M.R.Z. Mikroprocesorem Řízené Zapalování

Tomáš Veselý, Ondřej Melša UREL, FEEC, VUT Brno
xvesel46stud.feec.vutbr.cz
xmelsa02stud.feec.vutbr.cz

Obsah:

1. Úvod
2. Realizace
3. Hardware
4. Software
5. Instalace
6. Závěr
7. Literatura

Úvod

Realizace

Hardware

Software

	
	

  //********************************************************************************************************
  //**	Program rizeni predstihu dvoutaktniho spalovaciho motoru.                                         **
  //**                                                                                                    **
  //**	Port D2 - impulzi natoceni motoru       (INT0)                                                    **
  //**	Port D3 - impulzi citani otacek motoru  (INT1)                                                    **
  //**                                                                                                    **
  //**	Port C6 - sepnuti civky L1                                                                        **
  //**          ( negativni sepnuti ~ pri "1" je vystup rozpojen, "0" spina civku )                       **
  //**	Port C7 - sepnuti civky L2                                                                        **
  //**          ( negativni sepnuti ~ pri "1" je vystup rozpojen, "0" spina civku )                       **
  //**                                                                                                    **
  //********************************************************************************************************
  //	f_CPU = 1MHz
  
  
  #include 
  #include 
  #include 
  #include             // preruseni pro casovac

  unsigned int 	citac_otacek = 0,       // promena, do ktere se hodnota otacek
  docasny_citac_otacek = 0;             // docasna promena, do ktere se uklada hodnota otacek
  int mapa[301];                        // pole promenych obsahujici hodnoty predstihu pro TIMER2
  char i = 0;                           // pomocna promenna pro pocatecni stav
  char j = 0;                           // pomocna promena odpojeni civek

  void napln_mapa ();                   // funkce napneni pole hodnotami

  //==================================================================================
  void main (void)
  {
    DDRC = 0b11000000;     // nastaveni pinu 6 a 7 potru A jako VYSTUPNI
    PORTC = 0b11000000;    // nastaveni vysoke urovne pinu 6 a 7 ( na optoclenu )
    DDRD = 0b00000000;     // nastaveni potru D jako VSTUPNI

    GICR |= 0b11000000;    // aktivace externiho preruseni INT0 a INT1
    MCUCR = 0b00001101;    // aktivace preruseni 	INT1 na nabeznou hranu,
                           // INT0 na zmenu urovne
    sei ();                // povoleni preruseni

    napln_mapa();          // do pole se vlozi hodnoty predstihu

    TCCR0 = 0b00000101;    // nastaveni preddelicky TIMER0 na 1024 ( citani otacek )
    TCNT0 = 0;             // nastaveni pocatecni hodnoty TIMER0
    TIMSK |= 0b00000001;   // povoleni preruseni po preteceni TIMERu0 0b00000001
	
    while (0);             // zacykleni, uz provadi jen obsluha přeruseni
  }
  
  //=================================================================================
  

Obsluha externího přerušení INT1. Čili, pokud přijde impulz z optozávory pro měření otáček (optozávora na vvnitřním kruhu, tedy ty dirky na rotoru), proměná "docasny_citac_otace" se inkrementuje. Otáčky motoru tedy určute, kolik impulzů za dobu určenou TIMERem0 se v proměné nainkrementuje. Ta následující podmíněná funkce slouží k připojení cívky, která bude pálit při rozběhu motoru. Jakmile je funkce použita, již se při chodu motoru neuplatňuje až do chvíle, kdy se motor opět zastaví a odpojí se cívky.

  //================================================================================= 
  // obsluha externiho preruseni INT1 ( citani impulzu za casovy usek dany casovacem )
  
  ISR (INT1_vect)                 // obsluha externiho preruseni
  {
    docasny_citac_otacek ++;      // inkrementace docane promenne

    if (i == 0)                   // nastaveni valce k zapalu v pocatecnim stavu 
    {
      if (bit_is_set (PIND,2))    // nastaveni urciteho valce
        PORTC = 0b01111111;       // bude palit L2
      else
        PORTC = 0b10111111;       // bude palit L1
      i =	1;
    }	
  }
  
  //=================================================================================
  

Obsluha přerušení při přetečení TIMERu0. Je to tedy vyhodnocení, kolikrát byla imkrementována proměná, čož je přímo úměrné otáčkám motoru. Obsah proměnné "docasny_citac_otacek" se presune do "citac_otacek", aby se mohla původní proměná vynulavat a bylo možno do ní opět čítat. Samozřejmě je vynulován i registr TIMERu0. Podmíněná funkce zkoumá, zda-li není obsah proměnné po časovém úseku nulový. Pokud ano, inkrementuje se proměná "j". Pokud se takto zjistí, že 100x za sebou byla proměnná prázdná, odpojí se cívky a aktivuje se funkce počátečního připojení cívek uvedená víše.

  //=================================================================================
  
  // obsluha preruseni TIMER0 ( citani otacek )

  ISR (TIMER0_OVF_vect)                    // obsluha preruseni na zaklade preteceni casovace TIMER0
  {
    citac_otacek = docasny_citac_otacek;   // vlozeni docasne promenne do pracovni promenne

    if (docasny_citac_otacek == 0)         // pokud neni zaznamenan zadny impulz, inkrementuje se prom. j
    {
      j++;
      if (j == 100)                        // pokud nebyl impulz 100x za sebou, motor se netoci
      {
        PORTC |= 0b11000000;               // odpojeni civek v dobe evidentni necinnosti
        j = 0;                             // promena se muze vynulovat, pokud se rotor neotoci, civky se nepripoji
        i = 0;                             // aktivace funkce pripojeni civek pri pootoceni motorem
      }
    }
    else
      j = 0;                               // pokud se motor otoci, promenna se nuluje

    docasny_citac_otacek = 0;              // nulovani docasne romenne
    TCNT0 = 0;                             // nulovani registru TCNT0
  }
  
  //=================================================================================
  

Obsluha externího přerušení INT0. Rotor je z poloviny po obvodu vykrojen. Hrany tohoto půlměsíce dávají informaci o natočení motoru v podobě impulzů vyvolavajících přerušení INT0. Tento impulz je 30 stupňů před horní úvratí, čili, od tohoto bodu se dopočítá zpoždění pomocí TIMERu2 k bodu zápalu. Nejprve je nastavena předdělička TIMERu. Do registru je načtena hodnota z pole "mapa", která je odečtena od maxima TIMERu, aby obsluhu zápalu vyvolalo přerušení přetečení TIMERu2. Proto je povoleno přerušení při přetečení TIMERu2.

  //=================================================================================
  
  // obsluha externiho preruseni INT0 ( impulz natoceni motoru v nastavenem uhlu )

  ISR (INT0_vect)                    // obsluha externiho preruseni
  {
    TCCR2 = 0b00000110;              // nastaveni preddelicky casovace "1" na 256 ( dopocet k uhlu predstihu )
    TCNT2 = 255-mapa[citac_otacek];  // nastaveni pocatecni hodnoty TIMER2
    TIMSK |= 0b01000000;             // povoleni preruseni po preteceni TIMERu2
  }
  
  //=================================================================================
  

Obsluha přerušení při přetečení TIMERu2. Nyní dochází k ROZEPNUTÍ koncového tranzistoru a tím k přeskoku jiskry na svíčce. Oba výstupní porty jsou aktivovány a tím je díky inverzní logice rozepnut koncový tranzistor, který byl sepnut. Následně je druhý tranzistor, který byl do teď neaktivní, sepnut a tím se začne nabíjet cívka druhého válce. Ještě je vypnuto povolení přerušení TIMERu2, aby náhodou nedošlo k nechtěnému zápalu.

  //=================================================================================
  
  // obsluha preruseni TIMER1 ( preteceni casovace "1" )
  ISR (TIMER2_OVF_vect)						
  {
    PORTC |= 0b11000000;        // rozepnuti obou civek - preskok jiskry na jedne svicce
    if (bit_is_set (PIND,2))    // zjisteni, ktery valec bude palit
      PORTC &= 0b0111111;       // dle natoceni aktivace nabyjeni jedne z civek
                                // optobrana je prerusena, bude palit L2
    else
      PORTC &= 0b1011111;       // dle natoceni aktivace nabyjeni jedne z civek
                                // optobrana neni prerusena, bude palit L1

    TIMSK &= 0b10111111;        // zakazani preruseni po preteceni TIMERu2
  }
  
  //=================================================================================
  

Zde je program pro naplnění pole "mapa" hodnotami. Význam funkce je pouze ten, aby celý výpis hodnot nebyyl na začátku programu. Jiné opodstatnění, proč se toto pole plní v tomto programu není.:-) Jak bylo již zmíněno, hodnoty jsou získány z programu exel, ve kterém jsou vytvořeny tabulky počítající otáčky motoru, jsou tam zadány hodnoty předstihu a z toho pak hodnoty, se kterými přímo pracuje TIMER2. Celé je to velmi vtipně naformátováno tak, že se celá výsledná tabulka zkopíruje do AVR Studia. Je to zatím pouze pomůcka, jak nepřepisovat všech 301 hodnot ručně.

  //=================================================================================
  
  // macteni hodnot do pole mapa ( hodnoty nakopirovane z exelu )
  void napln_mapa (void)
  {
  mapa[	0	]=	255	;	//	0	 rpm
  mapa[	1	]=	255	;	//	29	 rpm
  :
  mapa[	299	]=	1	;	//	8554	 rpm
  mapa[	300	]=	1	;	//	8583	 rpm
  }
  
  //=================================================================================
  

Instalace

Závěr

Literatura