C語言在測量和控制中的應(yīng)用資源第7章-并口的使用與步進的電機控制

第7章并口的使用與步進電機控制哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院《C語言在測量與控制中的應(yīng)用》系列課件7.1并行I/O接口概述數(shù)據(jù)所有位同時進行傳輸稱為并行通訊，并行接口芯片具有以下功能:1.兩個或兩個以上的具有鎖存器或緩沖器的數(shù)據(jù)端口;2.每個數(shù)據(jù)端口都具有與CPU用應(yīng)答方式交換信號所必需的控制和狀態(tài)信息，也有與外設(shè)交換信號所必需的控制和狀態(tài)信息；3.每個數(shù)據(jù)端口有能用中斷方式與CPU交換信息所必需的電路；4.具有片選和控制電路；5.可用程序選擇數(shù)據(jù)端口，選擇端口的數(shù)據(jù)傳遞方向，選擇與CPU交換信息的方法等。7.28255A并行接口芯片簡介

8255A是Intel系列的可編程接口芯片，具有40條引腳，使用單一的+5V電源，雙列直插式封裝。8255A有3個8位的輸入輸出端口，端口A端口B和端口C，可以用軟件分別置成輸入或輸出端口。

早期PC機有一片8255A,現(xiàn)在集成在多功能芯片中，功能和地址根本兼容。 A口 B口 C口端口地址： 60H 61H 62H8255A的管腳7.3HY-6160數(shù)字量輸入/輸出板HY-6160是一種用于ISA總線的數(shù)字量輸入/輸出接口板。HY-6160接口板為用戶提供了32個數(shù)字量輸入通道，32個數(shù)字量輸出通道,數(shù)字量輸出通道上電清零。

數(shù)字量輸入通道數(shù)： 32數(shù)字量輸入組數(shù)： 4〔8bit/組〕數(shù)字量輸出通道數(shù)： 32數(shù)字量輸出組數(shù)： 4〔8bit/組〕輸入/輸出電平： TTL電平兼容輸入電平： VIH=2.0V 〔最小值〕 VIL=0.8V 〔最大值〕輸出電平： VOL=0.4V〔最大值〕 VOH=2.4V 〔最小值〕輸出高電平電流： IOH=-400A 最大值輸出低電平電流： IOL=8mA 最大值尺寸：10.7cm×12.8cm×2.3cm工作溫度范圍：0°~+60°C存儲溫度范圍：-25°~+85°C濕度范圍：>90%〔不結(jié)露〕電源功率消耗：+5V,320mA典型值HY-6160的I/O端口地址ON12345

6地址：A8A7A6A5A4A3十進制：2561286432168十六進制：1008040201008基地址計算公式：基地址=512〔0x200〕+所有有效位之和(ON為1〕ON12345

6出廠設(shè)置基地址設(shè)置開關(guān)基地址=0x200+0x80=0x280基地址+0 寫D/O0組輸出存放器的 D/O00~D/O07基地址+1 寫D/O1組輸出存放器的 D/O10~D/O17 基地址+2 寫D/O2組輸出存放器的 D/O20~D/O27基地址+3 寫D/O3組輸出存放器的 D/O30~D/O37基地址+4 讀D/I0組輸入緩沖器的 D/I00~D/I07基地址+5 讀D/I1組輸入緩沖器的 D/I10~D/I17基地址+6 讀D/I2組輸入緩沖器的 D/I20~D/I27基地址+7 讀D/I3組輸入緩沖器的 D/I30~D/I37假設(shè)基地址選擇為0x280,那么從D/O0組輸出255，從D/O2組輸出0xb8的程序如下： int base=0x280; …… outportb(base+0,255); outportb(base+2,0xbc);7.4打印機的接口通常PC機有兩個并口：并口1，并口2。打印機通常接口1。每個并口都包括數(shù)據(jù)口、狀態(tài)口和控制口。 數(shù)據(jù)口 狀態(tài)口 控制口并口1 378H 379H 37AH并口2 278H 279H 27AH并口1在PC機后面板上是D型25針插座，在打印機上是D型36線插座。信號線功能信號 25芯插座 36芯插座 功 能D7~D0 9~2 9~2 數(shù)據(jù)線STRORB 1 1 數(shù)據(jù)選通脈沖ACKNLG 10 10 打印機應(yīng)答信號，收到數(shù)據(jù)BUSY 11 11 打印機忙，不能接收新數(shù)據(jù)PE 12 12 缺紙SLCT 13 13表示打印機能工作OUTPEEDXT 14 14 打印一行后，自動走紙ERROR 15 22 無紙、脫機、出錯指示INIT 16 31 初始化打印機SLCTIN 17 36 允許打印機工作GND 18~25 19~30,33 地控制口、狀態(tài)口和數(shù)據(jù)口控制口即控制存放器〔8位〕，功能包括初始化打印機接口及設(shè)置中斷方式等。狀態(tài)口即狀態(tài)存放器〔8位〕，提供打印機工作狀態(tài)，供CPU讀。數(shù)據(jù)口是一個8位單向輸出端口，假設(shè)不接打印機，可作為8位輸出端口，控制數(shù)碼顯示管、發(fā)光二極管、步進電機驅(qū)動器等。7.5步進電動機及驅(qū)動器步進電機步進電機驅(qū)動器步進電機的特點步進電機是純數(shù)字的控制電機，將脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移。給一個脈沖信號，轉(zhuǎn)過一定角度。在x-y工作臺，磁盤驅(qū)動器，閥門控制，石英鐘，打印機等許多方面應(yīng)用。

步進電機的特點：1.電機旋轉(zhuǎn)角度與輸入脈沖成比例，角度誤差小，不產(chǎn)生積累誤差。2.利用輸入脈沖頻率上下可做轉(zhuǎn)速調(diào)整。3.可采用開環(huán)控制，本錢低。4.電機的啟動、停止、加速、減速、正反轉(zhuǎn)反響快，容易控制〔動態(tài)反響快〕。5.可帶負載低速運行，不必接減速器。6.結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，使用壽命長。7.低速時，可能產(chǎn)生震動和噪聲。振蕩與失步步進電機在低速和共振區(qū)可能產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象，細分角度可減輕振蕩。步進電機有一個啟動頻率〔1〕啟動時，假設(shè)脈沖頻率過高，電機來不及獲得足夠能量，轉(zhuǎn)子跟不上旋轉(zhuǎn)磁場速度，引起失步。提高電機轉(zhuǎn)矩，減小負載轉(zhuǎn)動慣量，減小步距角都可提高電機啟動頻率。〔2〕制動和突然換向時，轉(zhuǎn)子獲得過多能量，產(chǎn)生嚴重過沖，引起失步。磁盤結(jié)構(gòu)步進電機在磁盤驅(qū)動器上的應(yīng)用步進電機磁盤驅(qū)動器上的步進電機圖23HS2001步進電機技術(shù)參數(shù)1相數(shù)： 2步距角： 1.8°相電流： 1.7A最大靜轉(zhuǎn)矩： 0.15Nm相電阻： 1.4

相電感： 1.96mH驅(qū)動電壓： DC24V空載啟動頻率/轉(zhuǎn)速 6.5KHz/390轉(zhuǎn)/分23HS2001步進電機技術(shù)參數(shù)2重量 :0.2Kg環(huán)境溫度 ：-25~+55oC絕緣電阻

：500VDC

100MΩMin溫升 ：75℃Max絕緣強度 ：B配套驅(qū)動器 ：SH-2H042MaSH-2H042Ma步進電機驅(qū)動器類別 ：混合式相數(shù) ：2/4細分倍數(shù) ：2、4、8(b型2，5，10，20，40〕輸出相電流 ：1.7A電源電壓 ：一組DC24V配套電機 ：17HS001,17HS101,17HS111,23HS2001電機與驅(qū)動器的連接?CP+ 步進脈沖+?CP- 步進脈沖-?DIR+ 方向脈沖+?DIR- 方向脈沖-?A 紅?A 綠?B 藍?B 黃?＋?－轉(zhuǎn)子DC24V/2A細分開關(guān)設(shè)置 1234 num angle 0011 2 0.9o 0111 4 0.45o 1011 8 0.225o switch3,4kept1共陽極接法CP+和DIR+接在一起作為共陽端OPTO,接外部系統(tǒng)+5V。 脈沖信號接CP-端，方向信號接DIR-端。脈沖寬度2μS 負脈沖方式CP=5V高電平CP=0V低電平共陰極接法CP-和DIR-接在一起作為共陰端,接外部系統(tǒng)GND。 脈沖信號接CP+端，方向信號接DIR+端。脈沖寬度2μS正脈沖方式CP=5V高電平CP=0V低電平7.6步進電動機的位置與速度控制采用共陰極接法，正脈沖有效。利用打印機數(shù)字口(地址0x378)控制步進電機驅(qū)動器， D0 控制方向，接DIR+端 D1 控制步進，接CP+端 DIR-和CP-接地 細分開關(guān)置成2細分狀態(tài)，步距角0.9o程序舉例#include<dos.h>#include<stdio.h>voidplus(intm){outportb(0x378,0x00);delay(m);outportb(0x378,0x02);delay(1);}main(){long n;for(n=0;n<160000;n++){ plus(20);}}D1位交替輸出高、低電平，形成步進脈沖。00000000D7D6D5D4D3D2D1D0控制方向控制步進00000010D0位是0時是某個轉(zhuǎn)向，D0位是1時是另一個轉(zhuǎn)向。關(guān)于延時函數(shù)delay()的一些說明void delay(unsigendmilliseconds)該函數(shù)由頭文件dos.h說明。該函數(shù)可起到延時一段時間的作用，延時時間的長短由參數(shù)milliseconds確定。該函數(shù)的說明中說milliseconds的單位是毫秒，但對目前使用的PC系列微機來說，實際的延時時間要比說明中規(guī)定的短，而且與CPU的主頻有關(guān)。所以在使用這個函數(shù)時，要測試一下在所使用計算機軟、硬件條件下，函數(shù)delay()的參數(shù)milliseconds實際的延時單位。實驗要求1.步進電機向某一方向轉(zhuǎn)4周，然后再向另一方向轉(zhuǎn)2周。注意觀察是否回到原來的起始位置〔旋轉(zhuǎn)結(jié)束后旋鈕的指向是否停在原來位置〕。2.提高步進電機轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)5周。注意觀察是否出現(xiàn)失步現(xiàn)象估計步進電機的帶載啟動頻率。*3．編寫“升速-恒速-減速”控制程序。起始頻率應(yīng)低于步進電機的帶載啟動頻，恒速運行時的頻率應(yīng)高于步進電機的帶載啟動頻。整個運行過程應(yīng)是整圈數(shù)，注意