第四章常用控制程序设计

1、 第四章 常用控制程序设计74LS065V+D0D1D2D4D3D5CPUD6D7发光二极管报警驱动电路 SEL2SEL1OSC2OSC1KD9561VDDVSS270K 83 4.5VBAOSC2OSC1SEL2SEL1VDDVSSOUT(a) 芯片图(b) 接线图图8-18 KD-9561芯片的外形和接线图ebc3109ebcRKD-9561芯片的外行和接线图芯片的外行和接线图 声音报警驱动电路 模拟声SEL1选声平电 SEL2选声平电机器声空VDD警备声VDDVSS救护车声VSSVSS消防车声空VSS8位点阵式串行LCD字符显示器 RC 振 荡电路键 盘 34 话 筒扬声器 PIC16C

2、62单片机ISD33240语音录 放芯片图 8-19 语音芯片与单片机的连接框图 语音芯片与单片机的连接框图语音芯片与单片机的连接框图 语言报警驱动电路 上下限报警处理程序设计 n报警程序主要有以下几个步骤组成：n（1）采样被测参数。n（2）比较采样值和给定的上下限。n（3）根据比较结果执行相应的处理程序。返回本章首页锅炉三冲量调节系统被测值( X )越上限报警越下限报警复限复限时间（kT）O O上限报警值XH下限报警值XL图 8-15 越限报警范围eeee 越限报警范围越限报警范围 开 始取 上 限 值越 上 限 否 ？取 上 限 复 位 值复 位 上 限 否 ？取 下 限 值越 下 限 否

3、 ？取 下 限 复 位 值复 位 下 限 否 ？返 回输 出 声 、 光 报 警 信 号越 上 限 标 志 置 位 （ = 1 ）输 出 声 、 光 报 警 信 号YNYNYN越 上 限 标 志 清 零 （ = 0 ）撤 消 声 、 光 报 警 信 号越 下 限 标 志 置 位 （ = 1 ）越 下 限 标 志 清 零 （ = 0 ）撤 消 声 、 光 报 警 信 号NY图 8 -1 6 越 限 报 警 程 序 流 程 图 开关量开关量的的输出输出接口技术接口技术 微型计算机控制系统组成微型计算机控制系统组成图图1-1 微型计算机控制系统原理图微型计算机控制系统原理图 数据缓冲、地址译码、控制

4、逻辑 微 型 计 算 机 工 业 现 场 设 备 输出锁存器 输入缓冲器 输入调理 输出驱动 典型的开关量输入输出通道结构图典型的开关量输入输出通道结构图 4.2.1 光电隔离技术n1.光电隔离技术和器件光电隔离技术和器件n (a)二极管二极管型(b)二极管晶体管型(c)二极管达林顿管型路电离隔合耦电光3-4图递传相同量字数递传相反量字数+5V+5V+5V+5Vccee+-D7D074LS273数据缓冲器选 通 脉 冲b (a (D7D074LS273数据缓冲器选 通 脉 冲4.2.2 继电器输出接口技术D DL LK K控控制制电电流流外外部部设设备备线线圈圈铁铁芯芯触触点点衔衔铁铁4.2.

5、3 固态继电器过零检测电路可使交流电压变化到零状态附近时让过零检测电路可使交流电压变化到零状态附近时让电路接通，电路接通以后，由触发电路给出晶闸管电路接通，电路接通以后，由触发电路给出晶闸管器件的触发信号。器件的触发信号。交流交流固态继电器固态继电器R1R2RLCSCRI/O接口+5V1过零检测触发电路交流电源DR1R2RLCSCRI/O接口+5V1过零检测触发电路交流电源D4.2.4 大功率场效应管4.2.5 可控硅接口技术n 晶闸管又称可控硅（晶闸管又称可控硅（SCR），），是是一种大功率的半导体器件，具有用小一种大功率的半导体器件，具有用小功率控制大功率、开关无触点等特点，功率控制大功率

6、、开关无触点等特点，在交直流电机调速系统、调功系统、在交直流电机调速系统、调功系统、随动系统中应用广泛。随动系统中应用广泛。+5V6047180400470.01FT2GT1KSMOC3041220V图图 4-11 双双向向晶晶闸闸管管输输出出驱驱动动电电路路RLDi4.2.6 电磁阀接口技术 开关量输出隔离电路开关量输出隔离电路803133 392827262516&CP74LS273SN75452V7V0J7J0J1J2. .+5V 电机控制程序设计 n 中小功率直流电机调速原理 n 开环脉冲调速系统 n 带方向控制的脉冲调速系统 返回本章首页3.10.1 中小功率直流电机调速原理

7、 n设电机在恒定电压下的转速为Vmax，控制信号的占空比D= t /（其中t代表通电时间，代表脉冲周期），则电机的的转速和控制信号的关系可用如下公式表示：n V=VmaxD （3-10）返回本节3.10.2 开环脉冲调速系统 n1. 开环脉冲调速系统原理n开环脉冲调速系统的原理如图3-40所示。图3-41是一个单片机控制的开环脉冲调速系统示意图。+5VVCCPA1PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA0PB7PC5P0.0 0.7AD0 7GDPWM电机80318155n2. 开环脉冲调速系统程序设计n脉冲宽度的调制可通过软件延时法实现。n设定图3-41中8155的地址为7F00H，PA、P

8、C口为基本输入口，PB口为基本输出口。则调速系统的软件延时法程序流程图如图3-42所示。开 始启动电机否？8155初始化启动电机读开关数停止运行否？延时1延时2关断电机是是否否返 回取正转模型起始地址检测控制标志位软件延时法的程序清单： nMOVDPTR,#7F00H；设置8155命令寄存器地址nMOV A,#06H nMOVXDPTR,A；设置PA、PB、PC口的工作方式nMOV DPTR,#7F03H；指向PC口nCHECK:MOVXA,DPTR；检测是否启动电机nJNBACC.5，CHECK；继续检测nTURN:MOV DPTR,#7F01H；设置PA口地址nMOVXA,DPTR；读开关

9、数NnMOVB,A；保存NnINCDPTR；指向PB口nMOV A,#80H；启动电机nMOV A,B；延时N个单位时间 nMOV R7,AnDELA1:ACALLDELAY nDJNZR7,DELA1nMOV A,#00H；输出停止脉冲nMOVXDPTR,A nMOV A,B nCPL A；求nMOV R7,A ；延时个单位时间nDELA2:ACALLDELAYnDJNZR7,DELA2nINCDPTR；指向PC口 nMOVXA,DPTR ；检测是否停止运行nJBACC.5 TURN；继续运行，转TURNnOFF:RET ；停止运行 返回本节3.10.3 带方向控制的脉冲调速系统 n在很多场

10、合下，不仅要求电机能够正向旋转，而且还能反向旋转。电机旋转方向控制原理图如图3-43所示。 +A+-DCS1S4S2S3MOTOR SERVO.-n由图3-43可以看出，当开关S1和S4闭合时，电机正向旋转；开关S2和S3闭合时，电机反向旋转；开关S3和S4闭合时，电机绕组被短路处于刹车状态；所有开关都打开时，电机处于自由滑行状态。电机的工作状态真值表如表3-6所示。n双向电机控制系统原理图如图3-44所示。+AMOTOR.-IGBTIGBTIGBTIGBT光电隔离P1.0P1.2P1.3P1.1+28Vn双向电机的脉冲调速控制，首先要判断电机的旋转方向，根据要求的方向输出相应的控制代码，然后

11、再进行脉冲宽度调速控制。控制程序流程图如图3-45所示。返回本节开 始取运行状态控制代码正转否？取正转模型起始地址取反转模型起始地址反转否？刹车否？取刹车代码输出刹车代码输出控制代码延时1输出滑行控制代码延时2返 回是是是否否否3.11 步进电机控制 n3.11.1 步进电机的工作原理 n3.11.2 步进电机控制系统 n3.11.3 步进电机控制程序的设计 返回本章首页3.11.1 步进电机的工作原理 n步进电机的结构原理图如图3-46所示。 AABBCC返回本节3.11.2 步进电机控制系统 n典型的步进电机控制系统如图3-47所示。脉冲发生器脉冲分配器功率放大器步进电机负载方向控制n如果

12、用软件代替脉冲发生器和脉冲分配器，就可以根据系统需要通过编程的方法在一定的范围之内任意设定步进电机的转速、旋转角度、转动次数和控制步进电机的运行状态。利用单片机控制步进电机可以大大简化控制电路，降低成本，提高系统的可靠性和灵活性。典型的微机控制步进电机的系统原理框图如图3-48所示。 CPU接口驱动器步进电机负载n利用微机现对步进电机的控制，必须解决以下两个问题：脉冲序列的形成2. 步进电机旋转方向控制 1.在微机控制系统中，延时可通过软件或定时器实现。利用软件形成脉冲序列的程序流程图如图3-49所示。n利用软件形成脉冲序列的程序清单： nPULSE_S: MOV R7,#NUM；设定脉冲个数

13、nPUSH A；保护现场nPUSH PSWnLOOP:SETB P1.0；输出高电平nACALLDELAY1；延时nCLRP1.0；输出低电平nACALLDELAY2；延时nDJNZ R7,LOOP；R70，继续输出脉冲 nPOPPSW ；恢复现场nPOP AnRETn利用定时器形成脉冲序列的程序流程如图3-50所示。 开 始设值高电平延时计数初值设置脉冲个数输出高电平启动计时允许定时器中断开中断设置定时器工作方式中断等待开 始输出高电平否？加载低电平延时计数初值禁止定时器中断输出低电平输出信号反相加载高电平延时计数初值脉冲数够否？返 回否否是是 （a）主程序）主程序 （b）定时器中断服务程序

14、）定时器中断服务程序2. 步进电机旋转方向控制 n（1）三相单三拍方式：正向旋转，通电顺序为 ABCA；n 反向旋转，通电顺序为 ACBA。n（2）三相双三拍方式：正向旋转，通电顺序为 ABBCCAAB；n 反向旋转，通电顺序为 ABCABCAB。n（3）三相六拍方式： 正向旋转，通电顺序为 AABBBCCCAA；n 反向旋转，通电顺序为 CACBCBABA。步进电机的旋转方向控制方法： n（1）用单片机的一位输出口控制步进电机的一相绕组，例如，可以用P1.0、P1.1、P1.2分别控制A相、B相和C相绕组。n（2）根据步进电机的类型和控制方式找出相应的控制模型。n（3）按照控制方式规定的顺序

15、向步进电机发送脉冲序列，即可控制步进电机的旋转方向。n上述三种控制方式的数序模型如表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节3.11.3 步进电机控制程序的设计n三相单三拍控制程序流程图如图3-51所示。 三相单三拍控制程序清单： nT_CON:PUSH A；保护现场 nPUSH PSW nMOV R7,#N；设定控制步数n nJNBFLAG,LEFT ；判断旋转方向 nRIGHT:MOV R0,RM；正转模型起始地址 nAJMP ROTATE nLEFT:MOV R0,LM nROTATE:MOV A,R0；取第一拍控制模型 nMOV P1,A；输出第一拍控制模型

16、nACALLDELAY1；延时 nINC R0nMOV A,R0；取第二拍控制模型 nMOV P1,A；输出第二拍控制模型nACALLDELAY1；延时 nINCR0 nMOV A,R0；取第三拍控制模型 nMOV P1,A；输出第三拍控制模型 nACALLDELAY1；延时 nDJNZ R7,ROTATE ；未走完要求的步数，继续nPOPPSW ；恢复现场 nPOPA nRET；返回 n三相六拍控制程序流程图如图3-52所示。开 始设置定时器计数初值 正转否？设置控制步数取正转模型起始地址中断等待启动计时允许定时器中断开中断设置定时器工作方式取反转模型起始地址否是开 始取控制模型是控制模型结束标志否?步数够否？输出控制模型保护现场指向下一控制模型恢复模型起始地址恢复现场禁止定时器中断关中断否否是是返 回 （a） 主程序流程图主程序流程图 （b） 定时器中断服务程序定时器中断服务程序三相六拍控制程序中断服务程序清单: nINTT0:PUSH A