Placa industriala de comanda si control Ada1110 - Prezentare

Universitatea "Ioan Slavici Timisoara

Facltatea de Inginerie - Specializarea calculatoare

Lucrare de laborator

Introducere. Prezentare Placa industriala de comanda si control Ada1110

Placa ADA110 este o placa industriala de dezvoltare cu ajutorul careia se poate conduce si urmarii un intreg proces industrial.

Documentatia folosita este fisierul ada1110.pdf.

Pe scurt principalele caracteristici ale placii :

16 single-ended analog input channels,

. 12-bit, 20 microsecond analog-to-digital converter with 40 kHz throughput,

. 5, 10, or 0 to +10 volt input range,

. Resistor configurable gain,

. 16 TTL/CMOS 8255-based digital I/O lines which can be configured with pull-up or pull-down resistors,

. Three 16-bit timer/counters,

. Two 12-bit digital-to-analog output channels (ADA1110 only),

. 5, 10, 0 to +5, or 0 to +10 volt analog output range (ADA1110 only),

. Turbo Pascal, Turbo C, and BASIC source code; diagnostics program.

Schema bloc a placii este urmatoarea

Limbajul de programare este Borland C++. Este un limbaj multi-paradigma cu verificarea statica a tipului variabilelor ce suporta programare procedurala, abstractizare a datelor, programare orientata pe obiect.

In anii '90, C++ a devenit unul din cele mai populare limbaje de programare comerciale. Nimeni nu detine C++ insa, acesta fiind gratuit.

Bjarne Stroustrup de la Bell Labs a dezvoltat C++ (initial denumit "C cu Clase") in anii ca o serie de imbunatatiri ale limbajului C. Acestea au inceput cu adaugarea de clase apoi de functii virtuale, supraincarcarea operatorilor, mostenire multipla, template-uri si exceptii. Limbajul de programare C++ a fost standardizat in ca si ISO 14882:1998, versiunea curenta fiind din 2003, ISO 14882:2003.

Programarea placii se poate face cu ajutorul mai multor limbaje de programare, accesul la placa putand fi facut pe baza adreselor placii.

Principalele comenzi pentru lucrul cu placa sunt :

Pentru programarea placii se va studia in permanenta documentatia pusa la dispozitia studentilor in format electronic. (fisierul ada1110.pdf)

Teme de studiu :

Identificarea principalelor circuite pe placa

Identificarea functiilor placii si metode de programare.

Universitatea "Ioan Slavici" Timisoara

Facltatea de Inginerie - Specializarea calculatoare

Lucrare de laborator

2. Operatii de setare, configurare si programare Ada 1110

Placa ADA 1110 este programata pe baza de adrese , cunoscute pe baza jumperilor de pe placa.

Structura placii :

Studentii trebuie sa identifice jumperi de programare precum si setarile placii astfel :

Iar adresa de baza :

Teme de studiu :

Identificarea Adresei de baza pentru programarea placii

Programarea placii in scopul aprinderii a doua leduri succesive conectate la portul de iesire al placii ADA1110

Universitatea "Ioan Slavici" Timisoara

Facltatea de Inginerie - Specializarea calculatoare

Lucrare de laborator

3. Comanda unor relee cu ajutorul porturilor de iesire

Placa ADA 1110 are 16 porturi de intrare iesire conectate la interfata de comanda. Iesirile sunt interfatate de circuitul integrat 8255.

Conform documentatiei prezentate in figura urmatoare sunt prezentate liniile de intrare iesire ale circuitului 8255.

Pentru accesarea circuitului 8255, conform tabelului cu principalele adrese ale placii, prezentat in continuare, este nevoie de transmiterea informatiei catre adresa de baza (BA) + 0 pentru portul A sau +2 pentru portul C.

Totodata, prin scrierea unui octet la adresa de baza + 3 se poate configura circuitul 8255 in modul dorit

Pentru exemplificare se studiaza tabelul de la pagina 4-5 (41) din documentatie.

Teme de studiu :

Activarea liniilor portului A pentru a fi linii de iesire, iar pentru portul C liniile activate sa fie linii de intrare

Simularea actionarii releelor cu ajutorul ledurilor de pe placa

Implementarea unui sistem cu ajutorul caruia pot fi actionate doua relee, se va astepta 10 secunde dupa care primul releu este orit iar releul 3 este actionat.

Universitatea "Ioan Slavici" Timisoara

Facltatea de Inginerie - Specializarea calculatoare

Lucrare de laborator

4. Comanda motorului de curent continuu folosind impulsuri PWM

Notiuni de baza despre PWM

PWM este un acronim de la Pulse Width Modulator - Modulator de impulsuri in durata, mai precis e vorba de un generator de semnale dreptunghiulare cu frecventa fixa, dar cu factor de umplere modificat dinamic.

Fig. 1 Forma de unda a unui semnal PWM

Un astfel de semnal poate fi generat cu o schema ca in figura 2.

Fig. 2 Schema logica a unui circuit generator PWM

Circuitul consta intr-un numarator, care numara permanent pe un ceas obtinut prin divizarea programabila cu ajutorul unui prescaller a ceasului principal.

Continutul numaratorului este comparat de un comparator digital cu valoarea continuta de un registru programabil (compare register) si la coincidenta se seteaza un bistabil R-S. Stergerea bistabilului se face in momentul cand numaratorul ajunge la overflow.

Functionarea schemei din figura 2 este ilustrata in figura 3.

Fig. 3 Principiul de functionare a unui generator PWM

Se observa ca frecventa semnalului PWM este constanta, data de frecventa ceasului principal si de constantele de divizare ale prescallerului si ale numaratorului PWM. Factorul de umplere al semnalului este insa dependent de valoarea regsitrului de comparatie (compare register).

Aceasta particularitate face ca sistemul de timere al microcontrollerelor sa poata fi usor fi folosit si ca generator PWM.

Principala utilitate a semnalelor PWM deriva din faptul ca prin filtrarea trece-jos a unui semnal PWM se obtine un semnal proportional cu factorul de umplere al semnalului PWM, ceea ce este echivalent cu o demodulare.

Cu ajutorul timerelor dezvoltate pe placa ADA1110 se pot realiza mai multe generatoare PWM. Adresele precum si modul de folosire sunt descrise in documentatia ADA 1110 :

Totodata, fiecare iesire de pe placa poate fi configurata pentru a genera un semnal PWM.

Teme de studiu :

Activarea liniilor portului A pentru a fi linii de iesire, iar pentru portul C liniile activate sa fie linii de intrare. Configurarea timerului 0.

Simularea actionarii motorului cu ajutorul ledurilor de pe placa, se vor modifica timpii T,TC si TB ai semnalului PWM

Implementarea unui sistem cu ajutorul caruia pot fi actionate doua motoare cu diferite turatii.

Universitatea "Ioan Slavici" Timisoara

Facltatea de Inginerie - Specializarea calculatoare

Lucrare de laborator

5. Citirea starilor unor senzori folosind liniile directe de intrare

Conform documentatiei placii pentru citirea informatiilor din mediu este nevoie de activarea liniilor de intrare. Pentru aceasta se foloseste portul A si C.

Senzorii prezentati in cadrul laboratorului sunt senzori de incendiu (fum), senzori de prezenta (pir), senzori optici si contacti magnetici.
Pentru interpretare in cadrul lucrarii se vor folosii liniile de intrare, iar semnalul va fi semnal logic 1 sau 0.

Teme de studiu :

Activarea liniilor portului A pentru a fi linii de iesire, iar pentru portul C liniile activate sa fie linii de intrare.

Implementarea unui sistem cu ajutorul caruia in functie de intrarile de la portul C se activeaza diferite iesiri de la portul A.
Universitatea "Ioan Slavici" Timisoara

Facltatea de Inginerie - Specializarea calculatoare

Lucrare de laborator

6. Generarea semnalelor digitale si programarea convertorului Digital-Analogic

Circuitul DAC este adresat cu cu ajutorul adreselor BA+12-BA+15 dupa cum urmeaza :

Teme de studiu :

1. "Citirea" placii ADA 1110 si identificarea intervalelor de tensiuni folosite
2. Generarea unui semnal sinusoidal la iesirea Aout1.

Universitatea "Ioan Slavici Timisoara

Facltatea de Inginerie - Specializarea calculatoare

Lucrare de laborator

7. Evaluarea studentilor

Pentru evaluarea studentilor pe parcursul sedintelor de laborator au fost emise diferite teme de dezvoltare al aplicatiilor industriale cu ajutorul placii ADA1110.

Studenti vor prezenta solutiile dezvoltate. Se va analiza compatibilitatea aplicatiei cu placa de dezvoltare, varianta software propusa precum si functionalitatea iintregului sistem.

Exemple de teme de studiu :

Sistem de siguranta pentru pornirea unui utilaj industrial.

Actionarea a doua bariere de acces

Aplicatii destinate gospodariilor (diferite actionari programate, senzori, alarme, etc)