微機(jī)原理與匯編語言程序設(shè)計(jì)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制

1、微機(jī)原理與匯編語言程序設(shè)計(jì)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制實(shí)驗(yàn)課題： 直流電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 本實(shí)驗(yàn)完成的是一個(gè)實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的應(yīng)用。編寫實(shí)驗(yàn)程序，用adc0809完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。輸入模擬信號(hào)有a/d轉(zhuǎn)換單元可調(diào)電位器提供的05v，將其轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)讀入累加器，做為控制電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速。用8255的b口作為直流電機(jī)的控制信號(hào)輸出口，通過對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋量的運(yùn)算，調(diào)節(jié)控制信號(hào)，達(dá)到控制電機(jī)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的的作用。并將累加器中給定的轉(zhuǎn)速和當(dāng)前測量轉(zhuǎn)速顯示在屏幕上。再通過led燈顯示出轉(zhuǎn)速的大小變化。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?） 學(xué)習(xí)掌握模/數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換的基本原理。（2） 掌握的adc0809、8255芯片的使

2、用方法。（3） 學(xué)習(xí)pc系統(tǒng)中擴(kuò)展簡單i/o接口的方法。（4） 了解實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的基本方法。實(shí)驗(yàn)要求： 利用微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件資源，運(yùn)用匯編語言設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的調(diào)速控制功能。基本功能要求：1、利用a/d轉(zhuǎn)換方式實(shí)現(xiàn)模擬量給定信號(hào)的采樣；2、實(shí)現(xiàn)pwm方式直流電機(jī)速度調(diào)節(jié)；3、led燈顯示當(dāng)前直流電機(jī)速度狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：（1） 硬件要求： pc微機(jī)一臺(tái)、td-pit實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套（2） 軟件要求：唐都編程軟件，tdpit編程軟件，“輕松編程”軟件實(shí)驗(yàn)原理： 各芯片的功能簡介： （1）8255的基本輸出接口電路：并行接口是以數(shù)據(jù)的字節(jié)為單位與i/o設(shè)備或被控制對(duì)象之間傳遞信息，cpu和

3、接口之間的數(shù)據(jù)傳遞總是并行的，即可以同時(shí)進(jìn)行傳遞8位，16位，32位等。8255可編程外圍接口芯片是具有a、b、c三個(gè)并行接口，+5v單電源供電，能在以下三種方式下工作：方式0基本輸入/出方式、方式1選通輸入/出方式、方式2雙向選通工作方式。8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和引腳圖如下：本實(shí)驗(yàn)利用8255的a口作為輸出口，控制8個(gè)單色led燈，來實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的大小顯示。（2）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)原理：* pwm的占空比決定輸出到直流電機(jī)的平均電壓. pwm不是調(diào)節(jié)電流的.pwm的意思是脈寬調(diào)節(jié),也就是調(diào)節(jié)方波高電平和低電平的時(shí)間比,一個(gè)20%占空比波形,會(huì)有20%的高電平時(shí)間和80%的低電平時(shí)間，而一個(gè)60%占空比的

4、波形則具有60%的高電平時(shí)間和40%的低電平時(shí)間,占空比越大,高電平時(shí)間越長,則輸出的脈沖幅度越高,即電壓越高.如果占空比為0%,那么高電平時(shí)間為0,則沒有電壓輸出.如果占空比為100%,那么輸出全部電壓. 所以通過調(diào)節(jié)占空比,可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出電壓的目的,而且輸出電壓可以無級(jí)連續(xù)調(diào)節(jié).在使用pwm控制的直流無刷電動(dòng)機(jī)中，pwm控制有兩種方式： 1.使用pwm信號(hào)，控制三極管的導(dǎo)通時(shí)間，導(dǎo)通的時(shí)間越長，那么做功的時(shí)間越長，電機(jī)的轉(zhuǎn)速就越高 2.使用pwm控制信號(hào)控制三極管導(dǎo)通時(shí)間，改變控制電壓高低來實(shí)現(xiàn) * 利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上8255的pb0產(chǎn)生脈沖信號(hào)作為控制量，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)?；魻枩y速元

5、件輸出的脈沖信號(hào)記錄電機(jī)轉(zhuǎn)速構(gòu)成反饋量。在參數(shù)給定的情況下，經(jīng)pid運(yùn)算，電機(jī)可在控制量的作用下，按pc機(jī)累加器給定的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)通過pc的0號(hào)通道，設(shè)置為輸出1ms方波，作為采樣時(shí)鐘，pb0產(chǎn)生pwm脈沖計(jì)時(shí)及轉(zhuǎn)速累加，系統(tǒng)總線上intr中斷用于測量電機(jī)轉(zhuǎn)速。 （3）a/d轉(zhuǎn)換原理： 本實(shí)驗(yàn)用adc0809完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。輸入模擬信號(hào)有a/d轉(zhuǎn)換單元可調(diào)電位器提供的05v，將其轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)讀入累加器，做為控制電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速。（5） led燈的工作原理：led燈顯示器有8個(gè)單色發(fā)光二極管構(gòu)成，在共陽極接法中，各二極管的陽極被連在一起，使用的時(shí)候要將它與+5v項(xiàng)鏈，而把各段的

6、陰極連到器件的相應(yīng)引腳上。當(dāng)某的led燈的引腳為低電平的時(shí)候，該燈工作。本實(shí)驗(yàn)上通過8255的a口信號(hào)作為輸入信號(hào)，控制各燈的工作狀態(tài)。來顯示出此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速的大小變化。（6） 實(shí)現(xiàn)兩位十進(jìn)制數(shù)的顯示：在計(jì)算機(jī)中，對(duì)數(shù)字的輸入和輸出是用二進(jìn)制進(jìn)行的，而在計(jì)算機(jī)內(nèi)部十進(jìn)制數(shù)要轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制來表示，要實(shí)現(xiàn)兩位十進(jìn)制數(shù)的顯示，必須將他們轉(zhuǎn)換為目前最普遍使用的字符編碼ascii碼。 本實(shí)驗(yàn)中通過作除法。即拆分法。如兩位十進(jìn)制ab轉(zhuǎn)換為a*10+b的形式，再通過a+30h與b+30h來轉(zhuǎn)換為ascii碼，若溢出，加7運(yùn)算。decshow proc near ;完成兩位十進(jìn)制數(shù)顯示子程序 mov dx,0 m

7、ov bx,10 ;計(jì)算ax/10 div bx add al,30h ;商+30h，即為十位數(shù)ascii碼 mov ah,0eh int 10h add dl,30h ;余+30h，即為個(gè)位數(shù)ascii碼 mov ah,2 int 21h ret decshow endp實(shí)驗(yàn)接線圖： pa0pa7d0d7pa0pa7 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序設(shè)計(jì)框圖：b口轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與測量程序 （a）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)主程序主程序流程圖：說明b口轉(zhuǎn)速控制程序轉(zhuǎn)上頁將轉(zhuǎn)換結(jié)果以16進(jìn)制形式顯示在屏幕上設(shè)置8255工作方式將ad送的結(jié)果裝入8255初始化8255控制寄存器將結(jié)果送到8255a口輸出，執(zhí)行b口的調(diào)速程序是否有鍵按下返回do

8、s結(jié)束啟用a/d轉(zhuǎn)換 在屏幕上顯示給定的轉(zhuǎn)速 讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果定義寄存器清屏屏幕顯示菜單開 始程序清單：;*根據(jù)check配置信息修改下列符號(hào)值* intr_ivadd equ 0038h ;intr對(duì)應(yīng)的中斷矢量地址 intr_ocw1 equ 21h ;intr對(duì)應(yīng)pc機(jī)內(nèi)部8259的ocw1地址 intr_ocw2 equ 20h ;intr對(duì)應(yīng)pc機(jī)內(nèi)部8259的ocw2地址 intr_im equ 0bfh ;intr對(duì)應(yīng)的中斷屏蔽字 pci_intcsr equ 0cc38h ;pci卡中斷控制寄存器地址 ioy0 equ 0c400h ;片選ioy0對(duì)應(yīng)的端口始地址 ioy1 equ

9、 0c440h ;片選ioy0對(duì)應(yīng)的端口始地址;* my8255_a equ ioy0+00h*4 ;8255的a口地址 my8255_b equ ioy0+01h*4 ;8255的b口地址 my8255_c equ ioy0+02h*4 ;8255的c口地址 my8255_mode equ ioy0+03h*4 ;8255的控制寄存器地址 ad0809 equ ioy1+00h ;ad0809的端口地址stack1 segment stack dw 64 dup(?) top label word stack1 ends data segment table1 db 'assumed

10、 fan speed:(/s)',0ah,0dh,'$' ;字符串變量 table2 db 'current fan speed:(/s)',0ah,0dh,'$' ;字符串變量 ent db 0ah,0dh,'$' ;換行，回車 cs_bak dw ? ;保存intr原中斷處理程序入口段地址的變量 ip_bak dw ? ;保存intr原中斷處理程序入口偏移地址的變量 im_bak db ? ;保存intr原中斷屏蔽字的變量 cs_bak1 dw ? ;保存定時(shí)器0中斷處理程序入口段地址的變量 ip_bak1 dw ?

11、;保存定時(shí)器0中斷處理程序入口偏移地址的變量 im_bak1 db ? ;保存定時(shí)器0中斷屏蔽字的變量 ts db 14h ;采樣周期 spec dw 55 ;轉(zhuǎn)速給定值 iband dw 0060h ;積分分離值 kpp dw 1060h ;比例系數(shù) kii dw 0010h ;積分系數(shù) kdd dw 0020h ;微分系數(shù) yk dw ? ck db ? vadd dw ? zv db ? zvv db ? tc db ? fpwm db ? ck_1 db ? ek_1 dw ? aek_1 dw ? bek dw ? aaaa db ? vaa db ? bbb db ? vbb db

12、 ? mark db ? r0 dw ? r1 dw ? r2 dw ? r3 dw ? r4 dw ? r5 dw ? r6 dw ? r7 db ? r8 dw ? data ends code segment assume cs:code,ds:data start: mov ax,data mov ds,ax mov dx,offset table1 ;顯示字符串1 mov ah,09h int 21h mov ax,spec ;顯示給定值 call decshow mov dx,offset ent ;回車，換行 mov ah,09h int 21h mov dx,offset ta

13、ble2 ;顯示字符串2 mov ah,09h int 21h cli mov ax,0000h mov es,ax mov di,0020h mov ax,es:di mov ip_bak1,ax ;保存定時(shí)器0中斷處理程序入口偏移地址 mov ax,offset timerisr mov es:di,ax ;設(shè)置實(shí)驗(yàn)定時(shí)中斷處理程序入口偏移地址 add di,2 mov ax,es:di mov cs_bak1,ax ;保存定時(shí)器0中斷處理程序入口段地址 mov ax,seg timerisr mov es:di,ax ;設(shè)置實(shí)驗(yàn)定時(shí)中斷處理程序入口段地址 in al,21h mov im

14、_bak1,al ;保存intr原中斷屏蔽字 and al,0f7h out 21h,al ;打開定時(shí)器0中斷屏蔽位 mov dx,pci_intcsr ;初始化pci卡中斷控制寄存器 mov ax,1f00h ;向pci_intcsr中寫入003f1f00h out dx,ax add dx,2 mov ax,003fh out dx,ax mov di,intr_ivadd mov ax,es:di mov ip_bak,ax ;保存intr原中斷處理程序入口偏移地址 mov ax,offset myisr mov es:di,ax ;設(shè)置當(dāng)前中斷處理程序入口偏移地址 add di,2 m

15、ov ax,es:di mov cs_bak,ax ;保存intr原中斷處理程序入口段地址 mov ax,seg myisr mov es:di,ax ;設(shè)置當(dāng)前中斷處理程序入口段地址 mov dx,intr_ocw1 in al,dx mov im_bak,al ;保存intr原中斷屏蔽字 and al,intr_im out dx,al ;打開intr的中斷屏蔽位 mov vadd,0000h ;變量的初始化 mov zv,00h mov zvv,00h mov ck,00h mov yk,0000h mov ck_1,00h mov ek_1,0000h mov aek_1,0000h

16、mov bek,0000h mov bbb,00h mov vbb,00h mov r0,0000h mov r1,0000h mov r2,0000h mov r3,0000h mov r4,0000h mov r5,0000h mov r6,0000h mov r7,00h mov r8,0000h mov mark,00h mov fpwm,01h mov aaaa,7fh mov vaa,7fh mov tc,00h mov al,80h ;初始化8255 mov dx,my8255_mode out dx,al mov al,00h mov dx,my8255_b out dx,al

17、 mov dx,my8255_a out dx,al mov dx,pc8254_mode ;初始化pc機(jī)定時(shí)器0，定時(shí)1ms mov al,36h out dx,al mov dx,pc8254_count0 mov al,8fh out dx,al mov al,04h out dx,al sti m1: mov al,ts ;判斷采樣周期到否？ sub al,tc jnc m1 ;沒到則繼續(xù)等待 mov tc,00h ;采樣周期到，將采樣周期變量清0 mov al,zvv mov ah,00h mov yk,ax ;得到反饋量yk loop1: mov dx,ad0809 ;啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)

18、換 out dx,al call dally mov dx,ad0809 ;讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果 in al,dx mov dx,my8255_a ;將結(jié)果顯示于led out dx,al mov bl,al mov bh,0 call pid ;調(diào)用pid子程序，得到控制量ck mov al,ck ;把控制量轉(zhuǎn)化成pwm輸出 sub al,80h jc is0 mov aaaa,al jmp cou is0: mov al,10h ;電機(jī)的啟動(dòng)值不能低于10h mov aaaa,al cou: mov al,7fh sub al,aaaa mov bbb,al mov ax,yk ;將反饋值yk送到

19、屏幕顯示 call decshow mov dl,0dh ;回車 mov ah,02h int 21h mov ah,1 ;判斷是否有按鍵按下 int 16h jz m1 ;無按鍵則跳回繼續(xù)等待，有則退出 exit: cli mov al,00h ;退出時(shí)停止電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) mov dx,my8255_b out dx,al mov dx,pc8254_mode ;恢復(fù)pc機(jī)定時(shí)器0狀態(tài) mov al,36h out dx,al mov dx,pc8254_count0 mov al,00h out dx,al mov al,00h out dx,al mov dx,pci_intcsr ;恢復(fù)pc

20、i卡中斷控制寄存器 mov ax,0000h out dx,ax mov ax,0000h ;恢復(fù)intr原中斷矢量 mov es,ax mov di,intr_ivadd mov ax,ip_bak ;恢復(fù)intr原中斷處理程序入口偏移地址 mov es:di,ax add di,2 mov ax,cs_bak ;恢復(fù)intr原中斷處理程序入口段地址 mov es:di,ax mov dx,intr_ocw1 ;恢復(fù)intr原中斷屏蔽寄存器的屏蔽字 mov al,im_bak out dx,al mov di,0020h mov ax,ip_bak1 ;恢復(fù)定時(shí)器0中斷處理程序入口偏移地址

21、mov es:di,ax add di,2 mov ax,cs_bak1 ;恢復(fù)定時(shí)器0中斷處理程序入口段地址 mov es:di,ax mov al,im_bak1 out 21h,al ;恢復(fù)屏蔽字 sti mov ax,4c00h int 21h myisr proc near ;系統(tǒng)總線intr中斷處理程序 push ax push cx push dx mov ax,data mov ds,ax mov al,mark cmp al,01h jz in1 mov mark,01h jmp in2 in1: mov mark,00h ;計(jì)算轉(zhuǎn)速 vv: mov dx,0000h mov

22、 ax,03e8h mov cx,vadd cmp cx,0000h jz mm1 div cx mm: mov zv,al mov vadd,0000h mm1: mov al,zv mov zvv,al in2: mov dx,pci_intcsr ;清pci卡控制寄存器標(biāo)志位 sub dx,19h in al,dx mov dx,pci_intcsr add dx,2 mov ax,003fh out dx,ax mov dx,intr_ocw2 ;向pc機(jī)內(nèi)部8259發(fā)送中斷結(jié)束命令 mov al,20h out dx,al mov al,20h out 20h,al pop dx p

23、op cx pop ax iret myisr endp timerisr proc near ;pc機(jī)定時(shí)器0中斷處理程序 push ax push cx push dx mov ax,data mov ds,ax inc tc ;采樣周期變量加1 call kj clc cmp mark,01h jc tt1 inc vadd cmp vadd,0700h ;轉(zhuǎn)速值溢出，賦極值 jc tt1 mov vadd,0700h mov mark,00h tt1: mov al,20h ;中斷結(jié)束，發(fā)eoi命令 out 20h,al pop dx pop cx pop ax iret timeri

24、sr endp kj proc near ;pwm子程序 push ax cmp fpwm,01h ;pwm為1，產(chǎn)生pwm的高電平 jnz test2 cmp vaa,00h jnz anot0 mov fpwm,02h mov al,bbb clc rcr al,01h mov vbb,al jmp test2 anot0: dec vaa mov al, 01h ;pb0=1 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) mov dx, my8255_b out dx,al test2: cmp fpwm,02h ;pwm為2，產(chǎn)生pwm的低電平 jnz outt cmp vbb,00h jnz bnot0 mov fpw

25、m,01h mov al,aaaa clc rcr al,01h mov vaa,al jmp outt bnot0: dec vbb mov al,00h ;pb0=0 電機(jī)停止 mov dx,my8255_b out dx,al outt: pop ax ret kj endp pid: mov ax,bx ;pid子程序 sub ax,yk ;求偏差ek mov r0,ax mov r1,ax sub ax,ek_1 mov r2,ax sub ax,aek_1 ;求bek mov bek,ax mov r8,ax mov ax,r1 ;求偏差變化量aek mov ek_1,ax mov

26、 ax,r2 mov aek_1,ax test r1,8000h jz ek1 ;若偏差ek為正數(shù)，則不需要求補(bǔ)碼 neg r1 ;若偏差ek為負(fù)數(shù)，則求偏差ek的補(bǔ)碼 ek1: mov ax,r1 ;判斷偏差ek是否在積分分離值的范圍內(nèi) sub ax,iband jc ii ;在積分分離值范圍內(nèi)，則跳轉(zhuǎn)到ii，計(jì)算積分項(xiàng) mov r3,00h ;若不在積分分離值范圍內(nèi)，則將積分項(xiàng)清0 jmp ddd ;計(jì)算微分項(xiàng) ii: mov al,ts ;計(jì)算積分項(xiàng)，結(jié)果放在r3變量中(r3=ek*ts/kii) mov ah,00h ;其中ts和kii均為正數(shù)，所以r3的正負(fù)由ek決定 mov cx

27、,r1 mul cx mov cx,kii div cx mov r3,ax test r0,8000h ;判斷積分項(xiàng)的正負(fù) jz ddd ;為正數(shù)，則跳轉(zhuǎn)去計(jì)算微分項(xiàng) neg r3 ;為負(fù)數(shù)，則將積分項(xiàng)的結(jié)果求補(bǔ)碼 ddd: test bek,8000h ;判斷bek的正負(fù) jz ddd1 ;為正數(shù)，則bek不變 neg bek ;為負(fù)數(shù)，則求bek的補(bǔ)碼 ddd1: mov ax,bek ;計(jì)算微分項(xiàng)(r4=kdd*bek/8ts) mov cx,kdd mul cx push ax push dx mov al,ts mov ah,00h ;將微分項(xiàng)縮小8倍，防止溢出 mov cx,00

28、08h mul cx mov cx,ax pop dx pop ax div cx mov r4,ax test r8,8000h ;判斷微分項(xiàng)的正負(fù) jz dd1 ;為正數(shù)，則結(jié)果不需要求補(bǔ)碼 neg r4 ;為負(fù)數(shù)，則微分項(xiàng)結(jié)果r4求補(bǔ)碼 dd1: mov ax,r3 ;積分項(xiàng)和微分項(xiàng)相加，結(jié)果放在r5變量中 add ax,r4 mov r5,ax jo l9 ;判斷溢出 l2: mov ax,r5 add ax,r2 mov r6,ax ;r6=r5+r2=積分項(xiàng)+微分項(xiàng)+aek jo l3 l5: mov ax,r6 ;計(jì)算kpp*r6 mov cx,kpp imul cx mov c

29、x,1000h idiv cx mov cx,ax rcl ah,01h ;判斷溢出，溢出賦極值 pushf rcr al,01h popf jc lll1 cmp ch,00h jz lll2 mov al,7fh jmp lll2 lll1: cmp ch,0ffh jz lll2 mov al,80h lll2: mov r7,al ;ck=ck_1+ck add al,ck_1 jo l8 l18: mov ck_1,al add al,80h mov ck,al ret l8: test r7,80h ;ck溢出處理程序 jnz l17 mov al,7fh ;若為正溢出，則賦給正極值7fh jmp l18 l17: mov al,80h ;若為負(fù)溢出，則賦給賦極值80h jmp l18 l9: test r3,8000h jnz l1 mov r5,7fffh ;若為正溢出，則賦給正極值7fffh jmp l2 l1: mov