计算机控制课程设计指导书

1、计算机控制系统课程设计指导书 数字化直流电机双闭环调速系统数字化直流电机双闭环调速系统 辽宁科技大学电子与信息工程学院控制系 二零零六年十月 目目 录录 目目 录录.1 1 第一章第一章 接口芯片简介接口芯片简介.2 2 11 引言 .2 12 INTEL8088 微处理器总线结构.2 1.2.1 8088 引线.2 1.2.2 最小组态管脚说明 .3 13 系统主时钟 .4 1.4 8088 存储器扩展.4 1.5 中断控制技术及接口 .5 1.5.1 CPU 中断系统.5 1.5.2 8259 中断控制器.6 1.6 键盘及显示器接口技术 .7 1.7 并行接口 8255.8 1.8 可编

2、程定时/计数器 8253.8 1.9 ADC0809 .9 第二章第二章 数字化直流电机双闭环调速系统数字化直流电机双闭环调速系统.1111 2.1调速系统的硬件组成及工作原理.11 2.1.1 高分辨率数字触发器 .12 2.1.2 高精度数字测速器.16 2.2 控制系统软件设计 .19 复习题复习题.2323 附图附图.2525 第一章第一章 接口芯片简介接口芯片简介 11 引言引言 电气传动系统采用微机进行数字化控制，是传动系统发展的主要方向。采 用微机控制整个系统实现全数字化，可使控制系统结构简化，可靠性提高，操 作及维修简便，电机稳态运行时的稳态精度可达到较高水平，同时，通过修改

3、控制软件，可很方便地改变控制策略。 本设计选用 INTEL 公司生产的 8088CPU 作主控器，整个系统包括可控硅 触发及转速测量等环节，实现全数字化。系统中采用了高分辨率数字触发器和 高精度数字测速装置，控制对象为直流电机，采用双环控制，内环为电流环， 外环为转速环，内环和外环的控制器都由微机来实现，它按照 PI 控制规律完成 数字化的控制运算。 本系统设计中主要涉及的接口电路有： 中断接口 8259：可接八个中断请求信号，本设计中接键盘中断请求信号、 同步中断请求信号和 A/D 转换结束中断请求信号，地址为 08H，09H。 键盘显示器接口 8279：地址为 28H，29H。 定时器/计

4、数器 8253：可用于计数和定时，地址为 10H13H。 并行接口 8255：地址为 20H23H。 ADC0809 接口：地址为 18H1FH。 存储器接口：6264、2764。6264 是 8KRAM 芯片，地址为 00000H01FFFH。2764 是 8KROM 芯片，地址为 0E000H0FFFFH。 12 INTEL8088 微处理器总线结构微处理器总线结构 1.2.1 8088 引线引线 当把 8088CPU 与存储器和外设构成一个计算机系统时，根据所连存储器和 外设的规模，可有两种不同的组态。本设计由于存储器容量不大，片子不多， 所要连的 I/O 端口少，因而采用最小组态即可满

5、足设计要求。系统的地址总线 可由 CPU 的、通过地址锁存器 74LS373 70 ADAD 158 ADAD 1916 ADAD 构成，数据总线上的数据由供给，经 74LS245 驱动，系统中所需的 70 ADAD 控制信号全部由 8088CPU 本身提供。由于采用最小组态，接电源 _ / MXMN +5V。 1.2.2 最小组态管脚说明最小组态管脚说明 8088 处在最小组态时，引脚 2431 的意义如下： ：区分是存储器访问还是访问。 _ / MIOOI / ：存储器写或写。 _ WROI / ：CPU 输出的中断响应信号，向外部输出低电平有效，表示 CPU 响 _ INTA 应外部发来

6、的 INTR 信号。 ：地址锁存允许信号，高电平有效，在最小组态下用来作地址锁存器ALE 74LS373 的输入信号。 ：数据发送接收信号，在最小组态中用来控制数据收发器 74LS245 _ / RDT 的数据传送方向。当为高电平时，表示数据从 CPU 向外输出，即完成 _ / RDT 写操作。当为低电平时，表示数据从外部向 CPU 输入，即完成读操作。 _ / RDT 采用 74LS245 主要是增加数据总线驱动能力。 ：数据允许信号，低电平有效，在最小组态中如使用数据收发器 _ DEN 74LS245 时，用此信号作为它的选通信号。 ：可屏蔽中断请求信号，由外部输入，电平触发，高电平有效。

7、表示INTR 外部向 CPU 发出中断请求。 ：准备就绪信号。由外部输入，电平触发，高电平有效。表示READY CPU 访问存储器或端口时，已准备好数据。当信号无效时，要求OI /READY CPU 插入一个或多个等待周期。 W T （输入） 、（输出）：是系统中当别的总线主设备要求占用总HOLDHLDA 线时，请求 CPU 响应信号。 ：系统状态信号线。 _ SSO ：复位信号线（输入） 。复位输入引起处理器内部立即结束现行操RESET 作。这个信号必须保持有效电平至少 4 个时钟周期，以完成内部复位过程。当 其返回低电平时，重新启动执行。 ：时钟输入端，与 8284 时钟发生器的 CLK

8、引脚相连。CLK 8088 管脚见附图。 13 系统主时钟系统主时钟 在 8088CPU 组织的计算机系统中，专门设计了一个时钟发生器 8284。它 除了产生振荡，提供主时钟外，还向 CPU 提供准备就绪信号和系统复位信号。 8284 有两种产生时钟信号的办法，用引脚加以选择，可选择外接频 _ / CF 率源输入信号或接自身的晶体振荡器以形成脉冲。在本设计中接低电平， _ / CF 由和外接晶振以形成 8088 的时钟脉冲。晶振的频率为 1 X 2 X 14.31818MHz，8284 将晶振频率三分频，在 CLK 引脚上输出 4.77MHz 的 8088 系统时钟 CLK88。CLK88 的

9、占空比为 1/2，即高电平占 1/3，低电平占 2/3，时 钟周期是 210ns。CLK88 经两分频产生 PCLK（占空比为 1/2） ，供某些外部设 备使用，使用晶振时，CSYNC 必须接地。 1.4 8088 存储器扩展存储器扩展 本系统中，选用 EPROM2764 作为程序存储器，选用静态 6264 作为数据存 储器。存储空间分为三个区域： （1） ROM 区； （2） 保留区； （3） RAM 区。 2764、6264 的地址管脚直接与 74LS373 输出的相连，直接与 70 AA 128 AA 8088CPU 的地址管脚相连，形成片内寻址。 128 AA 、接到 74LS138

10、译码器的 C、B、A 上，输出与 6264 的 15 A 14 A 13 A0 _ Y 相连，与 2764 的相连，地址如下： _ CE7 _ Y _ CE 表 1 存储器寻址范围 CBA A19A18A17A16A15A14A13A12A1 1 A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 0000000000000000 ： 0001111111111111 1110000000000000 ： 1111111111111111 存储器扩展具体连线图见附图。 1.5 中断控制技术及接口中断控制技术及接口 1.5.1 CPU 中断系统中断系统 8088 随着计算机技术的普及与发展，希望计算

11、机能随时发现各种错误，出 现意想不到的事件时，要求计算机能及时妥善的处理，一些低速的外部设备与 主机交换信息时，要求能发挥主机的高速运算的性能，中断系统正是为这些目 的而设置的。设计中主要讨论与 8088CPU 配合工作的中断系统。 8088 可以处理 256 种不同类型的中断，每个中断都有一个类型码，分别称 为类型 0，类型 1，类型 255，以供 CPU 识别，然后转至相应的中断服务 程序。8088 中断分为外中断和内中断，外中断来自 CPU 外部，分为可屏蔽中 断和非屏蔽中断，前者由 INTR 端引入，后者由 NMI 端引入。内中断来自 CPU 内部，由执行中断指令形成的。这里只讨论 C

12、PU 的可屏蔽中断情况。 1.5.2 8259 中断控制器中断控制器 8259 是专门为了对 8086/8088 系统进行中断控制而设计的可编程中断控制 芯片。直接应用于 8088 系列微型计算机系统中，单个 8259 能管理八级向量优 先级中断 ，还可以将多个 8259 级连起来，构成 64 级优先中断管理系统，8259 向 8086/8088CPU 提供非常重要的服务。外部中断源通过 8088CPU 的 INTR 引 脚向 CPU 请求中断，在正常情况下，这样的中断源在一个计算机系统中不止一 个，可是 8088CPU 只有一个 INTR 输入端，8259 就是用来管理不同的中断源， 以提供

13、一个总的可控制信号给 CPU。 8259 在中断系统中相当于一个“总管家” 。外部设备的中断请求信号首先 送给 8259。即当在的中断申请输入端上有一个或多个输出端出现高电 70 IRIR 平时，8259 在接受这些中断申请并分辨出优先级后，向 CPU 发出中断请求信 号 INTR，8259 的主要任务是接受外部的中断请求，然后根据优先级的高低和 预先规定的排优规则（由 8259 初始化程序设置）决定哪个设备能够申请中断， 由 8259 向 CPU 发出中断请求信号。若 CPU 处于中断允许情况下，即S1IF 时（可用 STI 指令使 IF=1，用 CLI 指令清除中断允许标志位，使 IF=0

14、） 。在收 到 INTR 信号后，进入中断响应总线周期。在中断响应总线周期，CPU 应向 8259 发出第一个脉冲作为应答，当 CPU 向 8259 发出第二个响应信 _ INTA _ INTA 号时，8259 将一个字节的中断类型码 N 送上数据总线，CPU 读取到 N 之后， 完成乘 4 运算，即可从中断入口地址表中得到相应的中断入口地址，从而转到 中断服务程序中去执行。8259 管理的八级中断的中断服务程序入口地址构成的 中断向量表应存放在内存固定区域。 本设计中，8088CPU 可屏蔽中断 INTR 与 8259 中断请求线 INT 相连，中 断优先级的顺序是：接同步中断，接 8279

15、 中断，接 ADC0809 0 IRQ 2 IRQ 1 IRQ 的转换结束端 EDC。8259 的与 74LS373 的脚相连，接 74LS138 的。 0 A 0 A _ CS _ 1 Y 8259 与 CPU 的连线见附图。 1.6 键盘及显示器接口技术键盘及显示器接口技术 在工业现场中，为使工人了解系统的工作情况，常常要有人机对话功能。 它包括对系统状态的干预，参数的改变，提供运行状态及运行结果。最常见的 是键盘和 LED 显示。在本设计中人机通讯采用了 8279 可编程键盘/显示器接口 芯片，能完成键盘输入和 LED 显示控制两种功能，是实现人机对话的主要部件。 8279 能对键盘、显

16、示器自动扫描，能识别键盘上按键的键值。有自动消抖电路， 从而可代替为处理器完成键盘和显示控制，减轻了主机 CPU 的负担，因此，它 深受用户欢迎，得到广泛应用。 本系统对键盘采用中断方式响应，键盘中断接到 8259 的上，8284 时 2 IRQ 钟发生器产生的 PCLK 信号（2.385MHz）直接与 8279 的时钟信号 CLK 相连， 这样可通过软件的时钟分频命令将时钟定为所需的 100KHz，即分频数 N=24。8279 的片选信号接至 74LS138 译码器的上，8279 的与 74LS1385 _ Y 0 A 的直接相连，当=1 时为命令口，当=0 时为数据口和状态口。 0 A 0

17、 A 0 A 8279 的扫描输出线用来扫描键盘和显示器。由经 30 SLSL 30 SLSL 74LS138 译码器提供键盘列扫描线，查询线由回送线提供，与键盘行 70 RL RL 线相连。本系统设计 16 个键，当某一个键闭合时，消抖电路被置位，这时等待 10ms 后，再校验该键是否继续闭合，如闭合，将该键的地址加 SHIFT 和 CTRL 的状态一起被送入 8279 内部的 8 8FIFO RAM 中，每当 FIFO RAM 有数据时， 8279 的中断请求 IRQ 变为高电平，由 8259CPU 申请中断，CPU 每次从 FIFO RAM 读出数据时，中断请求线就下降为低电平。 显示器

18、件是 5 位 LED 数码管，采用动态显示方式，由 8279 的输出线 ，经驱动器与显示器的段码线相连，提供段选码，直接控制字 30 AA 30 BB 型，位选线即为显示扫描线，由 74LS138 译码器提供。二者相互配合，使显示 器呈现同时显示五个字符的稳定显示状态。8279 与 CPU 的连线见附图。 1.7 并行接口并行接口 8255 INTEL 8255 是 INTEL 公司为自己的微处理器系列生产的配套的通用可编 程并行 I/O 接口芯片。 8255 有两个 8 位并行端口，分别称为 PA 口和 PB 口，还有两个 4 位并行 端口称为 PC 口。PC 口高 4 位及低 4 位端口。

19、8255 的工 47 PCPC 03 PCPC 作方式是通过 CPU 对 8255 进行初始化，送入命令字来实现的。它有三种工作 方式：方式 0（基本输入输出方式） ，方式 1（选通输入输出方式） ，方式 2（双 向传输方式） 。 8255 的口地址：信号可直接连到 74LS138 译码器的上，选择输入端 _ CS 4 _ Y 、通常接到 74LS373 的地址锁存器的、地址线上。8255 的 PA 口选 0 A 1 A 0 A 1 A 为方式 0 输出，输出可控硅触发字码；PB 口为方式 0 输入，由 PB 口可得到同 步电路中提供的电源状态。由此分析判断当前应该触发的相应主电路 321 ,

20、SSS 可控硅组号；PC 口为方式 0，其上半部定为输入方式，下半部 47 PCPC 定为输出方式。其中输出启动测速和停止测速的信号，端输 03 PCPC 0 PC 1 PC 出 ADC0809 的启动信号，输入 8253 触发移相角定时时间到信号，此信 4 PC 号与 8253 的相连，与 ADC0809 的 OE 相连。 2 OUT 2 PC 1.8 可编程定时可编程定时/计数器计数器 8253 8253 是作为 INTEL 公司的微机外围器件而设计的一种可编程定时器/计数 器。它内含三个彼此独立的 16 位计数器，每个计数器的计数频率可达 2MHz。 所有的工作方式都是可编程的，其功能由

21、多个通用的定时器元件实现的。这些 定时元件可被系统软件看作为一系列的 I/O 口，其中三个口是计数器，第四个 口是针对工作方式编程用的控制器寄存器。 选择输入端、通常接到 CPU 的、地址线上，信号可直接接 1 A 0 A 1 A 0 A _ CS 到 74LS138 译码器的输出。8253 的全部功能是通过软件编程设定的。CPU 必 须送出一组控制字符，将 8253 的每个计数器都预置成要求的方式和数值。预置 之前任何计数器的工作方式、计数初值和输出都是不确定的。这些控制字规定 工作方式、装入顺序，并选择用二进制或 BCD 码计数。 在本设计中，8253 用于数字测速及数字触发移相，其中计数

22、器 2 用于实现 角移相定时，当角移相定时时间存入 8253 定时器后，定时器开始工作，当 定时时间到，其输出上升沿直接开始触发闸门 74LS175，使原已等待在 2 OUT D 端的触发字码传送到 Q 端，经光电隔离、脉冲功放后触发对应的可控硅。 计数器 1 和计数器 0 分别对光电脉冲发生器输出的脉冲数和高频脉冲的 1 m 个数进行计数。8253 与 CPU 的连线见附图。 2 m 1.9 ADC0809 ADC0809 用于将电枢电流转换成数字量，为了检测电流，本系统选用了 d I 交流互感器作检测元件，这是由于交流互感器能够准确反映主电路的电流，又 能使控制电路与主电路隔开，减少了干扰

23、。由交流互感器检测到的三相交流电 经三相桥式整流、电容滤波、电阻分压可得到 05V 的直流电压信号，采样电 路如图 1 所示： D3 D2 D1 D4 D5D6 C A BC 0 IN 图 1 采样电路 由于只采样电流，仅用通道，因此将 A、B、C 三管脚接地。启动 0 IN 信号 SATRT 和 ALE 由输出脉冲信号启动，转换结束信号 EDC 直接与 1 PC 8259 的相连，转换结束时，EDC 输出高电平信号，向 8259 申请中断， 1 IRQ CPU 响应中断后，在中断服务程序中读取转换数据（即采样的电流值） 。 第二章第二章 数字化直流电机双闭环调速系统数字化直流电机双闭环调速系

24、统 2.1调速系统的硬件组成及工作原理调速系统的硬件组成及工作原理 该系统的主电路是三相全控桥，直流电机为 1.5KW，8.7A，1500r/min。可 控硅触发脉冲的产生和移相由微机控制并直接输出，经功放电路后送至可控硅 的门极，这就构成了高分辨率的数字触发器。转速检测采用数字测速器，它将 与电机联轴的光电脉冲发生器输出的脉冲数，送入微机计算后得到转速值。 A/D 转换器芯片 0809 用于将电枢电流的整流值转换为数字量，定时器芯 d I 片 8253 用于数字测速和数字触发移相，I/O 接口芯片 8255 用于输出可控硅触发 信号和保证系统与电源的同步。 本设计的系统原理图如图 2 所示：

25、 图 2 数字化直流电机双闭环调速系统原理图 2.1.1 高分辨率数字触发器高分辨率数字触发器 要提高控制系统的控制精度，必须相应地提高数字触发器的精度。采用 16 位定时器对可控硅进行准确地触发，触发器采用硬件立即触发方式。 1同步电路 主变压器与同步变压器均接成 Y/Y-12 接法，同步电压经二级 RC 滤波以滤 除电源中的干扰，并实现的相移。同步电路一方面将每两个相邻的自然换相 90 点之间的电源状态用数字量、来表示，供微机分配触发脉冲时参考， 1 S 2 S 3 S 另一方面在边沿与自然换相点对齐的方波的边沿处产生同步中断脉 321 SSS 冲，于是在电源的每个自然换相点向 8259

26、提出中断申请，使微机的触发操作与 电源同步。CPU 响应中断后，根据所求得的角及电源状态定时定相输出触发 脉冲。同步电路原理图如图 3。 图 3 同步电路图 2移相角的定时 为简化结构，本系统仅扩展了一片 8253 定时器，它有三个 16 位定时器， 数字触发器只用其中之一实现角的移相定时，同时配合可控硅触发字码表， 完成对主控电路的三相全控桥 6 组可控硅的控制。 移相控制时，将的角移相范围划分为三段：； 16020 6020 ；，并将转换为（） 。并设段标 12060 160120 600 志 H（其中 H=0，1，2） 。于是，无论处于哪一段，8253 对的移相定时都 只需要对定时即可，

27、定时起点为各自然换相点，再根据 H 段标志去触发对应 的可控硅即得要求的移相角。这样，8253 最长延时为 3.33ms（） ，各相触 60 发脉冲的延时在时间上不重迭。当选取 8253 的时钟频率为 1.19MHz（由 PCLK 经二分频）时，触发器的分辨率便高达： 位/015 . 0 60 1033 . 3 1084. 0 60 1033 . 3 1 3 6 3 f 而定时器预置时间常数 TD 与的关系为： TD= 6 3 66 601084 . 0 1033 . 3 （其中） Mf19 . 1 11 1084 . 0 6 可控硅触发字码表如表 2 所示，其中约定：“1”为触发对应的可控硅

28、， “0”为不触发。触发信号由扩展的 8255PA 口输出。与该表对应的主电路三相 全控桥电路如下图。 表 2 可控硅触发字码表 电源状态PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0 S1 S2 S3K6 K5 K4 K3 K2 K1 触发字码 应触发的 可控硅 0 1 11 1 0 0 0 030HK5 K6 0 0 11 0 0 0 0 121HK6 K1 1 1 10 0 0 0 1 103HK1 K2 1 0 01 1 0 1 1 006HK2 K3 1 1 00 0 1 1 0 00CHK3 K4 0 1 00 1 1 0 0 018HK4 K5 0 1 11 1 0 0 0 03

29、0HK5 K6 0 0 11 1 0 0 0 021HK6 K1 图 4 三相全控桥电路图 单定时器对三相全控桥触发的原理如下：当某一自然换相点到来时，比如 图 5 中的 d 点，此时=110，若，则=，H=0，应触通的 321 SSS 6020 可控硅为和，对应表 2 中的=110 行；但若，则= 3 K 4 K 321 SSS 12060 -，H=1，应触通的可控硅为和，对应表 2 中的=110 行的上 60 2 K 3 K 321 SSS 面一行；又若，则=-，H=2，应触通的可控硅为和 160120 120 1 K ，对应表 2 中的=110 行的上面二行。 2 K 321 SSS 从

30、上面的分析可得出这样的规律：当自然换相点到来时，微机读取电源状 态。将表 2 中对应那一行作为基本行 M，然后根据给定的求得其所在的 321 SSS 段号 H，于是实际应输出的触发字码所在的行应为基本行 M 上移 H 行，定时器 延时为=-H。 60 图 5 电源状态及触发波形图 3触发脉冲的输出 本触发器采用了两片 74LS175 四 D 触发器作触发信号闸门，实现硬件立即 触发，触发脉冲宽度由 74LS123 单稳态电路控制，移相定时器 8253 工作方式 0，当其延时结束时，其输出上升沿直接开启触发闸门 175，使原已等待在 D 端 的触发字码传送到 Q 端，经光电隔离、脉冲功放后触发对

31、应的可控硅。当触发 闸门复位时，其 Q 端为“1” ，6 块触发功放板上的光耦 TIL113 截止，导 2 F 1 T 通，于是脉冲功放管 3DK9 均处于截止状态，无触发脉冲输出。当移相延时结 束需输出触发脉冲，开放，其中必有两位为“0” ，于是对应的光耦导 2 F 50 QQ 通，截止，脉冲功放管 3DK9 导通，触发脉冲经脉冲变压器输出到相应的可 1 T 控硅。 图 6 脉冲功放电路图 2.1.2 高精度数字测速器高精度数字测速器 测速装置属于电机调速系统中的速度闭环。转速检测的精度和快速性对整 个控制系统的静、动态指标影响极大。该装置使用每转 1024 线的脉冲发生器作 为转速传感器，

32、它产生的脉冲列频率与电机转速有固定的比例关系。微机对该 频率按 M/T 法进行处理后，便可在较宽的速度范围内获得高精度和快速响应的 数字测速值。 1M/T 法测速原理 该法是在对光电脉冲发生器输出的脉冲数进行计数的同时，对高频脉冲 1 m 的也进行计数。反映转角（） ，反映测速时间，通过计 2 m 1 m1024/360 1 m 2 m 算可得转速值 n。其原理如图 7 所示： 图 7 M/T 测速法原理示意图 其中，测速时间由脉冲发生器的脉冲来同步，即等于个脉冲周期。设从 d T d T 1 m 图上 a 点开始，计数器分别对和计数，到达 b 点时，预定的测速时间 1 m 2 m 到，微机发

33、出停止计数指令，但由于不一定恰好等于整数个脉冲发生器的 C T C T 脉冲周期，所以计数器仍对高频脉冲计数，直到 c 点时，才由脉冲发生器产生 脉冲的上升沿使计数器停止。这样，就代表了个脉冲周期的时间。设高频 2 m 1 m 脉冲的频率为，脉冲发生器每发出 P 个脉冲，电机的转速 n 应计算为： f （r/min） 2 1 2 1 2 1 60 60 1 m m k pm fm mTp m n 其中：表示多少转； p m1 表示所花时间； f m mT 2 2 60 表示。分秒 60 1 1 在本系统中，由于=2MHz，p=1024，所以转速计算式应为： f （r/min） 2 1 5 .

34、117187 m m n 在低速测量时，为了在短时内获得更高的精度，将光电脉冲发生器输出相 位上互差的两路矩形波经过 4 倍频处理（原理和边沿检测器同）后再送至 90 8253。则： （r/min） 2 11 2 29297 4 1 60 m m p m m f n 其中：1/4 为 1/4 转，即。 90 2测速硬件电路 8253 的两个计数器分别对和计数，D 触发器用来使的计数与脉 1 m 2 m 1 F 2 m 冲发生器的脉冲同步，由于 8253 为负沿计数，故用反相器 G。启动测速和停止 信号由 8255 的引脚控制。 2 . 1 P 测速脉冲的 4 倍频电路及其对应波形如图 8，光电

35、脉冲发生器由在相位上 互差的 A、B 两路矩形波信号输出，A、B 两路波形经异或门后可得如图 90 1 G C 点所示的 2 倍频波形，再由组成一个边沿检测器，将 C 点的 2 倍 211 GCR、 频波形的上升沿和下降沿检测出来，便得到了 D 点的 4 倍频波形。 (a) 4 倍频电路图 (b) 4 倍频电路波形图 图 8 4 倍频电路及其波形图 2.2 控制系统软件设计控制系统软件设计 该系统用 8088 替代了直流电机双环调速装置中的电流和转速控制器以及 6 路触发脉冲发生电路。整个控制程序由主程序、中断服务程序、PI 运算程序及 各种辅助程序组成，程序总长4K 字节，运行一遍的时间3.

36、33ms。 控制系统采用二级中断分时控制方式，8279 的人机通讯中断服务安排为低 优先级，同步中断服务程序为高优先级。 同步中断由同步脉冲信号每 3.33ms 向 CPU 发出一次申请，这是为了使同 步脉冲信号与主电路的线电压保持严格的同步关系。同步中断服务程序的主要 功能是：电流反馈信号采样、转速环 PI 运算、控制移相角的增量的时间 量化，认相及判定下一拍应送触发脉冲的可控硅组号等等。其功能流程图如图 9： 图 9 同步脉冲外部中断服务程序 电流环的采样间隔为 3.33ms，电流环每运算 3 次，转速环就要进行一次采 样和运算，所以转速环的采样周期应为 10ms。在转速环采样时，中断服务

37、程序 要从 8253 定时器读入相应的测量值，并进行 M/T 测速法计算，计算结果在与 转速给定值相比较后，送入 PI 运算子程序进行电流环给定值的运算和量化。 图 10 不同相判断处理引起的程序时差 由同步中断服务程序流程图可知，因为 8088CPU 在响应外部的同步中断后 要进行认相处理，而执行 A 相同步中断服务的时间要比 B 相和 C 相的对应时 3 t 间和短，即使是同一相，也不能保证每次采样后执行中断服务程序的时间 2 t 3 t 都完全相同。这样就会造成 A、B、C 三相在处理认相后发出控制移相角的实 际时间起点、各不相同，从而使主电路各可控硅的实际控制移相角 A B C 有所差

38、异，如图 10 所示。为了解决这一问题，可以使每次同步中断处理后计 算出的角推迟一拍发出。以 C 相为例，设计算后得到控制移相角的对应时 间为 T，由于同一相的两个同步脉冲间隔时间为 20ms，所以下一拍 C 相的同步 脉冲从点起要经过（20ms-）的时间 T6 才能到来，因此 C 相下一拍实际发 C 1 t 出控制移相角的时间应取为（T+20ms-） 。同理，B 相和 A 相也需相应处理。 1 t 为此，在同步中断服务程序中要设定一个定时器，程序开始时读取初值，中断 服务程序结束时再读终值，从而计算得到执行该次中断服务程序所耗的实际时 间、或。考虑到电机的电磁时间常数和机电时间常数一般分别为

39、数 10ms 1 t 2 t 3 t 和数百毫秒，控制作用迟后一拍执行在理论上和实际应用中都是可行的。 电流环和转速环的数字 PI 运算都以差分方程形式实现，其输出经折算量化 变为与控制移相角所对应的时间。为了提高控制精度，程序中乘除可采用 T 16 位运算，加减法可采用 32 位运算。 由于整个系统实现了数字化控制，所以能方便地通过软件引进各种特殊的 控制方式。在电机起动时，通过程序的判断可使转速环 PI 数字控制器实现积分 分离，直接进行大比例环节的运算、保证电流环的给定立即达到最大值，从而 使起动电流稳定在最大允许值上，实现快速起动。又如，在程序中设定零电流 比较值与电流反馈信号进行比较

40、，以判别电枢电流是否继续，在电流断续时自 动将电流环的数字 PI 运算改为积分运算，并直接修改相应控制参数，从而使控 制系统进入自适应控制的模式，提高动态品质因素。 由于大部分的控制任务都已由中断服务程序完成，所以该系统控制软件中 的主程序只需完成初始化工作和部分故障检测报警任务。 为了在软件设计中增强程序的检错和抗干扰能力，程序设计时采取了以下 措施： 1程序对输入输出非常量的检错。在操作人员由于失误从键盘输入了 超出规定范围的转速给顶值或其它有关控制参数时，控制程序能够 通过判断及时发现，一面用显示器给出“出错标志” ，一面由 8088 输出专门信号，断开主电路，使电机自动停止运行。 2程

41、序运行监视器（WATCHDOG） 。在主程序中建立纯软件的 WATCHDOG 系统，使用定时器中断方式，WATCHDOG 的建立 过程与其它资源的初始化一起进行，并设其定时时间为 30ms。为 此，在同步中断服务程序中要安排每 3.3ms 对 WATCHDOG 的清 零一次。 应该提出的是，在建立定时器中断方式的纯软件 WATCHDOG 系统后， 8279 键盘/显示器接口芯片与 8088 之间的联系应该由中断方式为查询方式。 复习题复习题 1本设计中 74LS245 是什么？其作用是什么？ 2请画出一个边沿检测器电路图并说明其原理。 3微机控制系统复位时，8088 的 CS 和 IP 处于什

42、么状态？ 4同步变压器为什么与主变压器一样接成 Y/Y-12 型？ 58253 定时器最长定时时间为多少？由什么决定？ 6i8259 初始化需要设置哪两类控制字？ 7说明接口在微机控制系统中的地位及作用。 8说明 8279 的主要功能。 9本设计使用了哪两片存储器，各起什么作用？ 10 若 8255 的片选端地址是 13H，请问 8255 的其它端口地址是多少？ 11 若中断类型为 10，则中断服务程序的入口地址在中断向量表的哪些单元内？ 12 本设计采用 8088 的哪种组态，如何实现？ 13 8088 中 ALE 的作用是什么？本设计中它与什么相连？ 14 若 8253 为计数器，则能计的

43、最大数是多少？（从 BCD 码和十六进制分别 说明） 15 简述 9259 的主要功能。 16 本设计中 8253 起什么作用？ 17 本设计中 8253 的地址是多少？各个端口的地址是什么？ 18 说明 8255 的主要功能。 19 说明采用微机控制的优点？ 20 本设计中，8279 的频率是多少，如何实现的？ 21 微机双闭环调速系统中 8088 如何知道电源状态的？ 22 微机控制的数字触发系统有何优点？ 23 微机双闭环调速系统中 A/D 转换芯片 0809 的功能是什么？ 24 8255 的工作方式有哪些？ 25 整流电路中 R 和 C 的作用是什么？ 26 本系统中，时钟发生器的功能是什么？ 27 微机双闭环调速系统硬件部件中主要包括哪三个？ 28 请画出一个高频滤波电路。 29 双闭环控制系统的优点是什么？ 30 微机系统接到外设中断请求后如何得到中断服务程序的入口地址？ 31