3.12. Выводы по разделу 3.

В этом разделе дано описание основных команд, функций и системных переменных, доступных микропроцессору DL240, условно их можно разбить на следующие группы:

• булевы и сравнительные булевы операции;

• команды работы с таймерами и счетчиками;

• команды работы с аккумулятором;

• логические команды;

• математические команды;

• команды операций с битами;

• команды преобразования чисел;

• команды, контролирующие работу ЦП;

• команды контроля программы;

• команды операций с таблицами данных.

Следует отметить, что при составлении описания команд не ставилась задача детального разбора всех команд и функций, доступных микропроцессору DL240, поскольку эти сведения можно найти в технической документации. Главное внимание уделено более важному аспекту – изучению техники программирования в среде DirectSOFT.

4. Лабораторные работы

Данная глава содержит описание двух лабораторных работ, посвященных изучению программирования микропроцессорного контроллера DL205. Работы предназначены для реализации в программном пакете DirectSOFT.

4.1. Лабораторная работа №1. «Изучение программирования булевых операций»

4.1.1. Цель работы

Ознакомление с выполнением микропроцессором DL240 булевых операций, и изучение программирования данных команд при помощи программного пакета DirectSOFT.

4.1.2. Теоретическое введение

Назначение автоматических устройств управления.

Автоматизация объекта управления заключается в обеспечении его работы с помощью устройства управления. Созданная таким образом автоматизированная система функционирует с учетом параметров состояния объекта управления. Структурная схема автоматизированной системы показана на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Структурная схема замкнутой автоматизированной производственной системы

Измерение параметров объекта управления производится с помощью датчиков, которые собирают информацию и придают ей нужную форму, зачастую преобразуя физическую природу измеряемых величин.

Управляющие команды передаются объекту управления органами воздействия (исполнительными механизмами и устройствами привода). Как правило, передача сопровождается изменением физической природы информации и усилением мощности управляющих команд. На базе введенных уставок и результатов производимых измерений устройство управления вырабатывает сигнал воздействия в соответствии с алгоритмом управления объектом. Применительно к логическим процессам управления, информация в которых носит дискретный, или двоичный, характер, алгоритм управления объектом описывается системой булевых уравнений (3.1.):

(3.1.)

где x(t), s(t), y(t) - функции входа, состояния и выхода соответственно.

Функции входа и выхода выражают информацию, полученную от объекта управления с помощью датчиков и переданную ему органами воздействия. Функция состояния отражает прошлое и настоящее объекта согласно установленной модели. Состояние представляет собой некоторое подобие памяти системы.

Прежде, чем был создан программируемый контроллер, проблемы управления объектом решались с использованием аппаратных реле и выключателей. Появление новой технологии значительно упростило решение задач автоматизации, при этом специалисты при разработке использовали опыт работы с устройствами жесткой логики. Поэтому программы RLL (релейная лестничная логика) подражают решению панели реле.

Логические команды.

Релейные схемы состоят из пяти компонентов (см. табл. 4.1.).

Тип	Обозначение	Значение
Логические компоненты.		Нормальный открытый контакт.
		Нормальный закрытый контакт.
		Начало ветвления.
		Конец ветвления.
Символ присвоения.		Присвоения результата промежуточной переменной или выходу.

Таблица 4.1. Компоненты релейных схем

В рассматриваемом пакете DirectSOFT программирования микроконтроллера DL205 символ присвоения обозначается как Out, а такие компоненты, как нормальный открытый контакт и нормальный закрытый контакт, обозначаются STR и STR NOT соответственно.

Логические функции создаются соответствующей стыковкой компонентов и соответствуют понятию “команда”. Они основаны на булевой алгебре, предложенной в 1854 г. Дж. Булем для исследования процессов человеческих рассуждений. Позднее аппарат булевой алгебры стал применяться для анализа электрических переключательных схем. В данной лабораторной работе будут использоваться некоторые базовые логические функции, свойственные большинству автоматизированных систем, такие как: AND, OR, AND NOT, OR NOT.

Перечисленные схемы логических элементов обладают одной общей особенностью: значение сигнала на выходе каждой схемы зависит только от значений сигналов, поданных в настоящий момент времени на все ее входы, и меняется с изменением этих входных сигналов. Схемы с такой особенностью относят к схемам комбинационной логики.

Для комбинационных элементов можно составить таблицы соответствия выходов входам, называемые таблицами истинности логических элементов, чтобы более четко представить себе те логические операции, которые могут реализовываться с их помощью.

Рассмотрим простой пример (см. пример 4.1.) использования базовых булевых операций.

Пример 4.1: Управление светодиодом Y1 с помощью выключателей X1 и X2 (см рис 4.2.). Светодиод будет включен (Y1=1), если любой (только один) из выключателей будет в состоянии включен. Учитывая выше приведенные условия управления, булево уравнение имеет следующий вид:. Фрагмент программы, описывающий данное уравнение показан на рис. 4.3., а таблица истинности представлена в табл.4.2.

Рис. 4.2. Управление светодиодом

Рис. 4.3. Фрагмент программы

Табл. 4.2. Таблица истинности

Сравнительные булевы операции.

Микроконтроллер DL205, помимо булевых операций, обеспечивает выполнение сравнительных булевых операций, которые широко используются при решении задач автоматизации. В данной лабораторной работе будем использовать основные сравнительные булевы операции: STR, STR NOT, STR E, AND, AND NOT, OR E, OR NOT, OR NOT E. Данные команды предназначены для исследования отношения между двумя значениями, чтобы затем, в зависимости от полученного результата, организовать выполнение различных операций.

Стек.

Существует предел по использованию булевых операций. Это связано с тем, что микроконтроллер DL205 использует 8-ми уровневый стек для оценивания логических операций.

Стек представляет собой организованный массив информации в сочетании с определенным порядком ее загрузки и выдачи. При выполнении булевых операций в стеке хранится логика одной ступеньки. Всякий раз, когда вводится команда STR, она располагается на верхнем уровне стека, при этом все предыдущие команды спускаются на следующие уровни. Если на ступеньке встречаются такие команды как And Store или Or Store, то они комбинируют все предшествующие уровни стека. Если стек ступеньки использует больше чем восемь уровней, то в микропроцессоре происходит ошибка.

В следующем примере (см. пример 4.2.) показано, как формируется стек при решении булевой логики ступеньки.

Пример 4.2.

Операции с аккумулятором.

Каждый микропроцессор содержит определенное количество регистров: регистры – это устройства временного хранения данных, размещенные внутри микропроцессора, причем некоторые из них выполняют специальные функции, другие предназначены для более общего использования. К числу последних принадлежит аккумулятор. В большинстве случаев обработка данных выполняется при участии аккумулятора.

Регистры конструируются таким образом, что их логика имеет последовательный характер, поскольку состояния их выходов могут зависеть от последовательности предыдущих событий (последовательности смены состояний входов). Именно эта особенность и делает их очень полезными в качестве устройств временного хранения данных и манипулирования данными. Аккумулятор широко используется при выполнении всех операций: логических, арифметических и т.д.

В микропроцессоре DL240 количество разрядов аккумулятора соответствует двойной длине слова, т.е. 32 разряда. Данные в аккумуляторе представляются в виде последовательности 0 и 1, закодированных определенным образом (двоичный код, двоично-десятичный код, код Грея и т.д.) в зависимости от используемых операций.

В данной лабораторной работе начинается ознакомление с организацией занесения констант в память. Эта операция осуществляется через аккумулятор. Т.е., если необходимо занести какую-либо константу в ячейку памяти, то сначала ее надо загрузить в аккумулятор, а затем скопировать из него в память. Для этого предусмотрены специальные команды (типа Box), такие как Load (загрузка) и Out (вывод). Существуют и другие команды, осуществляющие эти операции, но в данной лабораторной работе мы ограничимся рассмотрением этих команд.