Weiterentwicklung einer universellen Regelstrecke mit einem 16-Bit Mikrocontroller

Inhaltsangabe:Einleitung: Am Institut für Regelungs- und Prozessleittechnik der FH Mannheim werden für Laborübungen mit digitalen Reglern Regelstrecken durch analoge Rechenschaltungen nachgebildet; diese Analoggeräte sind sehr komplex aufgebaut, störanfällig und in der Bedienung nicht unproblematisch. Eine Idee war es, diese analoge Regelstrecke durch eine einfach zu bedienende universelle digitale Regelstrecke zu ersetzen, welche im Regelkreis das gleiche Verhalten wie die analoge Regelstrecke zeigt. Um ein quasistationäres Verhalten des Systems zu gewährleisten, muß die maximale Abtastzeit der digitalen Strecke kleiner sein als die minimale Abtastzeit des Reglers (15ms). Dies sollte mit dem 16-Bit Mikrocontroller 80C166 von Siemens erreicht werden. In zwei vorangegangenen Diplomarbeiten wurde ein voll funktionsfähiges Gerät entwickelt, das allerdings einige Mängel in der Hardware aufweist und dessen Bedienkonzept über keinen Raum für spätere Erweiterungen verfügt. Im Rahmen einer Diplomarbeit war die bestehende Hardware und Software für die z.Z. bestehende digitale Regelstrecke zu überarbeiten und ein neues Bedienkonzept, das über ein LCD-Display angezeigt werden soll, zu entwickeln. Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis: 1.Einleitung6 1.1Allgemeines6 1.2Aufgabenstellung6 2.Grundlagen zur Hardware7 2.1Netzteil und Busplatine7 2.2Wahl des Mikrocontrollers7 2.2.1Mikrocontroller Vergleich7 2.3Der Mikrocontroller 80C1668 2.3.1Speicherorganisation9 2.3.2CPU9 2.3.3Interruptsystem10 2.3.4Externer Bus11 2.3.5Parallele Ports11 2.3.6Serielle Ports12 2.3.7Timer Einheit12 2.3.8Capture-/Compare-Einheit12 2.3.9AD-Wandler des Mikrocontrollers12 2.3.10Watchdog-Timer13 2.4Die LCD-Anzeige14 2.4.1Der Grafikcontroller HD4478015 2.4.1.1Die Register15 2.4.1.2Das Busy-Flag16 2.4.1.3Der Adreßzähler16 2.4.1.4Das Anzeigen-RAM16 2.4.1.5Das Charakter-ROM16 2.4.1.6Das Charakter-RAM16 2.4.1.7Der Befehlssatz17 2.5EAGLE Layout-Editor19 3.Grundlagen zur Software21 3.1Regelstreckengleichungen21 3.1.1Proportionalglied (P-Glied)21 3.1.2Integrierglied (I-Glied)21 3.1.3Verzögerungsglied 1. Ordnung (T1 Glied)21 3.2C166 Standard Developers Kit22 3.3EPROM-Simulator23 4.Die Hardware25 4.1Blockschaltbild der Hardware25 4.2Die Eingangsbeschaltung25 4.3Die Ausgangsbeschaltung27 4.4Die Bargraphanzeigen29 4.5Die Overflow/Underflow Anzeigen31 4.6Eingabetaster32 4.7Das LCD-Display33 4.8Die Mikrocontrollerplatine33 4.8.1Portbelegung des [...]