Detail předmětu
Mikroprocesorová technika v pohonech
FEKT-BPC-MTPAk. rok: 2020/2021
Posluchači jsou seznámeni s aplikacemi mikropočítačové techniky při měření a řízení elektrických pohonů. Předpokládají se základní znalosti číslicové techniky a základní úrovně anglického jazyka. Posluchači si rozšíří znalosti číslicových obvodů a jejich využití. Samostatně pracují s vývojovými systémy pro mikropočítače řady DSP56F800E a programují je v jazyce C a případně v assembleru, využívají měřicí techniku pro analýzu mikroprocesorových obvodů.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
- vysvětlit principy mikroprocesorů na úrovni potřebné pro programování v assembleru a vysvětlit související pojmy: registr, paměť, program, CPU, programový čítač, linker, překladač, debugger, přerušení, obsluha přerušení, vektor přerušení, příznak přerušení, periferie, zásobník, ukazatel zásobníku, stavový registr, podmíněný skok
- vysvětlit principy periferií pro řízení elektrických pohonů s tranzistorovými měniči (GPIO, PWM, ADC, Timer, SPI, SCI)
- aplikovat jazyk C v programech jednočipových mikroprocesorů
- aplikovat assembler v programech jednočipových mikroprocesorů
Na laboratorních cvičeních se studenti naučí a formou hodnocených individuálních projektů se ověřuje schopnost:
- používat vývojové prostředky pro tvorbu a ladění mikroprocesorových aplikací
- realizovat programy v jazyce C
- realizovat části programu nebo funkce v assembleru pro účely řízení v reálném čase
- nastavit a použít periferie mikroprocesoru pro měření analogových signálů, měření frekvence pulsních signálů, generování PWM, přenos dat po sériových linkách
Prerekvizity
- vysvětlit principy logických obvodů a reprezentaci logického stavu pomocí napěťových úrovní
- navrhovat algoritmy a realizovat jednoduché programy v libovolném programovacím jazyce
- ovládat anglický jazyk na úrovni potřebné pro studium manuálů mikroprocesorů a nápovědy k používaným programovým nástrojům
Vzhledem k zaměření aplikací mikroprocesorů pro řízení pohonů v reálném čase by měl být student dále schopen:
- popsat princip a rovnice matematického modelu stejnosměrného stroje
- vysvětlit princip tranzistorového 4Q měniče
- vysvětlit činnost stejnosměrného pohonu v jednotlivých kvadrantech
- vysvětlit kaskádní regulaci stejnosměrného pohonu
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka poučeného“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Způsob a kritéria hodnocení
Osnovy výuky
2. Základy programování na jednočipových mikroprocesorech.
3. Logické a bitové operace, na výrazech, větvení programu, praktické ukázky.
4. Proměnné, ukazatele, pole, struktury a jejich praktické využití.
5. Funkce, předávání operandů, příklady zpracování signálu.
6. Přerušení, vektor přerušení, zdroje přerušení, funkce obsluhy přerušení, praktické příklady.
7. Periferie - GPIO (obecný vstupní/výstupní port), časovač, využití.
8. Úvod do mikroprocesorového řízení pohonů a výkonových měničů, struktura programu, stavový automat.
9. Periferie PWM, využití.
10. Periferie AD převodník.
11. Synchronizace A/D převodníku s PWM, snímání elektrických veličin v měniči pro zpětnovazební regulaci.
12. Knihovny předpřipravených funkcí pro řízení pohonů, využití v praxi.
13. Polohové a rychlostní snímače, snímání polohy, mikroprocesorové zpracování signálů polohových snímačů.
Učební cíle
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Elearning
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program BPC-AMT bakalářský 0 ročník, letní semestr, volitelný
- Program BPC-AUD bakalářský
specializace AUDB-TECH , 0 ročník, letní semestr, volitelný
- Program BPC-EKT bakalářský 0 ročník, letní semestr, volitelný
- Program BPC-SEE bakalářský 3 ročník, letní semestr, povinně volitelný
0 ročník, letní semestr, volitelný - Program BPC-TLI bakalářský 0 ročník, letní semestr, volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Program v jazyce C na jendočipových mikroproceosrech, compiler, linker.
3. Číselné soustavy, datové typy, logické operace - bitové, na výrazech.
4. Zásobník, volání funkce, lokální proměnné vs. globální proměnné
5. Řídicí struktury v jazyce C, souvislost s assemblerem, stavový registr.
6. Přerušení, vektor přerušení, zdroje přerušení, funkce obluhy přerušení
7. Zlomková aritmetika, programování funkcí pro práci se zlomkovou aritmetikou
8. Periferie - GPIO (obecný vstupní/výstupní port), časovač
9. Úvod do mikroprocesorového řízení pohonů a výkonových měničů. Periferie PWM
10. Periferie - A/D přecodník.
11. Synchronizace A/D převodníku s PWM, snímání elektrických veličin v měniči pro zpětnovazební regulaci.
12. Polohové a rychlostní snímače, snímání polohy , mikroprocesorové zpracování signálů polohových snímačů
13. Sériová rozhraní SCI, SPI a jejich využití, jendoduchá uživatelská rozhraní, tlačítkové klávesnice, znakové LCD displaye
Laboratorní cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Vývojové prostředí, debugging, jednoduchá práce s portem GPIO, použití ovladačů periferií - quickstart
3. Data v paměti, datové typy, bitové operace, pole, kostantní proměnné vpaměti FLASH, - praktické příklady
4. Volání funkce, zápis funkce v assembleru
5. Řídicí struktury v assemblerovské funkci
6. Časovač, jeho přerušení, blikání LED
7. Funkce ve zlomkové aritmetice
8. GPIO, vstupní, výstupní režim, přerušení GPIO
9. Nastavení generátoru PWM, analýza výstupních signálů pomoci osciloskopu
10. Práce s A/D převodníkem, zpracování signálu z generátoru pomocí A/D převodníku
11. Nastvení PWM, časovače a AD převodníku do synchronizačního režimu, sledování synchronizačního procesu oscilokomem při modifikaci zpoždění synchronizace.
12. Zpracování signálu pulsního generátoru čítačem
13. Jednoduchá komunikace mezi dvěma mikroprocesory po SPI, SCI
Elearning