第四章 常用控制程序設(shè)計(jì)

1、 第四章 常用控制程序設(shè)計(jì) 74LS06 5V+ D0 D1 D2 D4 D3 D5 CPU D6 D7 發(fā)光二極管報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路 SEL2 SEL1 OSC2 OSC1 KD9561 VDD VSS 270K 8 3 4.5V B A OSC2OSC1 SEL2SEL1VDDVSSOUT (a) 芯片圖(b) 接線圖 圖8-18 KD-9561芯片的外形和接線圖 ebc 3109 e b c R KD-9561芯片的外行和接線圖芯片的外行和接線圖 聲音報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路 模擬聲SEL1選聲平電 SEL2選聲平電 機(jī)器聲空VDD 警備聲VDDVSS 救護(hù)車聲VSSVSS 消防車聲空VSS 8位點(diǎn)陣式串

2、行LCD字符顯示器 RC 振 蕩電路 鍵 盤 34 話 筒 揚(yáng)聲器 PIC16C62 單 片 機(jī) ISD33240 語音錄 放芯片 圖 8-19 語音芯片與單片機(jī)的連接框圖 語音芯片與單片機(jī)的連接框圖語音芯片與單片機(jī)的連接框圖 語言報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路 上下限報(bào)警處理程序設(shè)計(jì) n報(bào)警程序主要有以下幾個(gè)步驟組成： n（1）采樣被測參數(shù)。 n（2）比較采樣值和給定的上下限。 n（3）根據(jù)比較結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的處 理程序。 返回本章首頁 鍋爐三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng) 被測值( X ) 越上限報(bào)警 越下限報(bào)警 復(fù)限 復(fù)限 時(shí)間（kT） O O 上限報(bào)警值XH 下限報(bào)警值XL 圖 8-15 越限報(bào)警范圍 e e e e 越限

3、報(bào)警范圍越限報(bào)警范圍 開 始 取 上 限 值 越 上 限 否 ？ 取 上 限 復(fù) 位 值 復(fù) 位 上 限 否 ？ 取 下 限 值 越 下 限 否 ？ 取 下 限 復(fù) 位 值 復(fù) 位 下 限 否 ？ 返 回 輸 出 聲 、 光 報(bào) 警 信 號 越 上 限 標(biāo) 志 置 位 （ = 1 ） 輸 出 聲 、 光 報(bào) 警 信 號 Y N Y N Y N 越 上 限 標(biāo) 志 清 零 （ = 0 ） 撤 消 聲 、 光 報(bào) 警 信 號 越 下 限 標(biāo) 志 置 位 （ = 1 ） 越 下 限 標(biāo) 志 清 零 （ = 0 ） 撤 消 聲 、 光 報(bào) 警 信 號 N Y 圖 8 -1 6 越 限 報(bào) 警 程 序

4、流 程 圖 開關(guān)量開關(guān)量的的輸出輸出接口技術(shù)接口技術(shù) 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成 圖圖1-1 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理圖微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理圖 數(shù)據(jù)緩沖、地址譯碼、控制邏輯 微 型 計(jì) 算 機(jī) 工 業(yè) 現(xiàn) 場 設(shè) 備 輸出鎖存器 輸入緩沖器 輸入調(diào)理 輸出驅(qū)動(dòng) 典型的開關(guān)量輸入輸出通道結(jié)構(gòu)圖典型的開關(guān)量輸入輸出通道結(jié)構(gòu)圖 4.2.1 光電隔離技術(shù) n1.光電隔離技術(shù)和器件光電隔離技術(shù)和器件 n (a)二極管二極 管型 (b)二極管晶體 管型 (c)二極管達(dá)林頓 管型 路電離隔合耦電光3-4圖 遞傳相同量字?jǐn)?shù)遞傳相反量字?jǐn)?shù) +5V+5V+5V+5V c c e e + + -

5、- D7D0 74LS273 數(shù) 據(jù) 緩 沖 器 選 通 脈 沖 b ( a ( D7D0 74LS273 數(shù) 據(jù) 緩 沖 器 選 通 脈 沖 4.2.2 繼電器輸出接口技術(shù) D D L LK K控控制制電電流流外外部部設(shè)設(shè)備備 線線圈圈鐵鐵芯芯觸觸點(diǎn)點(diǎn) 銜銜鐵鐵 4.2.3 固態(tài)繼電器 過零檢測電路可使交流電壓變化到零狀態(tài)附近時(shí)讓過零檢測電路可使交流電壓變化到零狀態(tài)附近時(shí)讓 電路接通，電路接通以后，由觸發(fā)電路給出晶閘管電路接通，電路接通以后，由觸發(fā)電路給出晶閘管 器件的觸發(fā)信號。器件的觸發(fā)信號。 交流交流固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器 R1 R2 RL C SCR I/O 接 口 +5V 1 過 零

6、檢 測 觸 發(fā) 電 路 交 流 電 源 D R1 R2 RL C SCR I/O 接 口 +5V 1 過 零 檢 測 觸 發(fā) 電 路 交 流 電 源 D 4.2.4 大功率場效應(yīng)管 4.2.5 可控硅接口技術(shù) n 晶閘管又稱可控硅（晶閘管又稱可控硅（SCR），），是是 一種大功率的半導(dǎo)體器件，具有用小一種大功率的半導(dǎo)體器件，具有用小 功率控制大功率、開關(guān)無觸點(diǎn)等特點(diǎn)，功率控制大功率、開關(guān)無觸點(diǎn)等特點(diǎn)， 在交直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)、在交直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)、 隨動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。隨動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。 +5V 6047 180400 47 0.01F T2 G T1 KS MOC 304

7、1 220V 圖圖 4-11 雙雙向向晶晶閘閘管管輸輸出出驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)電電路路 RL Di 4.2.6 電磁閥接口技術(shù) 開關(guān)量輸出隔離電路開關(guān)量輸出隔離電路 8031 33 39 28 27 26 25 16 & CP 74LS 273 SN 75452 V7 V0 J7 J0 J1 J2 . . . . . . +5V 電機(jī)控制程序設(shè)計(jì) n 中小功率直流電機(jī)調(diào)速原理 n 開環(huán)脈沖調(diào)速系統(tǒng) n 帶方向控制的脈沖調(diào)速系統(tǒng) 返回本章首頁 3.10.1 中小功率直流電機(jī)調(diào)速 原理 n設(shè)電機(jī)在恒定電壓下的轉(zhuǎn)速為Vmax，控 制信號的占空比D= t /（其中t代表通電 時(shí)間，代表脈沖周期），則電機(jī)的的轉(zhuǎn) 速

8、和控制信號的關(guān)系可用如下公式表示： n V=VmaxD （3-10） 返回本節(jié) 3.10.2 開環(huán)脈沖調(diào)速系統(tǒng) n1. 開環(huán)脈沖調(diào)速系統(tǒng)原理 n開環(huán)脈沖調(diào)速系統(tǒng)的原理如圖3-40所示。 圖3-41是一個(gè)單片機(jī)控制的開環(huán) 脈沖調(diào)速系統(tǒng)示意圖。 +5V VCC PA1 PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA0 PB7 PC5 P0.0 0.7 AD0 7 GDPWM電機(jī) 8031 8155 n2. 開環(huán)脈沖調(diào)速系 統(tǒng)程序設(shè)計(jì) n脈沖寬度的調(diào)制可通 過軟件延時(shí)法實(shí)現(xiàn)。 n設(shè)定圖3-41中8155 的地址為7F00H， PA、PC口為基本輸 入口，PB口為基本 輸出口。則調(diào)速系統(tǒng) 的軟件

9、延時(shí)法程序流 程圖如圖3-42所示。 開 始 啟動(dòng)電機(jī)否？ 8155初始化 啟動(dòng)電機(jī) 讀開關(guān)數(shù) 停止運(yùn)行否？ 延時(shí)1 延時(shí)2 關(guān)斷電機(jī) 是 是 否 否 返 回 取正轉(zhuǎn)模型起始地址 檢測控制標(biāo)志位 軟件延時(shí)法的程序清單： nMOVDPTR,#7F00H；設(shè)置8155命令寄存器地址 nMOV A,#06H nMOVXDPTR,A；設(shè)置PA、PB、PC口的工 作方式 nMOV DPTR,#7F03H；指向PC口 nCHECK:MOVXA,DPTR；檢測是否啟動(dòng)電機(jī) nJNBACC.5，CHECK；繼續(xù)檢測 nTURN:MOV DPTR,#7F01H；設(shè)置PA口地 址 nMOVXA,DPTR；讀開關(guān)數(shù)

10、N nMOVB,A；保存N nINCDPTR；指向PB口 nMOV A,#80H；啟動(dòng)電機(jī) nMOV A,B；延時(shí)N個(gè)單位時(shí)間 nMOV R7,A nDELA1:ACALLDELAY nDJNZR7,DELA1 nMOV A,#00H；輸出停止脈沖 nMOVXDPTR,A nMOV A,B nCPL A；求 nMOV R7,A ；延時(shí)個(gè)單位時(shí)間 nDELA2:ACALLDELAY nDJNZR7,DELA2 nINCDPTR；指向PC口 nMOVXA,DPTR ；檢測是否停止運(yùn) 行 nJBACC.5 TURN；繼續(xù)運(yùn)行，轉(zhuǎn) TURN nOFF:RET ；停止運(yùn)行 返回本節(jié) 3.10.3 帶方向

11、控制的脈沖調(diào)速 系統(tǒng) n在很多場合下，不僅要求電機(jī)能夠正向旋 轉(zhuǎn)，而且還能反向旋轉(zhuǎn)。電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向控制 原理圖如圖3-43所示。 +A + - DC S1 S4 S2 S3 MOTOR SERVO . - n由圖3-43可以看出，當(dāng)開關(guān)S1和S4閉合時(shí)，電機(jī)正向 旋轉(zhuǎn)；開關(guān)S2和S3閉合時(shí)，電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)；開關(guān)S3和 S4閉合時(shí)，電機(jī)繞組被短路處于剎車狀態(tài)；所有開關(guān)都 打開時(shí)，電機(jī)處于自由滑行狀態(tài)。電機(jī)的工作狀態(tài)真值 表如表3-6所示。 n雙向電機(jī)控制系統(tǒng)原理圖如圖3-44所示。 +A MOTOR . - IGBT IGBTIGBT IGBT 光 電 隔 離 P1.0 P1.2 P1.3 P1.1

12、 +28V n雙向電機(jī)的脈沖 調(diào)速控制，首先要 判斷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方 向，根據(jù)要求的方 向輸出相應(yīng)的控制 代碼，然后再進(jìn)行 脈沖寬度調(diào)速控制。 控制程序流程圖如 圖3-45所示。 返回本節(jié) 開 始 取運(yùn)行狀態(tài) 控制代碼 正轉(zhuǎn)否？ 取正轉(zhuǎn)模型 起始地址 取反轉(zhuǎn)模型 起始地址 反轉(zhuǎn)否？ 剎車否？ 取剎車代碼 輸出剎車代碼 輸出控制代碼 延時(shí)1 輸出滑行控制代碼 延時(shí)2 返 回 是 是 是 否 否 否 3.11 步進(jìn)電機(jī)控制 n3.11.1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 n3.11.2 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng) n3.11.3 步進(jìn)電機(jī)控制程序的 設(shè)計(jì) 返回本章首頁 3.11.1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 n步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

13、圖如圖3-46所示。 A A B B C C 返回本節(jié) 3.11.2 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng) n典型的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)如圖3-47所示。 脈沖 發(fā)生器 脈沖 分配器 功率 放大器 步進(jìn) 電機(jī) 負(fù)載 方向 控制 n如果用軟件代替脈沖發(fā)生器和脈沖分配器， 就可以根據(jù)系統(tǒng)需要通過編程的方法在一 定的范圍之內(nèi)任意設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、 旋轉(zhuǎn)角度、轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)和控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn) 行狀態(tài)。利用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)可以大 大簡化控制電路，降低成本，提高系統(tǒng)的 可靠性和靈活性。典型的微機(jī)控制步進(jìn)電 機(jī)的系統(tǒng)原理框圖如圖3-48所示。 CPU接口驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)電機(jī)負(fù)載 n利用微機(jī)現(xiàn)對步進(jìn) 電機(jī)的控制，必須 解決以下兩個(gè)問題： 脈

14、沖序列的形成 2. 步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方 向控制 1.在微機(jī)控制系統(tǒng)中， 延時(shí)可通過軟件或 定時(shí)器實(shí)現(xiàn)。利用 軟件形成脈沖序列 的程序流程圖如圖3- 49所示。 n利用軟件形成脈沖序列的程序清單： nPULSE_S: MOV R7,#NUM；設(shè)定脈沖個(gè)數(shù) nPUSH A；保護(hù)現(xiàn)場 nPUSH PSW nLOOP:SETB P1.0；輸出高電平 nACALLDELAY1；延時(shí) nCLRP1.0；輸出低電平 nACALLDELAY2；延時(shí) nDJNZ R7,LOOP；R70，繼續(xù)輸出脈沖 nPOPPSW ；恢復(fù)現(xiàn)場 nPOP A nRET n利用定時(shí)器形成脈沖序列的程序流程如圖3-50所 示。 開 始

15、設(shè)值高電平延時(shí) 計(jì)數(shù)初值 設(shè)置脈沖個(gè)數(shù) 輸出高電平 啟動(dòng)計(jì)時(shí) 允許定時(shí)器中斷 開中斷 設(shè)置定時(shí)器 工作方式 中斷等待 開 始 輸出高電平否？ 加載低電平 延時(shí)計(jì)數(shù)初值 禁止定時(shí)器中斷 輸出低電平 輸出信號反相 加載高電平 延時(shí)計(jì)數(shù)初值 脈沖數(shù)夠否？ 返 回 否 否 是 是 （a）主程序）主程序 （b）定時(shí)器中斷服務(wù)程序）定時(shí)器中斷服務(wù)程序 2. 步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向控制 n（1）三相單三拍方式：正向旋轉(zhuǎn)，通電順序?yàn)?ABCA； n 反向旋轉(zhuǎn)，通電順序?yàn)?ACBA。 n（2）三相雙三拍方式：正向旋轉(zhuǎn)，通電順序?yàn)?ABBCCAAB； n 反向旋轉(zhuǎn)，通電順序?yàn)?ABCABCAB。 n（3）三相六拍方式：

16、 正向旋轉(zhuǎn)，通電順序?yàn)?AABBBCCCAA； n 反向旋轉(zhuǎn)，通電順序?yàn)?CACBCBABA。 步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向控制方法： n（1）用單片機(jī)的一位輸出口控制步進(jìn)電機(jī)的一相繞組， 例如，可以用P1.0、P1.1、P1.2分別控制A相、B相和 C相繞組。 n（2）根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的類型和控制方式找出相應(yīng)的控制 模型。 n（3）按照控制方式規(guī)定的順序向步進(jìn)電機(jī)發(fā)送脈沖序 列，即可控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。 n上述三種控制方式的數(shù)序模型如表3-7、表3-8和表3-9 所示。 n表3-9三相六拍控制模型 返回本節(jié) 3.11.3 步進(jìn)電機(jī)控制程序的設(shè) 計(jì) n三相單三拍 控制程序流 程圖如圖3- 51所示。 三

17、相單三拍控制程序清單： nT_CON:PUSH A；保護(hù)現(xiàn)場 nPUSH PSW nMOV R7,#N；設(shè)定控制步數(shù) n nJNBFLAG,LEFT ；判斷旋轉(zhuǎn)方向 nRIGHT:MOV R0,RM；正轉(zhuǎn)模型起始地址 nAJMP ROTATE nLEFT:MOV R0,LM nROTATE:MOV A,R0；取第一拍控制模型 nMOV P1,A；輸出第一拍控制模型 nACALLDELAY1；延時(shí) nINC R0 nMOV A,R0；取第二拍控制模型 nMOV P1,A；輸出第二拍控制模型 nACALLDELAY1；延時(shí) nINCR0 nMOV A,R0；取第三拍控制模型 nMOV P1,A；輸

18、出第三拍控制模型 nACALLDELAY1；延時(shí) nDJNZ R7,ROTATE ；未走完要求的步數(shù)，繼續(xù) nPOPPSW ；恢復(fù)現(xiàn)場 nPOPA nRET；返回 n三相六拍控制程序流程圖如圖3-52所示。 開 始 設(shè)置定時(shí)器計(jì)數(shù)初值 正轉(zhuǎn)否？ 設(shè)置控制步數(shù) 取正轉(zhuǎn)模型起始地址 中斷等待 啟動(dòng)計(jì)時(shí) 允許定時(shí)器中斷 開中斷 設(shè)置定時(shí)器工作方式 取反轉(zhuǎn)模型起始地址 否 是 開 始 取控制模型 是控制模型 結(jié)束標(biāo)志否? 步數(shù)夠否？ 輸出控制模型 保護(hù)現(xiàn)場 指向下一控制模型 恢復(fù)模型起始地址 恢復(fù)現(xiàn)場 禁止定時(shí)器中斷 關(guān)中斷 否 否 是 是 返 回 （a） 主程序流程圖主程序流程圖 （b） 定時(shí)器中斷服務(wù)程序定時(shí)器中斷服務(wù)程序 三相六拍控制程序中斷服務(wù)程 序清單: nIN