直流電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制

1、計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)設(shè)計(jì)結(jié)題論文直流電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制設(shè)計(jì)學(xué) 院: 自動(dòng)化學(xué)院 姓 名: 學(xué) 號(hào): 專(zhuān)業(yè)班級(jí): 09 級(jí)自動(dòng)化 指導(dǎo)老師:時(shí)穎重慶大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院重慶大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2012 年 09 月直流電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)摘要摘要在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，電機(jī)轉(zhuǎn)速控制占有至關(guān)重要的作用，其控制算法和手段有很多，模擬PID控制是最早發(fā)展起來(lái)的控制策略之一，長(zhǎng)期以來(lái)形成了典型的結(jié)構(gòu)，并且參數(shù)整定方便，能夠滿(mǎn)足一般控制的要求，但由于在模擬PID控制系統(tǒng)中，參數(shù)一旦整定好后，在整個(gè)控制過(guò)程中都是固定不變的，而在實(shí)際中，由于現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)參數(shù)、溫度等條件發(fā)生變化，使系統(tǒng)很難達(dá)到最佳的控制效果，因此

2、采用模擬PID控制器難以獲得滿(mǎn)意的控制效果。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與智能控制理論的發(fā)展，數(shù)字PID技術(shù)漸漸發(fā)展起來(lái)，它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)模擬PID所完成的控制任務(wù)，而且具備控制算法靈活、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用面越來(lái)越廣。本設(shè)計(jì)以上面提到的數(shù)字 PID 為基本控制算法，以計(jì)算機(jī)硬件 PD-32E 為控制核心，產(chǎn)生占空比受數(shù)字 PID 算法控制的 PWM 脈沖實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。同時(shí)利用霍爾傳感器將電機(jī)速度轉(zhuǎn)換成脈沖頻率反饋到單片機(jī)中，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，達(dá)到轉(zhuǎn)速無(wú)靜差調(diào)節(jié)的目的。在系統(tǒng)中采數(shù)碼管和 44 鍵盤(pán)作為人機(jī)交互界面，啟動(dòng)后可以通過(guò)顯示部件了解電機(jī)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速。該系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單，反應(yīng)靈敏，具有很強(qiáng)的抗干

3、擾能力。關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：運(yùn)動(dòng)控制、PID、計(jì)算機(jī)硬件目錄引言引言.11 小組分工小組分工.22 模型建立模型建立.22.1 設(shè)計(jì)要求.22.2 設(shè)計(jì)報(bào)告要求.34 構(gòu)建系統(tǒng)的器件構(gòu)建系統(tǒng)的器件.44.1 8254 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器.44.1.1 8254具有以下基本功能.44.1.2 8254的工作方式.44.1.3 8254內(nèi)部寄存器各位的定義及初始化的編程方法.54.1.4 8254定時(shí)/計(jì)數(shù)器原理圖和發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)原理圖.54.2 8254 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器.54.2.1 8255的工作方式.64.2.2 8255并口模塊原理圖.64.3 8259 中斷控制器 .74.3.1 8259各引

4、腳定義.74.3.2 8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu).84.4 AD574.85 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及總設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及總設(shè)計(jì)方案.105.1 關(guān)鍵問(wèn)題.105.2 總設(shè)計(jì)思路及方案.105.3 霍爾元件測(cè)速模塊 .115.4 4*3 小鍵盤(pán)原理圖.135.5 主程序設(shè)計(jì).135.6 設(shè)計(jì)進(jìn)度的具體安排和記錄 .156 硬件連接及系統(tǒng)電路圖硬件連接及系統(tǒng)電路圖 .156.1 硬件連接.156.2 系統(tǒng)硬件連接圖.16心得體會(huì)心得體會(huì).16付 攀 20095077 .16明柯辰 20095087.17金智 20095084.18邱 寧 20095089 .19參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).20附附 1：程序流程圖：程

5、序流程圖.22附附 2：程序清單：程序清單 .27計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)1引言由于直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。從控制的角度來(lái)看，直流調(diào)速還是交流拖動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。早期直流電動(dòng)機(jī)的控制均以模擬電路為基礎(chǔ)，采用運(yùn)算放大器、非線(xiàn)性集成電路以及少量的數(shù)字電路組成，控制系統(tǒng)的硬件部分非常復(fù)雜，功能單一，而且系統(tǒng)非常不靈活、調(diào)試?yán)щy，阻礙了直流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍的推廣。隨著單片機(jī)技術(shù)的日新月異，使得許多控制功能及算法可以采用軟件技術(shù)來(lái)完成，為直流電動(dòng)機(jī)的控制提供了更大的靈活性，并使系統(tǒng)能達(dá)到更高的性能。采

6、用單片機(jī)構(gòu)成控制系統(tǒng)，可以節(jié)約人力資源和降低系統(tǒng)成本，從而有效的提高工作效率。 目前，直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)數(shù)字化已經(jīng)走向?qū)嵱没?，伴隨著電子技術(shù)的高度發(fā)展，促使直流電機(jī)調(diào)速逐步從模擬化向數(shù)字化轉(zhuǎn)變，特別是單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使直流電機(jī)調(diào)速技術(shù)又進(jìn)入到一個(gè)新的階段，智能化、高可靠性已成為它發(fā)展的趨勢(shì)。本次項(xiàng)目的設(shè)計(jì)是在 PD-32E 對(duì)直流電機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)和改進(jìn)的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，使學(xué)生能夠?qū)纹瑱C(jī)有進(jìn)一步的了解，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立的進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試。系統(tǒng)中通過(guò)單片機(jī)對(duì)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制和轉(zhuǎn)化，并在 8 位數(shù)碼管上進(jìn)行顯示，方便人們的控制檢測(cè)，運(yùn)用PID 調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的閉環(huán)調(diào)速，同時(shí)

7、在電機(jī)的上電轉(zhuǎn)動(dòng)中，對(duì)電機(jī)進(jìn)行過(guò)電保護(hù)，使電機(jī)可以良好的進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)21 小組分工整個(gè)課程設(shè)計(jì)從拿到課題到完成基本功能、添加優(yōu)化方案、最終形成課程設(shè)計(jì)報(bào)告，小組成員始終活躍在各自的崗位，有條不紊的完成分配給各自的任務(wù)，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程大家都全程參與，沒(méi)有一個(gè)人缺席。綜合小組各成員從編程能力、資料收集整理能力、組織協(xié)調(diào)能力、文書(shū)編寫(xiě)能力等方面進(jìn)行如下分工：學(xué)號(hào)分工項(xiàng)目付攀20095077顯示與處理、顯示子程序的編寫(xiě)和調(diào)試；標(biāo)度變換程序的編寫(xiě)調(diào)試，輔助整體程序的調(diào)試明柯辰20095087鍵盤(pán)掃描程序及各鍵功能子程序的編寫(xiě)調(diào)試，均值濾波程序的編寫(xiě)，輔助報(bào)告的完成金智20095084

8、AD 轉(zhuǎn)換程序，初始化 8254、8255、8259 子程序的編寫(xiě)，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的編寫(xiě)邱寧20095089主程序的設(shè)計(jì)，控制算法程序，終端相關(guān)的程序設(shè)計(jì)，PWM 波的生成程序，及整個(gè)程序的調(diào)試2 模型建立2.1 設(shè)計(jì)要求 （1）已知參數(shù)和設(shè)計(jì)要求 1.用 PD-32E 實(shí)驗(yàn)裝置產(chǎn)生 PWM 方波調(diào)制直流電機(jī)以一定速率選裝，認(rèn)為給一個(gè)虛度漂移，霍爾原件測(cè)出速度并根據(jù) PID 算法跟蹤校正速度漂移。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)32.要求用 LED 或 LCD 實(shí)時(shí)顯示電機(jī)速度。3.要求在 10 秒內(nèi) PID 算法糾正速率漂移。 （2）實(shí)現(xiàn)方法 采用 PD-32E 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)2.2 設(shè)計(jì)報(bào)告要求1）明確

9、每位組員的詳細(xì)分工。2）在上述設(shè)計(jì)主要內(nèi)容的基礎(chǔ)上，本組討論整理出系統(tǒng)的詳細(xì)操作說(shuō)明。3）詳細(xì)描述自行完善和優(yōu)化的系統(tǒng)功能以及設(shè)計(jì)方案。4）給出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和意見(jiàn)、軟件設(shè)計(jì)方案。5）畫(huà)出各軟件模塊的程序流程圖。6）列出加上必要注釋的程序清單。7）每位組員根據(jù)自己承擔(dān)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)過(guò)程，寫(xiě)出心得體會(huì)。8）所有組員在任務(wù)書(shū)上簽名，將任務(wù)書(shū)裝訂在報(bào)告首頁(yè)。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)44 構(gòu)建系統(tǒng)的器件4.1 8254 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8254 內(nèi)部有 3 個(gè)獨(dú)立的 16 位計(jì)數(shù)器，每個(gè)計(jì)數(shù)器有 6 種工作方式，計(jì)數(shù)的數(shù)制可以是二進(jìn)制數(shù)或 BCD 碼數(shù)，每個(gè)計(jì)數(shù)器允許的最高計(jì)數(shù)頻率 10MHZ。 825

10、4 是 8253 的改進(jìn)型，因此它的操作方式以及引腳與 8253 完全相同。主要不同點(diǎn)是 8253 的最高計(jì)數(shù)頻率只為 2MHZ，且 8254 比 8253 多了一個(gè)讀回命令，這個(gè)命令可以使 3 個(gè)通道的計(jì)數(shù)值和狀態(tài)信息都鎖存，而這在 8253 中需寫(xiě)入 3個(gè)命令。4.1.1 8254 具有以下基本功能1）有 3 個(gè)獨(dú)立的 16 位計(jì)數(shù)器。2）每個(gè)計(jì)數(shù)器可按二進(jìn)制或十進(jìn)制（BCD）計(jì)數(shù)。3）每個(gè)計(jì)數(shù)器可編程工作于 6 種不同工作方式。4）8254 每個(gè)計(jì)數(shù)器允許的最高計(jì)數(shù)頻率為 10MHz（8253 為 2MHz） 。5）8254 有讀回命令，除了可以讀出當(dāng)前計(jì)數(shù)單元的內(nèi)容外，還可以讀出狀態(tài)寄

11、存器的內(nèi)容。6）計(jì)數(shù)脈沖可以是有規(guī)律的時(shí)鐘信號(hào)，也可以是隨機(jī)信號(hào)。計(jì)數(shù)初值計(jì)算公式為： 定時(shí)時(shí)間=CLK 時(shí)鐘周期計(jì)數(shù)初值 N。4.1.2 8254 的工作方式1）方式 0：計(jì)數(shù)到 0 結(jié)束輸出正躍變信號(hào)方式。 2）方式 1：硬件可重觸發(fā)單穩(wěn)方式。3）方式 2：頻率發(fā)生器方式。4）方式 3：方波發(fā)生器。5）方式 4：軟件觸發(fā)選通方式。 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)56）方式 5：硬件觸發(fā)選通方式。4.1.3 8254 內(nèi)部寄存器各位的定義及初始化的編程方法8254 的方式控制字和讀出控制字共用該寄存器，即使用同一個(gè)口地址。其中方式控制字用于設(shè)置計(jì)數(shù)器的工作方式，讀出控制字用于設(shè)置讀出命令。在8253

12、 中該寄存器只用于設(shè)置計(jì)數(shù)器的工作方式。 4.1.4 8254 定時(shí)/計(jì)數(shù)器原理圖和發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)原理圖4.2 8254 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器本實(shí)驗(yàn)中使用的核心器件是并口芯片 8255A。8255A 是一種使用單一的+5V電源、40 引腳雙列直插式的大規(guī)模集成電路芯片。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)64.2.1 8255 的工作方式8255 內(nèi)部有 3 個(gè) I/O 端口，A 口可以工作在方式 0、方式 1 或方式 2；B 口可以工作在方式 0 或方式 1；C 口可以工作在方式 0。方式 0 是基本型輸入/輸出。用這種方式和外設(shè)交換數(shù)據(jù)時(shí)，8255 端口與外設(shè)之間不使用聯(lián)絡(luò)線(xiàn)。方式 1 為選通型輸入/輸出。

13、用這種方式和外設(shè)交換數(shù)據(jù)時(shí)，端口和外設(shè)之間要有聯(lián)絡(luò)信號(hào)。方式 2 是雙向數(shù)據(jù)傳送，僅 A 口有此功能。當(dāng) A 口工作在方式 2 時(shí)，B 口仍可以工作在方式 0 或方式 1，但此時(shí)的 B 口方式 1 只能用查詢(xún)方式與 CPU 交換信息。4.2.2 8255 并口模塊原理圖計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)74.3 8259 中斷控制器8259A 是可編程的中斷控制器。每片 8259A 可以管理 8 個(gè)外部中斷，通過(guò)多片 8259A 的級(jí)聯(lián)最多可以管理 64 個(gè)外部中斷，8259A 能對(duì)它所管理的每個(gè)中斷源進(jìn)行單獨(dú)的允許與禁止，對(duì)各中斷請(qǐng)求具有多種優(yōu)先級(jí)管理方式；中斷響應(yīng)時(shí)能夠自動(dòng)提供中斷類(lèi)型號(hào)，通過(guò)中斷類(lèi)型

14、號(hào)可得到 4 字節(jié)（CS：IP）的中斷服務(wù)程序入口地址。4.3.1 8259 各引腳定義8259A 是 28 引腳雙列直插式芯片，各信號(hào)引腳與 TTL 兼容，采用+5V 供電。1）數(shù)據(jù)線(xiàn)，雙向三態(tài)，可直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線(xiàn)相連。702）片選信號(hào):低電平有效，通常由系統(tǒng)高位地址譯碼產(chǎn)生。3）地址線(xiàn)：用于 8259A 內(nèi)部寄存器選擇。04）讀信號(hào)、寫(xiě)信號(hào)：低電平有效，用以控制數(shù)據(jù)總線(xiàn)上的數(shù)據(jù)流向。5）中斷請(qǐng)求線(xiàn) INT：8259A 向 CPU 或上一級(jí) 8259A 輸出的重點(diǎn)請(qǐng)求信號(hào)。6）中斷響應(yīng)線(xiàn)：CPU 或上一級(jí) 8259A 的中斷響應(yīng)信號(hào)輸入端。7）外部中斷請(qǐng)求輸入:外部設(shè)備的中斷請(qǐng)求信號(hào)輸入端

15、。07計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)84.3.2 8259A 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)4.4 AD574 AD574A 是美國(guó)模擬數(shù)字公司（Analog）推出的單片高速 12 位逐次比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置雙極性電路構(gòu)成的混合集成轉(zhuǎn)換顯片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特點(diǎn)，并且具有自動(dòng)校零和自動(dòng)極性轉(zhuǎn)換功能，只需外接少量的阻容件即可構(gòu)成一個(gè)完整的 A/D 轉(zhuǎn)換器，其主要功能特性如下：分辨率：12 位非線(xiàn)性誤差：小于1/2LBS 或1LBS轉(zhuǎn)換速率：25us模擬電壓輸入范圍：010V 和 020V，05V 和 010V 兩檔四種電源電壓：15V 和 5V數(shù)據(jù)輸出格式：12 位/8 位計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)9芯

16、片工作模式：全速工作模式和單一工作模式 AD574A 的引腳說(shuō)明：1. Pin1(+V)+5V 電源輸入端。2. Pin2()數(shù)據(jù)模式選擇端，通過(guò)此引腳可選擇數(shù)據(jù)縱線(xiàn)是 12 位或 8 位輸出。3. Pin3()片選端。4. Pin4(A0)字節(jié)地址短周期控制端。與端用來(lái)控制啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的方式和數(shù)據(jù)輸出格式。須注意的是，端 TTL電平不能直接+5V 或 0V 連接。5. Pin5()讀轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)控制端。6. Pin6(CE)使能端。 現(xiàn)在我們來(lái)討論 AD574A 的 CE、和 A0 對(duì)其工作狀態(tài)的控制過(guò)程。在 CE=1、=0 同時(shí)滿(mǎn)足時(shí)，AD574A 才會(huì)正常工作，在 AD574 處于工作狀態(tài)時(shí)，當(dāng)

17、=0 時(shí) A/D 轉(zhuǎn)換，當(dāng)=1 是進(jìn)行數(shù)據(jù)讀出。和 A0 端用來(lái)控制啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的方式和數(shù)據(jù)輸出格式。A0-0 時(shí)，啟動(dòng)的是按完整 12 位數(shù)據(jù)方式進(jìn)行的。當(dāng) A0=1 時(shí)，按 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換方式進(jìn)行。當(dāng)=1，也即當(dāng)AD574A 處于數(shù)據(jù)狀態(tài)時(shí)，A0 和控制數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)的格式。當(dāng)=1 時(shí)，數(shù)據(jù)以 12 位并行輸出，當(dāng)=0 時(shí)，數(shù)據(jù)以 8 位分兩次輸出。而當(dāng) A0=0 時(shí)，輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的高 8 位，A0=1 時(shí)輸出 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的低 4 位，這四位占一個(gè)字節(jié)的高半字節(jié)，低半字節(jié)補(bǔ)零。AD574A 控制端標(biāo)志意義CEA0工作狀態(tài)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)105 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及總設(shè)計(jì)方案5.1 關(guān)

18、鍵問(wèn)題1）解決 PID 控制算法的問(wèn)題。2）解決 PWM 波的產(chǎn)生的問(wèn)題。5.2 總設(shè)計(jì)思路及方案單片機(jī)直流電機(jī)調(diào)速簡(jiǎn)介：?jiǎn)纹瑱C(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的平滑調(diào)速。PWM 是通過(guò)控制固定電壓的直流電源開(kāi)關(guān)頻率，從而改變負(fù)載兩端的電壓，進(jìn)而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。在 PWM 驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開(kāi)電源，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開(kāi)”時(shí)間的長(zhǎng)短。通過(guò)改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來(lái)改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。0XXXX禁止xXXX禁止100X0啟動(dòng) 12 位轉(zhuǎn)換100X1啟動(dòng) 8 位轉(zhuǎn)換101接+5VX12 位并行輸出有效10

19、1接 0V0高 8 位并行輸出有效101接 0V1低 4 位并行輸出有效計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)11硬件設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求，在選擇的機(jī)型的基礎(chǔ)上，具體確定系統(tǒng)中所要使用的元器件，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的原理框圖、電路原理圖。硬件的功能由總體設(shè)計(jì)所規(guī)定，硬件設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求，在選擇的機(jī)型的基礎(chǔ)上，具體確定系統(tǒng)中所要使用的元器件，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的電路原理圖，必要時(shí)做一些部件實(shí)驗(yàn)，以確定電路圖的正確性。整個(gè)測(cè)量轉(zhuǎn)速系統(tǒng)為 PD-32E 控制模塊、霍爾傳感器模塊、LED 模塊等各個(gè)模塊都承擔(dān)著各自的任務(wù)。5.3 霍爾元件測(cè)速模塊當(dāng)沒(méi)有信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，可以改變一下磁鋼的方向，霍爾對(duì)磁鋼方向有要求。沒(méi)有磁

20、鋼時(shí)輸出高電平，有磁鋼時(shí)輸出低電平。霍爾傳感器的外形圖和與磁場(chǎng)的作用關(guān)系如圖所示。磁鋼用來(lái)提供霍爾能感應(yīng)的磁場(chǎng)，當(dāng)霍爾元件以切割磁力線(xiàn)的方式相對(duì)磁鋼運(yùn)動(dòng)時(shí)，在霍爾輸出端口就會(huì)有電壓輸出，所以霍爾傳感器和磁鋼需要配對(duì)使用。霍爾傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)速示意圖如下。在非磁材料的圓盤(pán)邊上粘貼一塊磁鋼，霍爾傳感器固定在圓盤(pán)外緣附近。圓盤(pán)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，霍爾傳感器便輸出一個(gè)脈沖。通過(guò)單片機(jī)測(cè)量產(chǎn)生脈沖的頻率，就可以得出圓盤(pán)的轉(zhuǎn)速。同樣道理，根據(jù)圓盤(pán)(車(chē)輪)的轉(zhuǎn)速，再結(jié)合圓盤(pán)的周長(zhǎng)就是計(jì)算出物體的位移。如果要增加測(cè)量位移的精度，可以在圓盤(pán)(車(chē)輪)上多增加幾個(gè)磁鋼。AD574 利用不同的控制信號(hào)，既可實(shí)現(xiàn)高精度的 12 位

21、轉(zhuǎn)換，又可作快速的8 位轉(zhuǎn)換。12 位轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)有兩種讀出方式：12 位一次讀出；高 8 位、低 4位分兩次讀出。ADC 數(shù)據(jù)輸出帶有三態(tài)緩沖，可直接與 8 位或 16 位的微處理器接口。內(nèi)部采用快速逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 25us。AD574 有單極性輸入和雙極性?xún)煞N模擬輸入可供選擇使用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)模擬輸入信計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)12號(hào)的性質(zhì)加以選定，在 PD-32 實(shí)驗(yàn)裝置已固定為雙極性輸入。狀態(tài)輸出信號(hào)STS，轉(zhuǎn)換時(shí)為高電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為低電平，如果 AD574 用于微處理器系統(tǒng),STS 信號(hào)可做為 CPU 的中斷請(qǐng)求信號(hào)。硬件中斷是由 CPU 以外的器件發(fā)出的

22、中斷請(qǐng)求信號(hào)而引發(fā)的中斷。80486 MPU 只有 2 個(gè)引腳(INTR 和 NMI)可以接收外部的中斷請(qǐng)求信號(hào),為了管理眾多的外部中斷源,Intel 公司設(shè)計(jì)了專(zhuān)用的配套芯片-8259A 中斷控制器。8259A 是可編程芯片,一片 8259A 管理 8 級(jí)中斷源,采用級(jí)連方式，兩片 8259A 可以管理15 級(jí)中斷。它內(nèi)部有一組初始化命令字寄存器，用于存放對(duì) 8259 初始化編程時(shí)的命令字 ICW1ICW4。8259A 是可編程器件，其工作方式由軟件編程決定，它提供的兩類(lèi)命令字分別可以用來(lái)完成初始化編程和應(yīng)用編程。其中 ICW 命令可裝入到 8259A 的內(nèi)部控制寄存器，以確定它用到的中斷管

23、理方式或工作模式。經(jīng)過(guò)初始化編程以后,在使用過(guò)程中只需使用 OCW 進(jìn)行應(yīng)用編程即可。每一片 8255 的，負(fù)責(zé)其上方的兩片數(shù)碼管。端口 A 輸出驅(qū)動(dòng)左邊數(shù)碼管的 ah 陰級(jí)段。 端口 B 輸出驅(qū)動(dòng)右邊數(shù)碼管的 ah 陰級(jí)段。 端口 C 輸出驅(qū)動(dòng)兩個(gè)數(shù)碼管的共陽(yáng)極。每個(gè)數(shù)碼管有兩個(gè)共陽(yáng)極（分別是第 1、5 腳） ，兩個(gè)共陽(yáng)極都接低電平，數(shù)碼管不顯示；第 5 腳陽(yáng)極接高電平，第 1 腳陽(yáng)極接低電平，數(shù)碼管顯示紅色字符；第 1 腳陽(yáng)極接高電平，第 5 腳陽(yáng)極接低電平，數(shù)碼管顯示綠色字符，兩個(gè)共陽(yáng)極都接高電平，數(shù)碼管顯示黃色字符。數(shù)碼管字型編碼表如下所示：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)135.4 4*3 小

24、鍵盤(pán)原理圖 由一片 74HC245 作為鍵盤(pán)的行掃描電路（鍵盤(pán)的列掃描信號(hào)由一片74HC273 提供，如圖 2 所示） ，74HC245 的 P0-P3 已經(jīng)分別接到 4*3 的小鍵盤(pán)的4 行。另外，這片 74HC245 的引腳和 4*3 小鍵盤(pán)行、列都有引出相應(yīng)的接插口，所以也能另作它用，例如用 74HC245 來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，或者與適當(dāng)?shù)妮斎胼敵銎骷ɡ?8255）相配合就可以進(jìn)行鍵盤(pán)掃描實(shí)驗(yàn)。該片 74HC245 的/G 端引了出來(lái)（KEYCS0）作為它的片選信號(hào)端。硬件連接說(shuō)明:1.小鍵盤(pán)的 P0P3 口連接第四片 8255 的 C0C3 口； Q0Q2 口連接 A0A2口；2.

25、占空比輸入接第四片的 PB7 口；8259 的 INTP 接 INTR1 口；3.8254A 的 OUT0 接 8259 的 IRQ0;CLK0 接 47K;CS 接 CS1；GATE0 接+5V；5.5 主程序設(shè)計(jì)將人為設(shè)定的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速值，與測(cè)速電路得到的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速值（反饋量）進(jìn)行比較，其差值經(jīng)過(guò) PID 運(yùn)算，將得到控制量并產(chǎn)生 PWM 脈沖，通過(guò)驅(qū)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)14動(dòng)電路控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，構(gòu)成直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)。 在 PWM 驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開(kāi)電源，并且根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開(kāi)”時(shí)間的長(zhǎng)短。通過(guò)改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占

26、空比”來(lái)達(dá)到改變平均電壓大小的目的，從而來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。設(shè)電機(jī)始終接通電源時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為 Vmax，設(shè)占空比為 D= t1 / T，則電機(jī)的平均速度為 Va = Vmax * D，其中 Va 指的是電機(jī)的平均速度；Vmax 是指電機(jī)在全通電時(shí)的最大速度；D = t1 / T 是指占空比。由上面的公式可見(jiàn)，當(dāng)我們改變占空比 D = t1 / T 時(shí)，就可以得到不同的電機(jī)平均速度 Vd，從而達(dá)到調(diào)速的目的。本設(shè)計(jì)中采用軟件延時(shí)方式對(duì)脈沖寬度進(jìn)行控制 ，PWM 模式被用于產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)的占空比可調(diào)的方波信號(hào)。脈沖寬度調(diào)制通過(guò)比較 PCA 定時(shí)器的低字節(jié)（CL）和比較寄存器的低字節(jié)（CCAPnL

27、）產(chǎn)生 8 位 PWM 脈沖。當(dāng) CL0？Set_data變量放入AX寄存器Ax中變量減100將Ax中的變量放回Set_data中壓棧是Set_data變量置為0否轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速步步減減子子程程序序計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)23開(kāi)始?jí)簵⒖刂茦?biāo)志置為1彈棧壓棧將控制變量置為0結(jié)束開(kāi)始結(jié)束將控制標(biāo)志置為0彈棧控控制制啟啟動(dòng)動(dòng)子子程程序序控控制制停停止止子子程程序序Set_data變量放入AX寄存器Ax中變量加100開(kāi)始結(jié)束將Ax中的變量放回Set_data中壓棧 Set_data5000？Set_data變量置為5000是否轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速步步進(jìn)進(jìn)子子程程序序開(kāi)始寄存器壓棧將adnum中數(shù)據(jù)乘上1221將上步中數(shù)

28、據(jù)除上1000寄存器彈棧余數(shù)是否小于501將所得商加1結(jié)束否所得的商放在check_num單元中是標(biāo)標(biāo)度度變變換換1計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)24開(kāi)始寄存器壓棧初始化各變量初始化8254,8255,8259裝填中斷向量寄存器彈棧結(jié)束初初始始化化程程序序開(kāi)始寄存器壓棧將set_data中數(shù)據(jù)除以100放在setdata1中將chenk_num中數(shù)據(jù)除以100放在checknum11中寄存器彈棧結(jié)束標(biāo)標(biāo)度度變變換換2開(kāi)始調(diào)用初始化子程序調(diào)用均值濾波子程序調(diào)用標(biāo)度轉(zhuǎn)換子程序1調(diào)用標(biāo)度轉(zhuǎn)換子程序2調(diào)用顯示預(yù)處理子程序調(diào)用顯示子程序控制標(biāo)志是否有效調(diào)用控制算法子程序調(diào)用鍵盤(pán)掃描子程序是否主主程程序序計(jì)算機(jī)控

29、制技術(shù)課程設(shè)計(jì)25開(kāi)始向ad574地址虛寫(xiě)數(shù)據(jù)在該地址讀回?cái)?shù)據(jù)放到ax中將無(wú)效的高四位清零后存到addata中寄存器壓棧寄存器彈棧結(jié)束AD轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換開(kāi)始寄存器壓棧acount1單元中數(shù)據(jù)自加1acount1中數(shù)據(jù)是否小于50將acount1清零否將acount清零acount是否小于100將acount加1acount是否大于kongzhi向8255a口輸出全0向8255a口輸出全1向8255寫(xiě)20h結(jié)束命令寄存器彈棧結(jié)束否否是是是中中斷斷子子程程序序清零變量adres和addata開(kāi)始寄存器壓棧Cx中放入16調(diào)用ad轉(zhuǎn)換子程序?qū)ddata數(shù)據(jù)累加到adres中cx=cx-1Cx=0？Adre

30、s中數(shù)據(jù)右移4位，結(jié)果放入adnum寄存器彈棧是否結(jié)束均均值值濾濾波波計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)26開(kāi)始寄存器壓棧將設(shè)定數(shù)據(jù)減去實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的差放到ax中是否為正將偏差加到errdata單元（積分作用）Ah是否小于-3Ah是否大于3偏差數(shù)據(jù)乘上系數(shù)（比例作用）再加上errdata中數(shù)據(jù)放入控制變量中寄存器彈棧結(jié)束否是否否是是PI控控制制程程序序計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)27附 2：程序清單.486;數(shù)據(jù)段定義;DATA SEGMENT USE16 ORG 1000HCTRL_8255 EQU 20CHPORTA EQU 200HPORTB EQU 204HPORTC EQU 208HAD_574 EQU

31、300HADDR0 EQU 340HADDR1 EQU 348HINTQ EQU 40HCTRL_8254 EQU 32CHK_SET1 EQU 800K_SET2 EQU 2 ACOUNT DW ? ADDATA DW ? ADRES DW ?ADNUM DW ?CHECK_NUM DW ?CHECKNUM1 DB ?;顯示用CHECKNUM2 DW ?KONGZHI DB ? ERRDATA DW ? SET_DATA DW ?SETDATA1 DB ? ;顯示用SETDATA2 DW ?CTFLAG DB ?ACOUNT1 DB ?DATA ENDSCODE SEGMENT USE16

32、ASSUME CS:CODE,DS:DATA ORG 3000HBEG:JMP START TAB DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H ;顯示字形碼計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)28DB80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH DISP_CODE_BUF DB ?,?,?,?,?,?,?,?,0FFH,0FFH ;主程序部分;START:MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV ES,AX CALL CHUSHIHUASA1: SA2: CALL CY16 ;均值濾波程序 CALL VTRANS ;標(biāo)度變換 1 CALL S

33、HUJUCHULI ;（已失去作用） CALL PRE_DISP ;顯示預(yù)處理程序 CALL DISP ;顯示程序 CMP CTFLAG,0 ;比較控制表示是否無(wú)效 JE A11 ;無(wú)效跳轉(zhuǎn) CALL ZHUANHUAN ;執(zhí)行標(biāo)度變換 2 CALL CT ;執(zhí)行控制算法程序A11: CALL SCANKEY ;執(zhí)行鍵盤(pán)掃描子程序 JMP SA1 ;循環(huán)執(zhí)行;鍵盤(pán)掃描程序;SCANKEY PROC PUSHA KSCAN: MOV BL,0FBH ;從最右列開(kāi)始掃描NXTCOL: MOV AL,BL MOV DX,20BH ;送出列信號(hào) OUT DX,AL MOV DX,20BH ;讀入行信號(hào)

34、 IN AL,DX AND AL,0F0H CMP AL,0F0H計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)29 JNZ FNDKEY ;有鍵按下即跳轉(zhuǎn) ROR BL,1 ;列信號(hào)右移 JC NXTCOL JMP KSCAN1 FNDKEY: SHL BL,4 SHR AL,4 OR BL,AL ;形成鍵特征值 CALL DLYS CALL DLYS KEYUP: MOV AL,0 MOV DX,20BH ;送出列信號(hào) OUT DX,AL MOV DX,20BH ;讀入行信號(hào) IN AL,DX AND AL,0F0H CMP AL,0F0H JNZ KEYUP ;等待按鍵松開(kāi) CTSTART: ;調(diào)用啟動(dòng)控制功能

35、 CMP BL,0EEH JNE STOP CALL KONGZHISTART JMP KSCAN1 STOP: ;調(diào)用停止控制功能 CMP BL,0DEH JNE BUJIN CALL KONGZHISTOP JMP KSCAN1 BUJIN: ;調(diào)用步進(jìn)功能 CMP BL,0EBH JNE BUJIAN CALL CTBUJIN JMP KSCAN1 BUJIAN: ;調(diào)用步減功能 CMP BL,0DBH JNE KSCAN1 CALL CTBUJIAN KSCAN1: POPA RETSCANKEY ENDP計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)30 KONGZHISTART PROC ;啟動(dòng)控制 PU

36、SHA MOV CTFLAG,1 POPA RETKONGZHISTART ENDP KONGZHISTOP PROC ;停止控制 PUSHA MOV KONGZHI,0 MOV CTFLAG,0 POPA RETKONGZHISTOP ENDPCTBUJIN PROC ;轉(zhuǎn)速步進(jìn) PUSHA MOV AX,SET_DATA ADD AX,100 MOV SET_DATA,AX CMP SET_DATA,5000 JBE CTBEND MOV SET_DATA,5000 CTBEND:POPA RETCTBUJIN ENDPCTBUJIAN PROC ;轉(zhuǎn)速步減 PUSHA CMP SET_D

37、ATA,0 JBE PJ1 MOV AX,SET_DATA SUB AX,100 MOV SET_DATA,AX POPA RET PJ1: MOV SET_DATA,0 POPA RET CTBUJIAN ENDP 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)31DLYS PROC ;延時(shí)子程序 PUSHA MOV CX,0FFHDLYS_AGN: NOP LOOP DLYS_AGN POPA RETDLYS ENDP ;ad 轉(zhuǎn)換子程序;AD_IN PROC PUSHA MOV DX,AD_574 ;向 ad574 虛寫(xiě) OUT DX,AL MOV CX,20HLOO1: NOP LOOP LOO1 IN AX

38、,DX AND AX,0FFFH ;只保留低 12 位 MOV ADDATA,AX POPA RETAD_IN ENDP;均值濾波子程序;CY16 PROC PUSHA MOV ADRES,0000 mov addata,0 MOV CX,16 ;循環(huán)調(diào)用 16 次 ad 轉(zhuǎn)換程序，結(jié)果累加至 adres 單元ADST: CALL AD_IN MOV AX,ADRES ADD AX,ADDATA MOV ADRES,AX LOOP ADST SHR AX,4 ;右移 4 位即除以 16計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)32 MOV ADNUM,AX POPA RETCY16 ENDP;數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序（實(shí)際未

39、使用）;ZHUANHUAN PROC PUSHA MOV AL,SETDATA1 MOV DL,60 MUL DL MOV SETDATA2,AX MOV AL,CHECKNUM1 MOV DL,60 MUL DL MOV CHECKNUM2,AX POPA RETZHUANHUAN ENDP;控制算法程序;CT PROC NEAR ; PUSHA MOVZX AX,SETDATA1;5 MOVZX DX,CHECKNUM1;0 MOV CX,ERRDATA SUB AX,DX JNS CT0 ;為正數(shù)跳轉(zhuǎn) CMP AH,0FCH ; 與-3 比較 JS CT2 ;小于-3 跳轉(zhuǎn)（不積分） J

40、MP CT1 CT0: CMP AH,03 ;與 3 比較 JNS CT2 ;大于 3 跳轉(zhuǎn)（不積分） CT1: ADD CX,AX ;積分過(guò)程 MOV ERRDATA,CX CT2: MOV DX,K_SET1 ;比例過(guò)程 IMUL DX ADD AX,CX計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)33 MOV KONGZHI,AH ;ADD AX,CX ; MOV KONGZHI,AX CT3: POPA RETCT ENDP ;標(biāo)度變換 1（結(jié)果為真實(shí)值 x100）;VTRANS PROC PUSHA MOV AX,ADNUM MOV CX,1221 MUL CX MOV CX,1000 DIV CX CM

41、P DX,501 JB ENDV INC AX ENDV:MOV CHECK_NUM,AX POPA RETVTRANS ENDP;顯示預(yù)處理（字碼轉(zhuǎn)換）;PRE_DISP PROC NEAR ;顯示值轉(zhuǎn)換成顯示字型碼子程序PUSHALEA SI, DISP_CODE_BUF ;取顯緩區(qū)指針LEA BX,TABMOVAL,SETDATA1 ;MOV AH,0計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)34MOV CL,10DIV CL XLAT TABMOV SI, AL ;存設(shè)定值個(gè)位字型碼INC SIMOV AL,AHXLAT TABMOV SI,AL ; ;存設(shè)定值十位字型碼 INC SI MOV AL,0B

42、FH MOV SI,AL INC SI MOV SI,AL INC SI MOV AL,CHECKNUM1 ;拆分待顯數(shù)據(jù) MOV AH,0 MOV CL,10 DIV CL XLAT TAB ;得到個(gè)位字型碼 MOV SI,AL ; 保存?zhèn)€位字型碼 INC SI ; 指向下一位存儲(chǔ)單元 MOV AL,AH XLAT TAB MOV SI,AL POPA RET PRE_DISP ENDP ;顯示程序;DISP PROC NEAR PUSHA CMP ACOUNT1,9 JNE DIS1 LEA SI,DISP_CODE_BUF MOV DX,200H MOV CX,3 DIS: MOV AL,SI OUT DX,AL ;A 口顯示計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)35 INC SI MOV AL,SI ADD DX,4 OUT DX,AL ;B 口顯示