МПвРСУ. МПвРСУ_БухтинВА. Курсовая работа по дисциплине Микропроцессоры в роботизированных системах управления

• Название: Курсовая работа по дисциплине Микропроцессоры в роботизированных системах управления
• Анкор: МПвРСУ
• Дата: 16.03.2023
• Размер: 125.49 Kb.
• Имя файла: МПвРСУ_БухтинВА.docx
• Тип: Курсовая; #994472

МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Ордена Трудового Красного Знамени

федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Московский технический университет связи и информатики»

Курсовая работа

по дисциплине:

«Микропроцессоры в роботизированных системах управления»

Выполнил:

Студент 3 курса

группы БУТ2051

Бухтин В.А.
Проверил:

старший преподаватель

кафедры ИСУиА

Безумнов Д.Н.

Москва 2023

Оглавление

Введение 3

Глава 1 От нуля до единицы 6

Задание 1.1 (Упражнение 1.14) 6

Задание 1.2 (Упражнение 1.24) 7

Глава 2 Проектирование комбинационной логики 8

Задание 2.1 (Упражнение 2.1) 8

Задание 2.2 (Упражнение 2.24) 9

Глава 3 Проектирование последовательностной логики 10

Задание 3.1 (Упражнение 3.4) 10

Задание 3.2 (Упражнение 3.6) 11

Заключение 12

Список литературы 13

Введение

В настоящее время производства, а также контроль за ходом производства становятся все более усложняются, в связи с усложнением производственных процессов. Многие из них также являются слишком трудоемкими или сложными для участия в них человека.

Сейчас введение в процессы производства роботизированных систем управления, помогающих или полностью заменяющих человека получает все большее применение. В первую очередь это применяется на опасных производствах или же там, где процессы являются слишком скоротечными для визуального контроля человеком. На производство внедряются автоматические датчики, которые могут контролировать полученные данные, записывая их в память компьютера или иные накопители для дальнейшего изучения.

Автоматизация и роботизация производства промышленными роботами и роботизированными комплексами позволяет значительно повысить производительность труда, обеспечить стабильное качество выпускаемой продукции, сократить долю рабочих, занятых в различных сферах производства, прежде всего, в тяжелых условиях. Сегодня под автоматизацией понимают процесс развития машинного производства, где ранее выполняемые функции человека, передаются приборам и автоматическим устройствам. Но все же ни одна машина не обойдется без помощи человека, поэтому управление и принятие наиболее ответственных решений остается все же за человеком.

Роботизированные системы управляются при помощи электропневматических, или электрогидравлических клапанов, управляющие воздействия на которые поступают от системы управления. Она может быть построена по двум принципам: на жесткой логике, с применением логических элементов (логические НЕ, И, ИЛИ, Стрелка Пирса, Штрих Шеффера, исключающее ИЛИ), или в виде микропроцессорной системы управления (МПСУ).

Основным ограничением для эффективного решения задачи замены человека роботизированными системами является недостаточный «интеллект» этих систем. Важно его преодолеть для вновь создаваемой высокотехнологичной техники, в первую очередь эксплуатирующейся в экстремальных условиях. Поэтому следующим этапом в развитии робототехники является создание интеллектуальных роботов, обладающих способностью самообучаться и самоорганизовываться, адаптироваться к изменяющейся окружающей среде.

В настоящее время крупнейшие российские промышленные предприятия столкнулись с проблемами поддержания бесперебойного функционирования, так как многие поставщики оборудования и программного обеспечения начали постепенно приостанавливать или даже сворачивать бизнес на российском рынке. На первый план вышла острая потребность в надёжных отечественных решениях. Это касается не только ПО, но и оборудования. Ключевые ИТ-системы, от которых, к примеру, зависит планирование производства и управление им, а кое-где производственные линии и другое технологическое оборудование, остались без сопровождения вендоров.

Следуя из этого появилось несколько приоритетных задач для крупных производственных компаний. Требуется поддержание действующих зарубежных систем без сопровождения вендоров, а также развитие собственных наработок для импортозамещения.

Стоит упомянуть необходимость применения микропроцессорных систем при создании систем для управления роботизированным производством. Это быстро развивающаяся отрасль, дающая возможность оптимизации систем. Сюда входит увеличение надёжности, что подразумевает под собой применение износостойких приборов; расширение функции самоконтроля; исключение человеческого фактора; скорости выполнения поставленных задач; снижение стоимости включает в себя снижение энергопотребления, применение всё новых способов изготовления кристаллов, увеличение количества и качества специалистов для обслуживания в данной области. Все эти факторы говорят об актуальности применения микропроцессорных устройств в данной области.

Глава 1 От нуля до единицы

Задание 1.1 (Упражнение 1.14)

Преобразуйте следующие двоичные числа без знака в десятичные.

1. 
   1110₂ = 1 х 2³ + 1 х 2² + 1 х 2¹ + 0 х 2⁰ = 14₁₀
   
2. 
   100100₂ = 1 х 2⁵ + 0 х 2⁴ + 0 х 2³ + 1 х 2² + 0 х 2¹ + 0 х 2⁰ = 36₁₀
   
3. 
   11010111₂ = 1 х 2⁷ + 1 х 2⁶ + 0 х 2⁵ + 1 х 2⁴ + 0 х 2³ + 1 х 2² + 1 х 2¹ + 1 х 2⁰ = 215₁₀
   
4. 
   011101010100100₂ =0 х 2¹⁴ + 1 х 2¹³ + 1 х 2¹² + 1 х 2¹¹ + 0 х 2¹⁰ + 1 х 2⁹ + 0 х 2⁸ + 1 х 2⁷ + 0 х 2⁶ + 1 х 2⁵ + 0 х 2⁴ + 0 х 2³ + 1 х 2² +0 х 2¹ + 0 х 2⁰ = 15012₁₀
   

Задание 1.2 (Упражнение 1.24)

Преобразуйте двоичные числа из упражнения 1.22 в десятичные, считая, что эти двоичные числа представлены не в дополнительном, а в прямой коде.

1. 
   1110₂ = 1 х 2³ + 1 х 2² + 1 х 2¹ + 0 х 2⁰ = 14₁₀
   
2. 
   100011₂ = 1 х 2⁵ + 0 х 2⁴ + 0 х 2³ + 0 х 2² + 1 х 2¹ + 1 х 2⁰ = 35₁₀
   
3. 
   01001110₂ = 0 х 2⁷ + 1 х 2⁶ + 0 х 2⁵ + 0 х 2⁴ + 1 х 2³ + 1 х 2² + 1 х 2¹ + 0 х 2⁰ = 78₁₀
   
4. 
   10110101₂ =1 х 2⁷ + 0 х 2⁶ + 1 х 2⁵ + 1 х 2⁴ + 0 х 2³ + 1 х 2² +0 х 2¹ + 1 х 2⁰ = 181₁₀
   

Глава 2 Проектирование комбинационной логики

Задание 2.1 (Упражнение 2.1)

Запишите логическое выражение в совершенной дизъюнктивной нормальной форме для всех таблиц истинности, приведенных на Рис.1




Рисунок 1 - Таблицы истинности для задания 2.1

a) Y = (A̅ * B̅) + (A * B̅) + (A * B)

b) Y = (A̅ * B̅ * C̅) + (A * B * C)

c) Y = (A̅ * B̅ * C̅) + (A̅ * B * C̅) + (A * B̅ * C̅) + (A * B̅ * C) + (A * B * C)

d) Y = (A̅ * B̅ * C̅ * ) + ( A̅ * B̅ * C̅ * D) + (A̅ * B̅ * C * ) + (A̅ * B̅ * C * D) + (A * B̅ * C̅ * ) + (A * B̅ * C * ) + + (A * B * C * )

e) Y = (A̅ * B̅ * C̅ * ) + ( A̅ * B̅ * C * D) + (A * B̅ * C * ) + (A̅ * B * C * ) + (A * B̅ * C̅ * D) + (A * B̅ * C * ) + (A * B * C̅ * ) + (A * B * C * D)

Задание 2.2 (Упражнение 2.24)

Напишите логические выражения для схемы, показанной на Рис. 2. Вы не должны минимизировать эти выражения.



Рисунок 2 - Принципиальная схема

f1 = A̅D + AC̅D + AB̅C + ABCD

f2 = BD + AC̅D

Глава 3 Проектирование последовательностной логики

Задание 3.1 (Упражнение 3.4)

Временные диаграммы входных сигналов D-триггера-защёлки показаны на Рис. 3. Нарисуйте временную диаграмму значений выхода Q.

Рисунок 3 – Временные диаграммы входов D-триггера



Рисунок 4 – Временная диаграмма значений выхода Q

Задание 3.2 (Упражнение 3.6)

На Рис.4 показаны временные диаграммы входов D-триггера (синхронизируемого фронтом). Нарисуйте временную диаграмму значений выхода Q.



Рисунок 5 – Временные диаграммы входов D-триггера



Рисунок 6 – Временная диаграмма значений выхода Q

Заключение

Микропроцессор – это центральное устройство (или комплекс устройств) вычислительной системы, которое выполняет арифметические и логические операции, заданные программой преобразования информации, управляет вычислительным процессом и координирует работу устройств системы (запоминающих, сортировальных, ввода — вывода, подготовки данных и др.). Микропроцессоры незаменимы в современных роботизированных системах управления. Производство и усовершенствование микропроцессоров не стоит на месте. Современные технологии с каждым днем упрощают работу человека на производстве.

В результате выполнения курсовой работы были изучены базовые принципы управления сложностью системы, работа с системами счисления, булева алгебру, а также проектирование комбинационной и последовательностной логики.

Были решены практические задачи по пройденным темам для закрепления материала.

Список литературы

1. 
   Вторая индустриализация России [Электронный ресурс] Автоматизация и роботизация производства промышленными роботами URL: https://втораяиндустриализация.рф/avtomatizaciya-i-robotizaciya-proizvodstva/ (дата обращения: 05.02.2023)
   
2. 
   Elektrolife - Сайт для тех, кому по душе магия электричества! [Электронный ресурс] КОМБИНАЦИОННЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ. – Elektrolife URL: https://elektrolife.ru/teoriya/kombinacionnye-logicheskie-shemy/ (дата обращения: 05.02.2023)
   
3. 
   Elektrolife - Сайт для тех, кому по душе магия электричества! [Электронный ресурс] Последовательная логика. Триггеры. Вентили и память. - Elektrolife URL: https://elektrolife.ru/teoriya/posledovatelnaja-logika-shemy-triggerov/ (дата обращения: 05.02.2023)
   
4. 
   TAdviser - портал выбора технологий и поставщиков [Электронный ресурс] Цифровизация промышленности 2022. Обзор TAdviser URL: https://www.tadviser.ru/index.php/Статья:Цифровизация_промышленности_2022._Обзор_TAdviser (дата обращения: 05.02.2023)
   
5. 
   КиберЛенинка [Электронный ресурс] Подходы к созданию интеллектуальной системы управления мобильным роботом URL: https://cyberleninka.ru/article/n/podhody-k-sozdaniyu-intellektualnoy-sistemy-upravleniya-mobilnym-robotom (дата обращения: 05.02.2023)
   
6. 
   iot.ru Новости Интернета вещей [Электронный ресурс] Робототехника в производстве: реалии, перспективы и топ-2022 по версии iot.ru | iot.ru Новости Интернета вещей URL: https://iot.ru/promyshlennost/robototekhnika-v-proizvodstve-realii-perspektivy-i-top-2022-po-versii-iot-ru (дата обращения: 05.02.2023)