408

408 9. MIKROPROCESOROWE UKŁADY STEROWANIA

wykonywania złożonych obliczeń, dzięki czemu można wykorzystać w układach sterowania nowoczesną teorię regulacji. Podwyższa to jakość procesów sterowanych przez układy energoelektroniczne, a przy tym nie istnieją w nich problemy zmiany potencjału zerowego (dryftu) i wielkości przetwarzanych.

Niezbyt korzystne dla przetwarzania informacji w układzie sterowania jest sekwencyjne odbieranie i przekazywanie instrukcji przez mikroprocesor, co powoduje opóźnienia czasowe przetwarzania sygnałów i może powodować problemy stabilizacji układów regulacji zamkniętej (ze sprzężeniami zwrotnymi).

Zastosowanie współcześnie dostępnych mikroprocesorów o dużej częstotliwości zegara i dużej długości słowa oraz o zwiększonej zdolności obliczeniowej pozwala rozwiązywać z dostateczną dokładnością niemal wszystkie problemy sterowania układów energoelektronicznych. Sterowanie mikroprocesorowe stało się powszechne w układach energoelektronicznych, eliminując w tych zastosowaniach niemal całkowicie systemy analogowe.

Dostępnych jest obecnie wiele różnorodnych odmian mikroprocesorów. Właściwy ich dobór do określonego układu powinien uwzględniać rodzaj i konieczną dokładność procesów, w sterowaniu których mają uczestniczyć.

_9.2_

Struktura systemu mikroprocesorowego

System mikroprocesorowy (rys. 9.1) zawiera następujące bloki podstawowe: jednostkę centralną (CPU), pamięć stałą, pamięć o swobodnym dostępie, urządzenia wejściowe i wyjściowe (I/O) oraz sterownik (kontroler) przerwań.

Jednostka centralna (ang. CPU — Central Procesing Unit) zawiera zwykle zespół arytmetyczno-logiczny, licznik rozkazów, rejestry pomocnicze i generator taktujący (zegar). Wykonuje ona podstawowe czynności związane ze sterowaniem i przetwarzaniem danych oraz jest odpowiedzialna za ujednolicone operacje wszystkich bloków funkcjonalnych. Jest z nimi powiązana za pośrednictwem magistral: adresowej, danych i sterującej. Liczba szyn magistrali zależy od długości słowa (określonego w bitach) mikroprocesora. Zwykle długość słów wyprowadzanych na te trzy magistrale jest różna.

Układ sterowania mikroprocesora działa okresowo, wykonując cykle rozkazowe. Realizacja programu polega na pobraniu z pamięci kolejnego rozkazu, jego zdekodowaniu i wykonaniu. W jednostce CPU odbywa się krążenie informacji między komórkami pamięci a rejestrami oraz interpretacja i przetwarzanie tych informacji. Rejestr i dekoder rozkazów wraz z układem sterującym decydują o pracy całego systemu — dekodują sygnały pobrane z pamięci i sterują przepływem informacji między zespołami. Kolejne kroki programu są rejestrowane przez licznik rozkazów, formujący następnie adres kolejnego rozkazu, który będzie pobrany z pamięci.