单片机控制系统设计PPT课件

.第1，8章单片机控制系统的设计和应用，第1节单片机控制系统的设计方法第2节提高系统可靠性的一般方法第3节单片机步进电机控制中的应用第4节单片机应用直流调速电子显示屏中的第5节单片机应用。2，第1节单片机控制系统设计方法，1，系统设计内容和步骤(1)从组件级开始，选择适合特定任务的单片机，将系统配置为所需的内存、接口芯片和外围设备。(2)应用现有的单片机系统，适当扩展现有的单片机系统，是由51、96等系列单片机组成的单板计算机。根据实际需要相应地扩展I/O通道或其他设备，以配置测量和控制系统。第二，控制系统设计内容和步骤，3，1。程序设计(1)微控制器型号和设备选择a .性能特性应适合要执行的操作，以避免超额功能闲置；b .提高整个系统的性价比。c .必须熟悉结构原理，以缩短发展周期。d .来源必须稳定，有助于部署增加和系统维护。(2)硬件和软件的功能分区，4，必须统一考虑系统的硬件和软件。一个功能是硬件和软件可以实现的。要根据系统的实时性和系统的性能价格比进行综合决策。2.硬件设计(1)单芯片电路设计主要包括时钟电路、重置电路、电源电路、I/O电路设计(2)扩展电路设计主要包括程序内存、数据内存、I/O接口电路设计、5，(3)输入/输出通道设计主要完成传感器电路、放大器、多开关、A/D转换电路、D/A转换电路、开关接口电路、驱动程序和执行机构设计。(4)控制面板设计主要完成键、开关、显示、报警等电路设计。3.软件设计由硬件组成，首先明确软件部分各模块的功能，详细绘制各模块的流程图，然后进行主编程和各模块编程，最后连接，得到完整的应用。6、4。系统调试将硬件和软件结合起来，通过子模块调试，修改和改进原始方案。最后对整个系统进行调试，满足控制系统要求。调试完成后，将应用程序固化到应用程序内存中。7，2节提高系统可靠性的一般方法，1，提高系统可靠性的一般方法(a)电源干扰及其抑制1。交流电源干扰及其抑制在工业控制现场，生产负荷经常变化，大规模电气设备的启动、停止等经常引起电源电压的波动，因此，我们一方面可以使控制系统尽可能地远离这些干扰源，另一方面对系统使用干扰抑制装置。8、2。直流电源抗干扰措施集成电压调节器块独立电源直流开关电源DC-DC转换器(2)接地干扰及其抑制1。1点接地和多点接地应用2。数字和模拟连接原理以数字方式表示数字逻辑电路的接地端，如TTL或CMOS芯片、I/O接口电路芯片、CPU芯片，以及A/D、D/A转换器的数字接地端。模拟地面表示模拟设备(例如运算放大器、采样固定器)的接地端和A/D、D/A转换器中模拟信号的接地端。9、3。印刷电路板的接地分布原理印刷电路板的接地分布一般应遵循以下几个原则：TTL、CMOS装置的地线必须是辐射网，防止形成环。电路板的接地线根据合格电流的大小决定其宽度，最好不要小于3mm。旁路电容器接地线太长通过电力的电流信号一般要大，接地线要宽，要与小信号分离。、10，4。屏蔽双绞线接地在使用屏蔽双绞线发送信号时，必须将屏蔽与工作位置连接，并且只有一个接地点。否则，在屏蔽两端形成回路，在屏蔽中产生更大的噪音。5.接地系统在完整的单片机应用系统中有三种类型的接地：数字接地、模拟接地等低级电路接地线。第二个是电动机、继电器、电磁开关和其他强大设备的场所(也称为噪声地)。三、外壳、控制柜外壳(也称为金属部件)。11，接地系统图，12，(3)其他系统可靠性增强方法1。使用微处理器监控电路2。软件抗干扰措施输入/输出抗干扰系统“停机”防范方法系统“停机”防范方法有多种，除了单片机的集成Watchdog功能外，还可以使用软件陷阱方法。13，3节单片机的步进电机控制，1，步进电机配置和工作原理步进电机种类很多。旋转、直线运动和平面运动错误的齿导致步进电动机旋转的原因。其次，步进电动机的主要参数步进电动机的主要特性参数如下：1 .步长角度：2。启动频率：3。连续操作频率：4。最大静态扭矩：5。静态步长角度错误：14，3，介绍了步进电动机的单片机控制的三相步进电动机的单片机控制系统。原理图如图8-4所示。15，1。系统的工作原理可以从上述步进电动机的工作原理看出，步进电动机是在特定顺序的电脉冲控制下工作的。根据步进电动机控制方法，通过将环位控制单词按顺序存储在一个表中，然后从表中依次取出控制单词并输出，可以根据需要控制步进电动机。表8-1显示了步进电动机在三相六拍下工作的控制词。16，2。步进电动机控制程序设计从先前的分析中可以看出，步进电动机控制的任务包括：判断旋转方向；按顺序发送控制脉冲。判断脉冲是否都发出去了。图8-5程序延迟控制流程图步进电动机速度控制可以由程序延迟执行，也可以由计时器延迟执行。这里是节目延迟的例子。流程流如图8-5所示。17，图8-5程序延迟控制流程图步进电动机速度控制可以由程序延迟执行，也可以由计时器延迟执行。这里是节目延迟的例子。如图8-5所示，18，图8-5程序延迟控制流程图pusha movr4，# nclrcorlc，D5 hjcrotemovr0，# 20 hjmplooprote: mov r0，# 27 h循环3360 mova，19，mova，# 00 horla， r0 jztploop 1: djnzr 4，loopoparetpl : mova，r0 clrcsubba，# 06 h movr0，aaj MMR，20，3。步进电动机变速控制通常需要多种方法，例如直线、指数、频率梯表方法等，以提高步进电动机在操作频率(此频率大于启动频率)下运行的速度。这里以三相6位操作模式、计时器延迟、直线上升、频率降低方法为例，为步进电机编写变频控制程序。程序流程图8-7频率控制程序流程图流程图如图8-7所示。21，图8-7频率控制程序流程图，22，(3)在上升，降低频率的过程中，考虑到步进电动机的惯性，每次改变频率时必须继续运行一定的步数，称为频率梯级。如果是直线方法，则此值为常数。23，第四部分直流调速应用，直流电动机调速原理直流电动机，其速度为：格式：n是电动机的速度；u表示电动机电枢末端电压。I表示电枢电流。r表示电枢电路的总电阻。k是电动机结构参数。是每个极的磁通量。、24，第二，由单片机控制的脉宽调速系统，利用占空比和占空比与电机速度的关系，采用脉宽调速方法，如图8-8所示。图8-8a中，如果电压转换周期为，电压连接时间为t，则负载率为d=。马达在固定状态下开机时的最大速度为v时，使用脉冲宽度速度控制的马达的速度为、25，图8-9说明了不同转速下直流电动机的脉宽调速方法。26，图8-10是使用DA