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)74LS065V+D0D1D2D4D3D5CPUD6D7發(fā)光二極管報(bào)警驅(qū)動電路 SEL2SEL1OSC2OSC1KD9561VDDVSS270K 83 4.5VBAOSC2OSC1SEL2SEL1VDDVSSOUT(a) 芯片圖(b) 接線圖圖8-18 KD-9561芯片的外形和接線圖ebc3109ebcRKD-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VSS8位點(diǎn)陣式串行LCD字符顯示器 RC 振 蕩電路鍵 盤 34 話 筒揚(yáng)聲器 PIC16C

2、62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eeee 越限報(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

3、 ？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YNYNYN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NY圖 8 -1 6 越 限 報(bào) 警 程 序 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

4、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 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+5Vccee+-D7D074LS273數(shù)據(jù)緩沖器選 通 脈 沖b (a (D7D074LS273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 DL 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.

5、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R1R2RLCSCRI/O接口+5V1過零檢測觸發(fā)電路交流電源DR1R2RLCSCRI/O接口+5V1過零檢測觸發(fā)電路交流電源D4.2.4 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

6、、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)、隨動系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。隨動系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。+5V6047180400470.01FT2GT1KSMOC3041220V圖圖 4-11 雙雙向向晶晶閘閘管管輸輸出出驅(qū)驅(qū)動動電電路路RLDi4.2.6 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803133 392827262516&CP74LS273SN75452V7V0J7J0J1J2. .+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

7、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。+5VVCCPA1PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA0PB7PC5P0.0 0.7AD0 7GDPWM電機(jī)80318155n2. 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

8、本輸入口，PB口為基本輸出口。則調(diào)速系統(tǒng)的軟件延時(shí)法程序流程圖如圖3-42所示。開 始啟動電機(jī)否？8155初始化啟動電機(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)NnM

9、OVB,A；保存NnINCDPTR；指向PB口nMOV A,#80H；啟動電機(jī)nMOV A,B；延時(shí)N個(gè)單位時(shí)間 nMOV R7,AnDELA1:ACALLDELAY nDJNZR7,DELA1nMOV 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:ACALLDELAYnDJNZR7,DELA2nINCDPTR；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)TURNnOFF:RET ；停止運(yùn)行 返回本節(jié)3.10.3 帶方向控制的脈沖調(diào)速系統(tǒng) n在很多場合下，不

10、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+-DCS1S4S2S3MOTOR 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。+AMOTOR.-IGBTIGBTIGBTIGBT光電隔離P1.0P1.2P1.3P1.1+28Vn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

11、沖寬度調(diào)速控制?？刂瞥绦蛄鞒虉D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)原理圖如圖3-46所示。 AABBCC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

12、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)nPUS

13、H A；保護(hù)現(xiàn)場nPUSH PSWnLOOP: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 AnRETn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

14、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： 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

15、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 nACA

16、LLDELAY1；延時(shí) nINC R0nMOV 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: nINTT0:PUSH A