані.

Підпрограми (ПП) бібліотеки (таблиця 4.5) поділяються на основні та допоміжні (обслуговуючі). До основних підпрограм відносяться підпрограми виконання арифметичних операцій, обчислення тригонометричних функцій, факторіалу, показової і логарифмічної функцій.

До допоміжних підпрограм відносяться підпрограми, що обслуговують ділянку запису з плаваючою комою, і підпрограми, що забезпечують виконання основних тригонометричних функцій.

Розташування операндів та результатів в пам'яті надано у таблиці 4.6.

3.2.1 Підпрограми обслуговування ділянки запису з плаваючою комою

Таких підпрограм у бібліотеці чотири. Вони використовуються для одержання нормалізованої форми уявлення мантиси, для вирівнювання порядків при операціях додавання, для переміщення числа з плаваючою комою з ділянки пам'яті на регістри та навпаки.

3.2.1.1 Підпрограма нормування мантиси onorm

Число з плаваючою комою витягається з пам'яті і нормалізується (14-й біт мантиси дорівнює нулю, а 13-й – одиниці) шляхом порозрядного зсуву мантиси. Зсув мантиси на 1 біт праворуч супроводжується збільшенням порядку на одиницю, а зсув мантиси на 1 біт ліворуч – зменшенням порядку на одиницю.

3.2.1.2 Підпрограма відносного нормування normo

Для виконання операції додавання двох чисел з плаваючою комою необхідно, щоб ці числа мали рівні порядки. Тому підпрограма витягає з ділянок пам'яті першого і другого доданка (XAR1, MANS1, MANM1 і XAR2, MANS2, MANM2 відповідно) порядки і порівнює їх абсолютні значення. Більший порядок записується замість меншого, а число з меншим порядком зсувається праворуч без округлення на величину, що дорівнює різниці цих порядків.

3.2.1.3 Підпрограма передачі числа з пам'яті на регістри ouabc

У результаті виконання підпрограми число з плаваючою комою розміщується в таких регістрах:

• порядок – в акумуляторі;

• старший байт мантиси – у регістрі В;

• молодший байт мантиси – у регістрі С.

Адреса пам'яті повинна знаходитися в регістровій парі HL.

3.2.1.4 Підпрограма передачі числа з регістрів у пам'ять wrabc

У результаті виконання підпрограми число з плаваючою комою із регістрів A, B, C переміщується в пам'ять. Адреса пам'яті повинна знаходитися в регістровій парі HL.

Рисунок 4.1 – Формат цілого числа

Знак порядку

Порядок

Знак мантиси

Біт переповнення

Мантиса

Поле порядку

Поле ст. байту мантиси

Поле мол. байту мантиси

Рисунок 4.2 – Формат числа з плаваючою комою

Таблиця 4.4 – Розміщення вихідних даних підпрограм

№ пп	Ідентифікатор поля даних	Адреса ідентифікатора
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31	XAR8 MANS8 MANM8 INDEX XAR3 MANS3 MANM3 XAR4 MANS4 MANM4 XAR7 MANS7 MANM7 XAR6 MANS6 MANM6 XAR1 MANS1 MANM1 XAR2 MANS2 MANM2 XAR5 MANS5 MANM5 XAR9 MANS9 MANM9 XARA MANSA MANMA	2061 2062 2063 2064 2065 2066 2067 2068 2069 206A 206B 206C 206D 206E 206F 2070 2071 2072 2073 2074 2075 2076 2077 2078 2079 207A 207B 207C 207D 207E 207F

3.2.2 Підпрограми арифметичних операцій

3.2.2.1 Підпрограма додавання однобайтних чисел із фіксованою комою і знаком ADXAR

Підпрограма застосовується для додавання однобайтних чисел із фіксованою комою (додавання порядків). Доданки знаходяться в пам'яті за адресами XAR1 і XAR2, а результат розміщується за адресою XAR2 .

3.2.2.2 Підпрограма додавання однобайтних чисел із фіксованою комою і зі знаком ADMAN

Підпрограма застосовується для додавання двобайтних чисел із фіксованою комою (додавання мантис). Доданки знаходяться в пам'яті за адресами MANS1, MANM1 і MANS2, MANM2, а сума міститься в адресах MANS2, MANM2.

3.2.2.3 Підпрограма додавання чисел із плаваючою комою ADNUM

Підпрограма здійснює додавання однобайтних чисел з плаваючою комою і використовує такі підпрограми: NORMO, ADMAN, ONORM. Доданки знаходяться в пам'яті за адресами XAR1, MANS1, MANM1 і XAR2, MANS2, MANM2, а сума – за адресами XAR2, MANS2, MANM2.

3.2.2.4 Підпрограма множення двобайтних чисел

зі знаком і фіксованою комою MUMAN

Підпрограма застосовується для множення мантис з 14-значущими розрядами чисел з фіксованою комою. Співмножники знаходяться в пам'яті за адресами MANS1, MANM1 і MANS2, MANM2, а добуток – за адресами MANS2, MANM2.

3.2.2.5 Підпрограма множення чисел з плаваючою комою MUNUM

Здійснює множення чисел з плаваючою комою і використовує програми ADXAR, MUNAM, ONORM. Співмножники знаходяться в пам'яті за адресами XAR1, MANS1, MANM1 і XAR2, MANS2, MANM2, а добуток – за адресами XAR2, MANS2, MANM2.

Таблиця 4.5 – Розміщення бібліотеки підпрограм у постійній пам'яті мікроЕОМ К1-20

№ пп	Найменування підпрограм	Ідентифікатор	Адреса входу
1	Нормування мантиси	ONORM	092D
2	Відносне нормування	NORMO	0877
3	Передача числа з пам'яті на регістри	OUABC	0FFA
4	Передача числа з регістрів у пам'ять	WRABC	0FFD
5	Додавання однобайтних чисел з фіксованою комою і зі знаком	ADXAR	0FEE
6	Додавання двобайтних чисел з фіксованою комою і зі знаком	ADMAN	0FF1
7	Додавання чисел з плаваючою комою	ADNUM	0FBE
8	Множення двобайтних чисел зі знаком і фіксованою комою	MUMAN	0FF4
9	Множення чисел з плаваючою комою	MUNUM	0FC1
10	Ділення двобайтних чисел зі знаком і фіксованою комою	SUMAN	0FF7
11	Ділення чисел з плаваючою комою	SUNUM	0FC4
12	Обчислення факторіала	FACTOR	0FCA
13	Обчислення показової функції	XSTA	0FCD
14	Обчислення логарифмічної функції	LOGE	0FD3
15	Обчислення синуса	SIN	0FD6
16	Обчислення косинуса	COS	0FD9
17	Обчислення тангенса	TANG	0FE8
18	Обчислення котангенса	CTANG	0FE5
19	Обчислення арктангенса	ARTAN	0FE2
20	Обчислення арксинуса	ARSIN	0FDC
21	Обчислення арккосинуса	ARCOS	0DDF
22	Обчислення арккотангенса	ARCTAN	0FEB

Таблиця 4.6 – Розташування операндів та результатів в пам'яті

№ пп	Ідентифікатор	Розташування у пам'яті
		1-го операнда	2-го операнда	результату
1	ONORM	M^1, M+1, M+2	——	M, M+1, M+2
2	NORMO	XAR1, MANS1, MANM1	XAR2, MANS2, MANM2	ПО ОПЕРАНДУ З МЕНШИМ ПОРЯДКОМ
3	OUABC	M, M+1, M+2	——	A, B, C
4	WRABC	A, B, C	——	M, M+1, M+2
5	ADXAR	XAR1	XAR2	XAR2
6	ADMAN	MANS1, MANM1	MANS2, MANM2	MANS2, MANM2
7	ADNUM	XAR1, MANS1, MANM1	XAR2, MANS2, MANM2	XAR2, MANS2, MANM2
8	MUMAN	MANS1, MANM1	MANS2, MANM2	MANS2, MANM2
9	MUNUM	XAR1, MANS1, MANM1	XAR2, MANS2, MANM2	XAR2, MANS2, MANM2
(ділене) (дільник) 10	SUMAN	MANS2, MANM2	MANS1, MANM1	MANS2, MANM1
11	SUNUM	XAR2, MANS2, MANM2	XAR1, MANS1, MANM1	XAR2, MANS2, MANM2
12	FACTOR	В АККУМУЛЯТОРІ	——	XAR5, MANS5, MANM5
13	XSTA	XAR1, MANS1, MANM1	INDEX (показ.степ.)	XAR2, MANS2, MANM2
14	LOGE	XAR8, MANS8, MANM8	——	XAR4, MANS4, MANM4
15	SIN	XAR8, MANS8, MANM8	——	XAR3, MANS3, MANM3
16	COS	XAR8, MANS8, MANM8	——	XAR3, MANS3, MANM3
17	TANG	XAR8, MANS8, MANM8	——	XAR2, MANS2, MANM2
18	CTANG	XAR8, MANS8, MANM8	——	XAR2, MANS2, MANM2
19	ARTAN	XAR8, MANS8, MANM8	——	XAR MANS MANM
20	ARSIN	XAR8, MANS8, MANM8	——	XAR MANS MANM
21	ARCOS	XAR8, MANS8, MANM8	——	XAR MANS MANM
22	ARCTAN	XAR8, MANS8, MANM8	——	XAR MANS MANM

3.2.2.6 Підпрограма ділення двобайтних чисел зі знаком і фіксованою комою SUMAN

Підпрограма застосовується для ділення мантис із 14-значущими розрядами чисел з фіксованою комою. Ділене і дільник знаходяться в пам'яті за адресами, MANS2, MANM2 і MANS1, MANM1, а частка – за адресами MANS2, MANM1.

3.2.2.7 Підпрограма ділення чисел з плаваючою комою SUNUM

Підпрограма здійснює ділення чисел з плаваючою комою і використовує підпрограми ADXAR, SUMAN, ONORM. Ділене знаходиться за адресою XAR2, MANS2, MANM2, а дільник – за адресами XAR1, MANS1, MANM1. Частка заноситься за адресами XAR2, MANS2, MANM2.

3.2.3 Підпрограма обчислення факторіала FACTOR

Підпрограма обчислює значення факторіала за формулою

n! = n (n-1)(n-2)… .

Ціле число n задається в акумуляторі, а результат у вигляді речовинного числа міститься в пам'ять за адресами XAR 5, MANS 5, MANM 5.

3.2.4 Підпрограма обчислення показової функції XSTA

Підпрограма реалізує функцію піднесення до ступеня за формулою

де x – речовинне число, a – ціле число. Використовуються підпрограми OUABC, WRABC, MUNUM, SUNUM.

Показник ступеня a заноситься за адресою INDEX, основа ступеня x міститься в пам'ять за адресами XAR1, MANS1, MANM1 а результат записується за адресами XAR2, MANS2, MANM2.

3.2.5 Підпрограма обчислення логарифмічної функції LOGE

Підпрограма обчислення функції ln x використовує підпрограми OUABC, WRABC, ADNUM, SUNUM, XSTA, NORMO, ADMAN. Аргумент x розташовується за адресами XAR8, MANS8, MANM8, а значення функції записується за адресами XAR4, MANS4, MANM4.

3.2.6 Підпрограми тригонометричних функцій

Таких підпрограм у бібліотеці 8. Використовуючи формули розкладання в ряд, підпрограми обчислюють такі тригонометричні функції: синус, косинус, тангенс, котангенс, арксинус, арккосинус, арктангенс, арккотангенс. Функції оперують радіанною мірою кутів.

Список літератури

1. Локазюк В.М. Мікропроцесори та мікроЕОМ у виробничих системах: Навч. посіб. для вузів. – К.: Академія, 2002. – 368 с.

2. Микропроцессорное управление электроприводами станков с ЧПУ/

Э.Л. Тихомиров, В.В. Васильев, Б.Г. Коровин, В.А. Яковлев. – М.: Машиностроение, 1990. – 319 с.

3. Кузнецов Б.И. и др. Микропроцессорное управление многоканальными системами высокой точности. – К.:Техніка, 1990. – 208 с.

4. Микропроцессорные системы: Учеб. пособие для вузов / Е.К. Александров, Р.И. Грушвицкий, М.С. Куприянов и др.; Под общ. ред. Д.В. Пузанкова. – СПб.: Политехника, 2002. – 935 с.: ил.

5. Программирование микропроцессорных систем: Учеб. пособие для спец. “Автоматизированные системы обработки информации и управления” / В.Ф .Шаньгин, А.В. Костин, В.М. Илюшечкин, П.А. Тимофеев; Под ред. В.Ф. Шаньгина. – М.: Высш.шк.; 1990. – 304с.

Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни “Мікропроцесорні системи в САУ” для студентів фаху 7.091401 /Авт. В. І. Великий. – Одеса: Наука і техніка, 2005 – 55 с.

Автор В. І. Великий,

канд. техн. наук,

доц.

Навчальне видання

“МІКРОПРОЦЕСОРНІ СИСТЕМИ В САУ”

Методичні вказівки

ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

для студентів фаху 7.091401

Автор Віктор Іванович Великий

Редактор С.М. Шушкановська

Коректор Н.К. Филиппович

Тираж 100 пр.

Одеський національний політехнічний університет

65044, Одеса, пр. Шевченка, 1

* У цьому і наступних завданнях розміщати програми в мікроЕОМ із початкової адреси 2100₁₆.

1 M, M+1, M+2 – три послідовні комірки пам'яті, початкова адреса яких знаходиться в регістровій парі HL