第4章常用控制程序的設(shè)計4.1報警程序的設(shè)計

4.2開關(guān)量輸出接口技術(shù)

4.3電機控制接口技術(shù)

4.4步進電機控制接口技術(shù)第4章常用控制程序的設(shè)計4.1報警程序的設(shè)計 14.1報警程序設(shè)計在微型機控制系統(tǒng)中，為了安全，對于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都設(shè)有緊急狀態(tài)報警系統(tǒng)，以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。微機控制技術(shù)4.1報警程序設(shè)計在微型機控制系統(tǒng)中，為了安全，微機24.1報警程序設(shè)計4.1.1常用報警方式4.1.2簡單報警程序的設(shè)計4.1.3越限報警程序的設(shè)計4.1.4遠(yuǎn)程自動報警系統(tǒng)的設(shè)計4.1報警程序設(shè)計4.1.1常用報警方式34.1.1常用報警方式在控制系統(tǒng)中通?？刹捎?/p>

★聲音如電鈴、電笛發(fā)出，蜂鳴器，集成電子音樂芯片，

★光發(fā)光二極管或閃爍的白熾燈等

★語音報警，語音芯片

★圖形與聲音混合報警，顯示報警畫面（如報警發(fā)生的順序、報警發(fā)生的時間、報警回路編號、報警內(nèi)容及次數(shù)等）。微機控制技術(shù)4.1.1常用報警方式在控制系統(tǒng)中通?？刹捎梦C控制技術(shù)44.1.1常用報警方式1．發(fā)光二極管及白熾燈驅(qū)動電路（1）報警方法不同采用的驅(qū)動電路方式也不同。

①發(fā)光二極管的驅(qū)動電流一般在20～30mA，不能直接由TTL電平驅(qū)動，常采用OC門驅(qū)動器。如74LS06/07等。

②白熾燈報警時，應(yīng)該使用交流固態(tài)繼電器進行控制。（2）為了能保持報警狀態(tài)，常采用帶有鎖存器的I/O接口芯片，

（Intel8155、8255A）也可選用一般的鎖存器，（74LS273，74LS373，或74LS377等）微機控制技術(shù)4.1.1常用報警方式1．發(fā)光二極管及白熾燈驅(qū)動電路微機控制54.1.1常用報警方式圖4-1LED報警接口電路微機控制技術(shù)4.1.1常用報警方式圖4-1LED報警接口電路微機控64.1.1常用報警方式2.聲音報警驅(qū)動電路常采用模擬聲音集成電路芯片，如KD-956X系列，采用CMOS工藝，軟封裝的報警IC芯片。（1）工作電壓范圍寬；（2）靜態(tài)電流低；（3）外接振蕩電阻可調(diào)節(jié)模擬聲音的放音節(jié)奏；（4）外接一只小功率三極管，便可驅(qū)動揚聲器。

其功能如表4.1（P97）

所示。微機控制技術(shù)4.1.1常用報警方式2.聲音報警驅(qū)動電路微機控制技術(shù)74.1.1常用報警方式型號聲光性能KD-9561機槍、警笛、救護車、消防車聲KD-9561B嘟嘟……聲KD-9562機槍、炮彈等8聲KD-9562B光控報警聲KD-9562C單鍵8音KD-95633聲2閃光KD-95656聲5閃光微機控制技術(shù)4.1.1常用報警方式型號聲光性能KD-9584.1.1常用報警方式KD-956X系列IC芯片具有以下共同特性：（1）工作電壓范圍寬；（2）靜態(tài)電流低；（3）外接振蕩電阻可調(diào)節(jié)模擬聲音的放音節(jié)奏；（4）外接一只小功率三極管，便可驅(qū)動揚聲器。微機控制技術(shù)4.1.1常用報警方式KD-956X系列IC芯片具有以下共同94.1.1常用報警方式

模擬聲選聲端電平SEL1SEL2機器聲空VDD警備聲VDDVSS救護車聲VSSVSS消防車聲空VSS微機控制技術(shù)表4.1KD956X系列報警芯片功能表P964.1.1常用報警方式選聲端電平SEL1SEL2104.1.1常用報警方式KD-9561芯片內(nèi)設(shè)：振蕩器、節(jié)拍器、音色發(fā)生器、地址計數(shù)器、控制和輸出級等部分。根據(jù)內(nèi)部程序，設(shè)有兩個選聲端SELl和SEL2，改變這兩端的電平，便可發(fā)出各種不同的音響。詳見表4.2。VDD提供電源正端電壓，VSS指電源負(fù)端電壓（地）。KD-9561能發(fā)出4種不同的聲音，且體積小，價格低廉，音響逼真，控制簡便，所以，廣泛應(yīng)用于報警裝置及電動玩具。外形及報警器電路圖，如圖4.2所示。微機控制技術(shù)4.1.1常用報警方式KD-9561芯片內(nèi)設(shè)：微機控制技術(shù)114.1.1常用報警方式圖4.2KD-9561的外形和報警電路圖P97微機控制技術(shù)4.1.1常用報警方式圖4.2KD-9561的外形和報警124.1.1常用報警方式如圖4.2（b）中所示，當(dāng)系統(tǒng)檢查到報警信號以后，使三極管9013導(dǎo)通，發(fā)出報警聲音。圖中的R1選值一般在180k～290k之間。R1的阻值愈大，報警聲音愈急促；反之，報警聲音節(jié)湊緩慢。微機控制技術(shù)4.1.1常用報警方式如圖4.2（b）中所示，當(dāng)系統(tǒng)134.1.2簡單報警程序的設(shè)計（1）軟件報警程序這種方法的基本作法是把被測參數(shù)如溫度、壓力、流量、速度、成分等參數(shù)，經(jīng)傳感器，變送器、模／數(shù)轉(zhuǎn)換器，送到微型機后，再與規(guī)定的上、下限值進行比較，根據(jù)比較的結(jié)果進行報警或處理，整個過程都由軟件實現(xiàn)。這種報警程序又可分簡單上、下限報警程序，以及上、下限報警處理程序。微機控制技術(shù)4.1.2簡單報警程序的設(shè)計（1）軟件報警程序微機控制技144.1.2簡單報警程序的設(shè)計（2）硬件申請、軟件處理報警程序報警要求直接由傳感器產(chǎn)生。例如：電接點式壓力報警裝置當(dāng)壓力高于（或低于）某一極限值時，接點即閉合，正常時則打開。利用開關(guān)量信號，通過中斷的辦法來實現(xiàn)對參數(shù)或位置的監(jiān)測。例如，行車系統(tǒng)、電接點壓力表等。

微機控制技術(shù)4.1.2簡單報警程序的設(shè)計（2）硬件申請、軟件處理報警154.1.2簡單報警程序的設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)和參數(shù)的要求，報警程序可分為：簡單的越限報警程序；報警處理程序。微機控制技術(shù)4.1.2簡單報警程序的設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)和參數(shù)的要求，微機控164.1.2簡單報警程序的設(shè)計1.軟件報警程序設(shè)計 鍋爐水位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如圖4.3所示。

汽包水位是鍋爐正常工作的重要指標(biāo)。液面太高會影響汽包的汽水分離，產(chǎn)生蒸汽帶液現(xiàn)象。水位過低，則由于汽包的水量較少，負(fù)荷又很大，水的汽化會很快。如果不及時調(diào)節(jié)液面，就會使汽包內(nèi)液體全部汽化，可能導(dǎo)致鍋爐燒壞以至發(fā)生嚴(yán)重的爆炸事故。所以，鍋爐液面是一個非常重要的參數(shù)，一般采用雙沖量或如圖所示的三沖量自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。微機控制技術(shù)4.1.2簡單報警程序的設(shè)計1.軟件報警程序設(shè)計微機控174.1.2簡單報警程序的設(shè)計圖4—3鍋爐三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)P98微機控制技術(shù)4.1.2簡單報警程序的設(shè)計圖4—3鍋爐三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)184.1.2簡單報警程序的設(shè)計①系統(tǒng)設(shè)計有3個報警參數(shù)：

♂水位上、下限，♂爐膛溫度上、下限，

♂蒸汽壓力下限。②如圖4.4中所示：

♂要求當(dāng)各參數(shù)全部正常時，綠燈亮。

♂若某一個參數(shù)不正常，將發(fā)出聲光報警信號。

微機控制技術(shù)4.1.2簡單報警程序的設(shè)計①系統(tǒng)設(shè)計有3個報警參194.1.2簡單報警程序的設(shè)計圖4—4鍋爐報警系統(tǒng)圖P99微機控制技術(shù)4.1.2簡單報警程序的設(shè)計圖4—4鍋爐報警系統(tǒng)圖20內(nèi)存分配X1maxX1minX2maxX2minX3minSAMPALAMLIMIT←DPTR8100HX1X2X3外存內(nèi)存20H內(nèi)存分配X1maxX1minX2maxX2minX3minS214.1.2簡單報警程序的設(shè)計 ③程序設(shè)計思想：

♂設(shè)置一個報警模型標(biāo)志單元ALARM，

♂把各參數(shù)的采樣值分別與上、下限值進行比較。若某一位需要報警，則將相應(yīng)位置1，否則，清0。

♂所有參數(shù)判斷完畢后，看報警模型單元ALARM的內(nèi)容是否為00H。若為00H，說明所有參數(shù)均正常，使綠燈發(fā)光。不等于00H，則說明有參數(shù)越限，輸出報警模型。④程序流程圖，如圖4.5所示。

♂設(shè)3個參數(shù)的采樣值：X1（水位）、X2（爐膛溫度）、X3（蒸汽壓力）

♂依次存放在以SAMP為首地址的內(nèi)存單元中，相應(yīng)的允許極限值依次放在以LIMIT為首地址的內(nèi)存區(qū)域內(nèi)，報警標(biāo)志位單元為ALARM。

微機控制技術(shù)4.1.2簡單報警程序的設(shè)計 ③程序設(shè)計思想：微機控制224.1.2簡單報警程序的設(shè)計微機控制技術(shù)

圖4—5軟件報警程序模塊流程圖P1014.1.2簡單報警程序的設(shè)計微機控制技術(shù)圖4—5軟23 ORG8000HALARM：MOVDPTR，#SAMP ；采樣值存放地址→DPTR MOVXA，@DPTR ；取X1 MOVALARM，#00H ；報警模型單元清0ALARM0:CJNEA，LIMIT，AA ；X1>MAX1嗎ALARM1:CJNEA，LIMIT+1，BB；X1<MIN1嗎ALARM2:INC DPTR ；取X2 MOVX A，@DPTR CJNE A，LIMIT+2，CC；X2>MAX2嗎ALARM3:CJNE A，LIMIT+3，DD；X2<MIN2嗎ALARM4:INC DPTR ；取X3 MOVX A，@DPTR CJNEA，LIMIT+4，EE；X3<MIN3嗎DONE：MOV A，00H ；判斷是否有參數(shù)報警 CJNEA，ALARM，F(xiàn)F ；若有，轉(zhuǎn)FF SETB 05H ；無需報警，輸出綠燈亮模型根據(jù)圖4.5所示可寫出鍋爐軟件報警程序，如下所示：微機控制技術(shù) ORG8000H根據(jù)圖4.5所示可寫出鍋爐軟24DONE1：MOV A，ALARM MOV P1，A RETFF：SETB07H ；置電笛響標(biāo)志位 ATMPDONE1

SAMP EQU 8100HLIMITEQU30HALARMEQU20H

AA：JNC AOUT1 ；X1>MAX1轉(zhuǎn)AOUT1

AJMP ALARM1BB：JC AOUT2 ；X1<MIN1轉(zhuǎn)AOUT2 AJMP ALARM2

CC：JNC AOUT3 ；X2>MAX2轉(zhuǎn)AOUT3 AJMP ALARM3DD：JC AOUT4 ；X2<MIN2轉(zhuǎn)AOUT4 AJMP ALARM4微機控制技術(shù)DONE1：MOV A，ALARM微機控制技術(shù)254.1.2簡單報警程序的設(shè)計EE： JC AOUT5 ；X3<MIN3轉(zhuǎn)AOUT5 AJMP DONEAOUT1： SETB 00H ；置X1超上限報警標(biāo)志 AJMP ALARM2AOUT2： SETB 01H ；置X1超下限報警標(biāo)志 AJMP ALARM2AOUT3： SETB 02H ；置X2超上限報警標(biāo)志 AJMP ALARM4AOUT4： SETB 03H ；置X2超下限報警標(biāo)志 AJMP ALARM4AOUT5： SETB 04H ；置X1超下限報警標(biāo)志 AJMP DONE微機控制技術(shù)4.1.2簡單報警程序的設(shè)計EE： JC AOUT5 264.1.2簡單報警程序的設(shè)計2．硬件報警程序設(shè)計 某些根據(jù)開關(guān)量狀態(tài)進行報警的系統(tǒng)，為了使系統(tǒng)簡化，可以不用上面介紹的軟件報警方法，而是采用硬件申請中斷的方法，直接將報警模型送到報警口中。這種報警方法的前提條件是被測參數(shù)與給定值的比較是在傳感器中進行的。例如，電結(jié)點式壓力計，電結(jié)點式溫度計，色帶指示報警儀等，都屬于這種傳感器。不管原理如何，它們的共同點是，當(dāng)檢測值超過（或低于）上、下限值時，結(jié)點開關(guān)閉合，從而產(chǎn)生報警信號。這類報警系統(tǒng)電路圖，如圖4.6所示。微機控制技術(shù)4.1.2簡單報警程序的設(shè)計2．硬件報警程序設(shè)計微機控制274.1.2簡單報警程序的設(shè)計圖4—6硬件直接報警系統(tǒng)原理圖微機控制技術(shù)報警結(jié)點4.1.2簡單報警程序的設(shè)計圖4—6硬件直接報警系統(tǒng)原284.1.2簡單報警程序的設(shè)計

♂圖4.6中，SL1和SL2分別為液位上、下限報警結(jié)點，SP表示蒸汽壓力下限報警結(jié)點，ST是爐膛溫度上限超越結(jié)點。只要三個參數(shù)中的一個（或幾個）超限（即結(jié)點閉合），管腳都會由高變低，向CPU發(fā)出中斷申請。

♂CPU響應(yīng)后，讀入報警狀態(tài)P1.3～P1.0，然后從P1口的高4位輸出，完成超限報警的工作。

♂采用中斷工作方式，既節(jié)省了CPU計算的寶貴時間，又能不失時機地實現(xiàn)參數(shù)超限報警。微機控制技術(shù)4.1.2簡單報警程序的設(shè)計 ♂圖4.6中，微機控制技29 ORG0000H AJMPMAIN ；上電自動轉(zhuǎn)向主程序 ORG0003H ；外部中斷方式0入口地址 AJMPALARM ORG0200HMAIN： SETBIT0 ；選擇邊沿觸發(fā)方式 SETBEX0 ；允許外部中斷0 SETBEA ；CPU允許中斷HERE： SJMPHERE ；模擬主程序 ORG0210H ALARM： MOVA，#0FFH ；設(shè)P1口為輸入口 MOVP1，A MOVA，P1 ；取報警狀態(tài) SWAPA ； MOVP1，A ；輸出報警信號 RETI根據(jù)圖4.6可寫出報警程序如下：微機控制技術(shù) ORG0000H根據(jù)圖4.6可寫出報警程序如下：微304.1.3越限報警程序的設(shè)計 為了避免測量值在極限值附近擺動造成頻繁報警，可以在上、下限附近設(shè)定一個回差帶，如圖4.7所示。

微機控制技術(shù)4.1.3越限報警程序的設(shè)計 為了避免測量值在極限值314.1.3越限報警程序的設(shè)計圖4.7越限報警示意圖

P103微機控制技術(shù)4.1.3越限報警程序的設(shè)計圖4.7越限報警示意圖324.1.3越限報警程序的設(shè)計 在圖4.7中，H是上限帶，L為下限帶。規(guī)定只有當(dāng)被測量值越過A點時，才認(rèn)為越過上限；測量值穿越H帶區(qū)，下降到B點以下才承認(rèn)復(fù)限。同樣道理，測量值在L帶區(qū)內(nèi)擺動均不做超越下限處理；只有它回歸于D點之上時，才做超越下限后復(fù)位處理。這樣就避免了頻繁的報警和復(fù)限，以免造成操作人員人為的緊張。實際上，大多數(shù)情況下，如前面鍋爐水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)中所述，上、下限并非只是惟一的值，而是允許一個“帶”。在帶區(qū)內(nèi)的值都認(rèn)為是正常的。帶寬構(gòu)成報警的靈敏區(qū)。上、下限帶寬的選擇應(yīng)根據(jù)具體的被測參數(shù)而定。微機控制技術(shù)4.1.3越限報警程序的設(shè)計 在圖4.7中，H是上限帶334.1.3越限報警程序的設(shè)計 下面重新對鍋爐液位報警程序進行設(shè)計。設(shè)鍋爐水位采樣并經(jīng)濾波處理后的值存放在以SAMP為起始地址的內(nèi)存單元中（設(shè)采樣值為12位數(shù)，占用兩個內(nèi)存單元）。上、下限報警及上、下限復(fù)位門限值分別存放在以ALADEG為首地址的內(nèi)存單元中。報警標(biāo)志單元為FLAG，其中D2位為越上限標(biāo)志位，D3位為越下限標(biāo)志位。其內(nèi)存分配，如圖4.8所示。微機控制技術(shù)4.1.3越限報警程序的設(shè)計 下面重新對鍋爐液位報警程34圖4.8有關(guān)內(nèi)存的分配

P103

微機控制技術(shù)R0←R1←圖4.8有關(guān)內(nèi)存的分配354.1.3越限報警程序的設(shè)計 越限報警程序的基本思路是將采樣、數(shù)字濾波后的數(shù)據(jù)與該被測點上、下限給定值進行比較，檢查是否越限；或與上限復(fù)位值、下限復(fù)位值進行比較，檢查是否復(fù)位上、下限。如越限，則分別置位越上、下限標(biāo)志，并輸出相應(yīng)的聲、光報警模型。如已復(fù)位上、下限，則清除相應(yīng)標(biāo)志。當(dāng)上述報警處理完之后，返回主程序。如圖4.9所示的是其程序的流程圖。微機控制技術(shù)4.1.3越限報警程序的設(shè)計 越限報警程序的基本思路是36微機控制技術(shù)圖4.9越限報警子程序的流程P104BRAN1DONEBRAN4BRAN2 BRAN342H43H2AH計數(shù)微機控制技術(shù)圖4.9越限報警子程序的流程37 ORG8000HACACHE:MOVR0，#SAMP ；采樣值首地址R0 MOVA，@R0 ；取采樣值低8位 MOVR1，#20H ；取上限報警值低8位 ACALLDUBSUB ；檢查是否越上限 JNCBRAN1 ；越上限，轉(zhuǎn)BRAN1 MOVA，@R0 ；取采樣值低8位 ACALLDUBSUB ；檢查是否復(fù)位上限 JNCDONE ；不復(fù)位上限，返回主程序 JB 42H，BRAN2 ；上限若置位，則轉(zhuǎn)BRAN2 MOVA，@RO ；取采樣值低8位 ACALLDUBSUB ；檢查下限報警值 JC BRAN3 ；越下限，轉(zhuǎn)BRAN3

根據(jù)圖4.9可寫出越限報警子程序如下：

微機控制技術(shù) ORG8000H根據(jù)圖4.9可寫出越38

MOVA，@R0 ；取采樣值低8位 ACALLDUBSUB ；檢查復(fù)位下限值 JCDONE ；不復(fù)位下限，返回主程序 JNB43H，DONE CLR43HBRAN4:INC 2AH ；記錄調(diào)整次數(shù)DONE: RETSAMP: EQU 30HBRAN1:42H，DONE ；判上限報警是否置位 SETB 42H ；置上限報警標(biāo)志 MOV A，#81H ；輸出越上限報警信號 MOV P1，A AJMP BRAN4JBMOVA，@R0 ；取采樣值低8位39BRAN2:CLR 42H ；清上限報警標(biāo)志 AJMPBRAN4BRAN3:JB 43H，DONE；判下限報警是否置位若置位，則轉(zhuǎn)DONE SETB43H ；置下限報警標(biāo)志 MOV A,#82H ；輸出越下限報警信號 AJMPBRAN4 DUBSUB:CLRC ；雙字節(jié)減法子程序 SUBBA，@R1 INC R0 INC R1 MOV A，·R0 SUBB A，@R1 INC R1 DEC R0 RET微機控制技術(shù)ALAMBRAN2:CLR 42H ；清上限報警標(biāo)志微機控制技404.1.3越限報警程序的設(shè)計 本程序輸出的報警模型及接口電路，可參看圖4.4自行設(shè)計。 報警標(biāo)志單元FLAG（28H）和越限、復(fù)位上、下限處理次數(shù)單元（2AH）在初始化程序中應(yīng)首先清零。 除了上面講的這種帶上、下限報警帶的報警處理程序外，還有各種各樣的報警處理程序，讀者可根據(jù)需要自行設(shè)計。微機控制技術(shù)4.1.3越限報警程序的設(shè)計 本程序輸出的報警模型及接414.1.4遠(yuǎn)程自動報警系統(tǒng)的設(shè)計適用范圍：距離太遠(yuǎn)，或是無人職守場合。方法：（1）直接撥號（手機或固定電話）（2）網(wǎng)絡(luò)（MODEM)4.1.4遠(yuǎn)程自動報警系統(tǒng)的設(shè)計適用范圍：距離太遠(yuǎn)，或是424.1.4遠(yuǎn)程自動報警系統(tǒng)的設(shè)計1．SS173K222AL芯片簡介SS173K222AL是TDK公司產(chǎn)品，高集成度的單片MODEM芯片。該芯片的主要特點是： （1）可與8051系列單片機對接，接口電路簡單。

（2）串行口數(shù)據(jù)傳輸。

（3）采用同步方式或異步方式工作。

（4）與CCITTV.22、V.21、BELL212A、103標(biāo)準(zhǔn)兼容。

（5）具有呼叫進程、載波、應(yīng)答音、長回環(huán)檢測等功能。

（6）通過編程產(chǎn)生DTMF信號及550/1800Hz防衛(wèi)音信號。

（7）具有自動增益控制，動態(tài)范圍達(dá)45dB。

（8）采用CMOS技術(shù)，低功耗、單電源供電。4.1.4遠(yuǎn)程自動報警系統(tǒng)的設(shè)計1．SS173K222A434.1.4遠(yuǎn)程自動報警系統(tǒng)的設(shè)計引腳如圖4.104.1.4遠(yuǎn)程自動報警系統(tǒng)的設(shè)計引腳如圖4.10444.1.4遠(yuǎn)程自動報警系統(tǒng)的設(shè)計?VDD，GND：D電源和地。?AD0～AD7：地址/數(shù)據(jù)線。?ALE：地址鎖存控制信號，與單片機ALE相連接，用于鎖存地址信號。?WR和RD：讀/寫控制信號，低電平有效。?CLK：時鐘信號。?XTL1、XTL2：外接晶體震蕩器。?TXD、RXD：用來發(fā)射和接收數(shù)據(jù)。?TXA、RXA：發(fā)射和接收響應(yīng)管腳，與外部收發(fā)裝置相連。?CS：片選信號，低電平有效。?VREF：參考電平。?RESET：復(fù)位信號。4.1.4遠(yuǎn)程自動報警系統(tǒng)的設(shè)計?VDD，GND：D電454.1.4遠(yuǎn)程自動報警系統(tǒng)的設(shè)計2．直接撥通手機號碼報警4.1.4遠(yuǎn)程自動報警系統(tǒng)的設(shè)計2．直接撥通手機號碼報警464.1.4遠(yuǎn)程自動報警系統(tǒng)的設(shè)計設(shè)本例中所撥打的手機號碼為AN：JNBP1.3，DT；監(jiān)視P1.3口

SJMPWAN

DT：ACALLDLY2；延時50毫秒

JNBP1.3，ARM；確認(rèn)有報警信號，轉(zhuǎn)處理程序。

SJMPWAN

ARM：CLRP1.7；吸合繼電器J1

ACALLDLY2；延時50毫秒

MOVR6，#0BH ；撥打11位手機號碼，予置初值。

MOVDPTR，#7FF8H ；地址指針指向R0

MOVA，#31H；R0 ；按始發(fā)方式、FSK模式設(shè)置,但禁止發(fā)送。

MOVX@DPTR，A

LOOP：MOVDPTR，#7FFBH；地址指針指向TR

MOVA，#0FH

ADDA，R6 ；取出電話號碼4.1.4遠(yuǎn)程自動報警系統(tǒng)的設(shè)計設(shè)本例中所撥打的手機號碼474.1.4遠(yuǎn)程自動報警系統(tǒng)的設(shè)計 MOVCA，@A+PC

MOVX@DPTR，A ；設(shè)置TR

MOVDPTR，#7FF8H ；地址指針指向R0

MOVA，#33H ；允許發(fā)送

MOVX@DPTR，A

ACALLDLY3 ；延時250毫秒

MOVA，#31H ；停止發(fā)送

MOVX@DPTR，A

ACALLDLY3 ；延時250毫秒

DJNZR6，LOOP；撥號未完，再撥出一個號碼4.1.4遠(yuǎn)程自動報警系統(tǒng)的設(shè)計 MOVCA，@A484.1.4遠(yuǎn)程自動報警系統(tǒng)的設(shè)計DB95H，96H，91H，92H，9AH，95H，91H，93H，92H，93H，91H；TR設(shè)置及手機號碼

DTA：MOVDPTR，#7FFAH ；地址指針指向DR

MOVXA，@DPTR ；監(jiān)視DRJNBACC.2，DTA ；檢測應(yīng)答音

MOVDPTR，#7FF9H ；地址指針指向R1

MOVA，#04H

MOVX@DPTR，A ；復(fù)位MODEM

SETBP1.7 ；釋放J1

RET4.1.4遠(yuǎn)程自動報警系統(tǒng)的設(shè)計DB95H，96H493．在接收端采用MODEM和單片機顯示裝置的報警

3．在接收端采用MODEM和單片機顯示裝置的報警

50微型計算機控制技術(shù)-第4章ppt課件514.2開關(guān)量輸出接口技術(shù)在過程控制系統(tǒng)中，被測參數(shù)經(jīng)采樣處理計算之后，常需要進行控制。輸出設(shè)備往往需大電壓（或電流）來控制，而微型機系統(tǒng)輸出的開關(guān)量大都為TTL/CMOS電平，一般不能直接驅(qū)動外部設(shè)備開啟或關(guān)閉。許多外部設(shè)備(如大功率直流電機，接觸器等)在開關(guān)過程中會產(chǎn)生很強的電磁干擾信號，如不加隔離可能會使微機控制系統(tǒng)中造成誤動作或損壞。開關(guān)量輸出控制中必須認(rèn)真考慮并設(shè)法解決的兩個問題放大，隔離。微機控制技術(shù)4.2開關(guān)量輸出接口技術(shù)在過程控制系統(tǒng)中，被測參數(shù)經(jīng)采樣處524.2開關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.1光電隔離技術(shù)4.2.2繼電器輸出接口技術(shù)4.2.3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)4.2.4大功率場效應(yīng)管開關(guān)接口技術(shù)4.2.5可控硅接口技術(shù)4.2.6電磁閥接口技術(shù)4.2開關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.1光電隔離技術(shù)534．2．1光電隔離技術(shù)光電隔離器的種類繁多:發(fā)光二極管/光敏三極管發(fā)光二極管/光敏復(fù)合晶體管發(fā)光二極管/光敏電阻發(fā)光二極管/光觸發(fā)可控硅等。微機控制技術(shù)4．2．1光電隔離技術(shù)光電隔離器的種類繁多:微機控制544．2．1光電隔離技術(shù)圖4―14光電隔離器原理圖

P106微機控制技術(shù)4．2．1光電隔離技術(shù)圖4―14光電隔離器原理圖554．2．1光電隔離技術(shù)★當(dāng)發(fā)光二極管有正向電流通過時，即產(chǎn)生 紅外光?！锕饷羧龢O管接收光以后便導(dǎo)通。★而當(dāng)該電流撤去時，發(fā)光二極管熄滅，三極管截止。 利用這種特性即可達(dá)到開關(guān)控制的目的?！镌撈骷ㄟ^電—光—電的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)對輸出設(shè)備進行控制的，彼此之間沒有電氣連接，因而起到隔離作用，隔離電壓與光電隔離器的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)?！锼芰戏庋b形式一般為2500V左右，陶瓷封裝形式一般為 5000~10000V?！镌谝话阄C控制系統(tǒng)中，由于大都采用TTL電平，不能直接驅(qū)動發(fā)光二極管，所以通常加一個驅(qū)動器，如7406和7407等?！镙斎搿⑤敵龆藘蓚€電源必須單獨供電，如圖4―11所示、圖4—12所示。微機控制技術(shù)4．2．1光電隔離技術(shù)★當(dāng)發(fā)光二極管有正向電流通過564．2．1光電隔離技術(shù)

圖4—15正確的隔離

P107

微機控制技術(shù)4．2．1光電隔離技術(shù)圖4—15正確的隔離574．2．1光電隔離技術(shù)圖4—16不正確的隔離

P107微機控制技術(shù)4．2．1光電隔離技術(shù)圖4—16不正確的隔離584.2.2繼電器輸出接口技術(shù)繼電器是電氣控制中常用的控制器件。一般由通電線圈和觸點（常開或常閉）構(gòu)成。線圈通電時，開關(guān)觸點閉合（或打開）。線圈不通電時，則開關(guān)觸點斷開（或閉合）。一般線圈可以用直流低電壓控制（直流9V，12V，24V等）；觸點輸出部分可以直接與市電（220V）連接；雖然繼電器本身有一定的隔離作用，但在與微型計算機接口連接時通常還是采用光電隔離器進行隔離。微機控制技術(shù)4.2.2繼電器輸出接口技術(shù)繼電器是電氣控制中常用的控制594.2.2繼電器輸出接口技術(shù)圖4.17繼電器接口電路

微機控制技術(shù)4.2.2繼電器輸出接口技術(shù)圖4.17繼電器接口電路604.2.2繼電器輸出接口技術(shù) 如圖4.13中所示，當(dāng)開關(guān)量P1.0輸出為高電平時，經(jīng)反相驅(qū)動器7406變?yōu)榈碗娖剑拱l(fā)光二極管發(fā)光，從而使光敏三極管導(dǎo)通，進而使三極管9013導(dǎo)通，因而使繼電器J的線圈通電，繼電器觸點J1-1閉合，使～220V電源接通。反之，當(dāng)P1.0輸出低電壓時，使J1-1斷開。圖中所示電阻R1為限流電阻，二極管D的作用是保護晶體管T。當(dāng)繼電器J吸合時，二極管D截止，不影響電路工作。繼電器釋放時，由于繼電器線圈存在電感，這時晶體管T已經(jīng)截止，所以會在線圈的兩端產(chǎn)生較高的感應(yīng)電壓。微機控制技術(shù)4.2.2繼電器輸出接口技術(shù) 如圖4.13中所示，當(dāng)開614.2.2繼電器輸出接口技術(shù) 此電壓的極性為上負(fù)下正，正端接在晶體管的集電極上。當(dāng)感應(yīng)電壓與VCC之和大于晶體管T的集電極反向電壓時，晶體管T有可能損壞。加入二極管D后，繼電器線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流從二極管D流過，從而使晶體管T得到保護。微機控制技術(shù)4.2.2繼電器輸出接口技術(shù) 此電壓的極性為上負(fù)下正，624.2.2繼電器輸出接口技術(shù)

不同的繼電器，其線圈驅(qū)動電流的大小，以及帶動負(fù)載的能力不同。選用時應(yīng)考慮下列因素：

★繼電器額定工作電壓（或電流）；

★接點負(fù)荷；

★接點的數(shù)量或種類（常閉或常開）；

★繼電器的體積、封裝形式、工作環(huán)境、接點吸合 或釋放時間等。微機控制技術(shù)4.2.2繼電器輸出接口技術(shù) 不同的繼電器，其線圈驅(qū)動634．2．3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)固態(tài)繼電器（SolidStateRelay）簡稱SSR。帶光電隔離器的無觸點開關(guān)(用晶體管或可控硅代替常規(guī)繼電器的觸點開關(guān)，在前級把光電隔離器熔為一體)。固態(tài)繼電器有直流型和交流型固態(tài)繼電器之分。固態(tài)繼電器輸入控制電流小，輸出無觸點，在微機控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，大有取代電磁繼電器之勢。微機控制技術(shù)4．2．3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)固態(tài)繼電器（Solid644．2．3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)

1．直流型SSR輸入端是一個光電隔離器，可用OC門或晶體管直接驅(qū)動。輸出端經(jīng)整型放大后帶動大功率晶體管輸出，輸出工作電壓可達(dá)30～180V（5V開始工作）。

微機控制技術(shù)4．2．3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)1．直流型SSR微機控654．2．3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)

圖4—18直流型SSR原理圖

微機控制技術(shù)4．2．3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)圖4—18直流型664．2．3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)直流SSR（SolidStateRelay）主要用于帶有直流負(fù)載的場合，如直流電機控制，直流步進電機控制，和電磁閥等。圖4—19所示為采用直流SSR控制三相步進電機原理電路圖。微機控制技術(shù)4．2．3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)直流SSR（Soli67圖中A、B、C為步進電機的三相，

只要按著一定的通電順序，

即可實現(xiàn)步進電機控制

圖4—19步進電機控制原理圖

微機控制技術(shù)圖中A、B、C為步進電機的三相，

只要按著一定的通電684．2．3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)

2.交流型SSR(1)采用雙相可控硅作為開關(guān)器件.用于交流大功率驅(qū)動場合，如交流電機控制，交流電磁閥控制等。(2)交流型SSR又可分為過零型和移相型兩類。

★非過零型SSR，在輸入信號時，不管負(fù)載電流相位如何，負(fù)載端立即尋通；★過零型必須在負(fù)載電源電壓接近零且輸入控制信號有效時，輸入端負(fù)載電源才導(dǎo)通?！锂?dāng)輸入的控制信號撤消后，不論哪一種類型，它們都是流過雙向可控硅負(fù)載電流為零時才關(guān)斷。微機控制技術(shù)4．2．3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)2.交流型SSR微694．2．3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)

圖4—20交流過零型SSR原理圖

微機控制技術(shù)4．2．3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)圖4—20交流過零704．2．3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)一個交流型SSR控制單向交流控制電機的實例如圖4—22所示。圖中，改變交流電機通電繞組，即可控制電機的旋轉(zhuǎn)方向。例如用它控制流量調(diào)節(jié)閥的開和關(guān)，從而實現(xiàn)控制管道中流體流量的目的。微機控制技術(shù)4．2．3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)一個交流型SSR714．2．3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)

圖4-22用交流SSR控制交流電機原理圖

P110微機控制技術(shù)101～4．2．3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)圖4-22用交流724．2．3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)在圖4—22中，當(dāng)控制端PC0輸出為低電平時，經(jīng)反相后，使上邊的SSR導(dǎo)通，下的SSR截止使交流電通過A相繞組正轉(zhuǎn)；反之，如果PC0輸出高電平，則上邊SSR的截止，下邊的SSR導(dǎo)通，使交流電流經(jīng)B相，電機反轉(zhuǎn)。圖中Rp、Cp組成浪涌電壓吸收回路，通常Rp為100Ω左右，CP為0．1μF。RM為壓敏電阻，用做過電壓保護。其電壓取值范圍通常為電源電壓有效值的1．6～1．9倍，市售有專門適用于交流220V或380V的壓敏電阻。交流型固態(tài)繼電器選用時主要注意它的額定電壓和額定工作電流微機控制技術(shù)4．2．3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)在圖4—22中，734．2．4大功率場效應(yīng)管開關(guān)接口技術(shù)大功率場效應(yīng)管開關(guān)的特點：★輸入阻抗高★關(guān)斷漏電流小★響應(yīng)速度快★與同功率繼電器相比，體積較小，價格便宜，所以在開關(guān)量輸出控制中也常作為開關(guān)元件使用。場效應(yīng)管的種類非常多，如IRF系列，電流可從幾個mA～幾十A，耐壓可從幾十V～幾百V，因此可以適合任何場合。微機控制技術(shù)4．2．4大功率場效應(yīng)管開關(guān)接口技術(shù)大功率場效應(yīng)管開關(guān)的744．2．4大功率場效應(yīng)管開關(guān)接口技術(shù)值得說明的是，由于大功率場效應(yīng)管本身沒有隔離作用，故使用時為了防止高壓對微型機系統(tǒng)的干擾和破壞，通常在它的前邊加一級光電隔離器，如4N25、TIL113等微機控制技術(shù)4．2．4大功率場效應(yīng)管開關(guān)接口技術(shù)微機控制技術(shù)754．2．4大功率場效應(yīng)管開關(guān)接口技術(shù)

圖4—23大功率場效應(yīng)管的表示符號

微機控制技術(shù)控制柵極G漏極D源極S1NPN型4．2．4大功率場效應(yīng)管開關(guān)接口技術(shù)圖4—23大功764．2．4大功率場效應(yīng)管開關(guān)接口技術(shù)利用大功率場效應(yīng)管可以實現(xiàn)圖4—19所示的步進電機控制。其原理電路如圖4—20所示圖中，當(dāng)某一控制輸出端（如PC0）輸出為高電平時，經(jīng)反相器7406變?yōu)榈碗娖剑构怆姼綦x器，通電并導(dǎo)通，從而使電阻R1（R2或R3）輸出為高電平，控制場效應(yīng)管IRF640導(dǎo)通，使A相（B相或C相）通電；反之，當(dāng)P1．0為低電平時，則IRF640截止，A相無電流通過。改變步進電機A、B、C三相的通電順序，便可實現(xiàn)對步進電機的控制，詳見本章第四節(jié)，圖中的RP、CP、D均為保護元件。其作用與前邊講過的相同。微機控制技術(shù)4．2．4大功率場效應(yīng)管開關(guān)接口技術(shù)利用大功率場77

圖4—24采用大功率場效應(yīng)管的步進電機控制電路原理圖

P111微機控制技術(shù)大功率場效應(yīng)管只作開關(guān)圖4—24采用大功率場效應(yīng)管的步進電機控制電路原理圖784.2.5可控硅接口技術(shù)

可控硅（SiliconControlledRectifier）,簡稱SCR，大功率電器元件，也稱晶閘管。它具有體積小，效率高，壽命長等優(yōu)點。在自動控制系統(tǒng)中，作為大功率驅(qū)動器件，實現(xiàn)用小功率控件控制大功率設(shè)備。它在交直流電機調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)以及隨動系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。微機控制技術(shù)4.2.5可控硅接口技術(shù) 可控硅（SiliconCon794.2.5可控硅接口技術(shù)可控硅分單向可控硅和雙向可控硅兩種。1.單向可控硅圖4.25（a）單向可控硅的表示符號，3個引腳:A為陽極，K為陰極，G為控制極。4層半導(dǎo)體材料組成:等效于P1N1P2和N1P2N2兩個三極管，如圖4.25（b）所示。微機控制技術(shù)4.2.5可控硅接口技術(shù)可控硅分單向可控硅和雙向可控硅兩804.2.5可控硅接口技術(shù)圖4.25可控硅結(jié)構(gòu)

P112微機控制技術(shù)陰極陽極控制極4.2.5可控硅接口技術(shù)圖4.25可控硅結(jié)構(gòu)814.2.5可控硅接口技術(shù) 工作原理：當(dāng)陽極電位高于陰極電位且控制極電流增大到一定值（觸發(fā)電流）時，可控硅由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。導(dǎo)通后，Ig即使為零，可控硅仍保持導(dǎo)通狀態(tài)，直到陽極電位小于或等于陰極電位時，可控硅才由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?。其特性曲線如圖4.26所示。 單向可控硅多用于直流大電流場合。在交流系統(tǒng)中常用于大功率整流回路。

微機控制技術(shù)即陽極電流小于維持電流4.2.5可控硅接口技術(shù) 工作原理：微機控制技術(shù)即陽極電824.2.5可控硅接口技術(shù)圖4.26可控硅輸出特性p112微機控制技術(shù)4.2.5可控硅接口技術(shù)圖4.26可控硅輸出特性834.2.5可控硅接口技術(shù)2.雙向可控硅也稱三端雙向可控硅，簡稱TRIAC。在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于兩個單向可控硅反向連接，如圖4.27所示。具有雙向?qū)üδ堋Ｍ〝酄顟B(tài)由控制極G決定。G上加正脈沖（或負(fù)脈沖）可使其正向（或反向）導(dǎo)通。這種裝置的優(yōu)點是控制電路簡單，沒有反向耐壓問題，因此特別適合作交流無觸點開關(guān)使用。

微機控制技術(shù)4.2.5可控硅接口技術(shù)2.雙向可控硅微機控制技術(shù)844.2.5可控硅接口技術(shù)圖4.27雙向可控硅的符號、結(jié)構(gòu)及伏安特性

p113微機控制技術(shù)4.2.5可控硅接口技術(shù)圖4.27雙向可控硅的符號、854.2.5可控硅接口技術(shù) 可控硅在與微型計算機接口連接時也，。在單片機控制系統(tǒng)中，常用單片機的某一根接口線或外接I/O接口的某一位產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。為了提高效率，要求觸發(fā)脈沖與交流電壓同步，通常采用檢測交流電過零點來實現(xiàn)。圖4.28所示為某電爐溫度控制系統(tǒng)可控硅控制部分的電路原理圖。微機控制技術(shù)4.2.5可控硅接口技術(shù) 可控硅在與微型計算機接口連接時864.2.5可控硅接口技術(shù)圖4.28可控硅加熱爐控制系統(tǒng)的原理

p113微機控制技術(shù)需加接光電隔離器觸發(fā)脈沖電壓應(yīng)大于4V；脈沖寬度應(yīng)大于20s4.2.5可控硅接口技術(shù)圖4.28可控硅加熱爐控制系874．2．6電磁閥接口技術(shù)1、電磁閥是在氣體或液體流動的管路中受電磁力控制開閉的閥體。2、廣泛用于液壓機械、空調(diào)、熱水器、自動機床等系統(tǒng)3、它由線圈、固定鐵芯、可動鐵芯及閥體等組成。線圈不通電時，可動鐵芯受彈簧作用與固定鐵芯脫離，閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。線圈通電時，可動鐵芯克服彈簧的彈力作用與固定鐵芯吸合，閥門處于打開狀態(tài)控制了液體和氣體的流動。（流體推動油缸或氣缸轉(zhuǎn)換為物體的機械運動，完成往復(fù)運動）。4、電磁閥有交流和直流兩種。交流電磁閥使用方便，但容易產(chǎn)生顫動，啟動電流大，并會引起發(fā)熱。直流電磁閥可靠，但需專門電源，如12V、24V、48V。

微機控制技術(shù)4．2．6電磁閥接口技術(shù)1、電磁閥是在氣體或液體流動884．2．6電磁閥接口技術(shù)

圖4—29電磁閥結(jié)構(gòu)原理圖p114微機控制技術(shù)4．2．6電磁閥接口技術(shù)圖4—29電磁閥結(jié)構(gòu)原理圖894．2．6電磁閥接口技術(shù)電磁閥種類很多，常用的換向閥有兩位三通、兩位四通、三位四通等。這里所謂的位是指滑閥位置，通指流體的通路。工作原理與繼電器基本相同，故與微型機的接口也由光電隔離及開關(guān)電路等來控制的。微機控制技術(shù)4．2．6電磁閥接口技術(shù)電磁閥種類很多，常用的換向閥有兩904．2．6電磁閥接口技術(shù)

圖4—30交流電磁閥接口電路

p114微機控制技術(shù)光電隔離器雙向可控硅4．2．6電磁閥接口技術(shù)圖4—30交流電磁閥接口電914．2．6電磁閥接口技術(shù)

圖中交流電磁閥圈由雙向可控硅KS驅(qū)動。KS的選擇要滿足：額定工作電流為交流電磁閥線圈工作電流的2～3倍；額定工作電壓為交流電磁閥線圈電壓的2～3倍。對于中小尺寸～220V工作電壓的交流電磁閥，可以選擇3A、600V的雙向可控硅。光電隔離器MOC3041的作用是觸發(fā)雙向晶閘管KS以及隔離微型機和電磁閥系統(tǒng)。光電隔離器的輸入端接7407，電單片機8031的P1.0腳控制。當(dāng)P1.0輸出為低電平時，雙向晶閘管KS導(dǎo)通，電磁閥吸合；P1.0輸出高電平時，雙向晶閘管KS關(guān)斷，電磁閥釋放。MOC3041內(nèi)部帶有過零電路，因此，雙向晶閘管KS工作在過零觸發(fā)方式微機控制技術(shù)4．2．6電磁閥接口技術(shù)圖中交流電磁閥圈由雙向924.3電機控制接口技術(shù)工業(yè)企業(yè)中，常用電機作原動機去拖動各種生產(chǎn)機械。如各種機床、電鏟、吊車、軋鋼機、抽水機、鼓風(fēng)機、閥門、傳送帶等。在自動控制系統(tǒng)中，各種類型小巧靈敏的控制電機廣泛作為檢驗、放大、執(zhí)行和解算元件。隨著系統(tǒng)的發(fā)展，對電機拖動系統(tǒng)的要求愈來愈高：如:提高加工精度及工作速度、快速啟動、制動及逆轉(zhuǎn)、實現(xiàn)寬范圍內(nèi)的調(diào)速和整個生產(chǎn)過程自動化等。要完成這些任務(wù)，還必須有自動化控制設(shè)備來控制電機。微機控制技術(shù)4.3電機控制接口技術(shù)工業(yè)企業(yè)中，常用電機作原動機去拖動934.3電機控制接口技術(shù)電機控制發(fā)展歷程：交流放大器→磁放大器→可控離子變速器→可控硅→計算機控制裝置向集成化、小型化、微型化、智能化方向發(fā)展。微型計算機及單片機的發(fā)展，使電機控制發(fā)生了革命性的飛躍。本節(jié)主要講述小功率直流電機控制原理。微機控制技術(shù)4.3電機控制接口技術(shù)電機控制發(fā)展歷程：微機控制技術(shù)944.3電機控制接口技術(shù)4.3.1小功率直流電機調(diào)速原理4.3.2開環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)4.3.3PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)4.3.5交流電機的控制接口技術(shù)4.3電機控制接口技術(shù)4.3.1小功率直流電機調(diào)速原954．3．1小功率直流電機調(diào)速原理微機控制技術(shù)圖4—31脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)原理圖

4．3．1小功率直流電機調(diào)速原理微機控制技術(shù)圖4—31964．3．1小功率直流電機調(diào)速原理小功率直流電機結(jié)構(gòu)與原理：★由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成★定子上有一磁極，磁極上繞有勵磁繞組?！镛D(zhuǎn)子由硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子外圓有槽，槽內(nèi)裝有電樞繞組，繞組通過換問器和電刷引出。微機控制技術(shù)4．3．1小功率直流電機調(diào)速原理小功率直流電機結(jié)構(gòu)與原理974．3．1小功率直流電機調(diào)速原理在勵磁式直流伺服電機中，在勵磁電壓和負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定時電機轉(zhuǎn)速由電樞電壓Ua決定：電樞電壓越高，電機轉(zhuǎn)速就越快；電樞電壓Ua降至0V時，電機仃轉(zhuǎn)；改變電樞電壓的極性，電機改變轉(zhuǎn)向。使用計算機控制小功率直流電機調(diào)速系統(tǒng)的方法:改變電機電樞電壓接通或斷開時間的比值（即占空比）控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速，稱為脈沖寬度調(diào)制（PulseWidthModulation）,簡稱

PWM。

PWM調(diào)速原理如圖4—31所示。微機控制技術(shù)4．3．1小功率直流電機調(diào)速原理在勵磁式直流伺服電機中，984．3．1小功率直流電機調(diào)速原理

⒈在通電脈沖作用下：高電平時，馬達(dá)速度增加；低電平時，速度逐漸減少。

⒉改變通、斷電時間，可使馬達(dá)速度達(dá)到一定的穩(wěn)定性。設(shè)電機永遠(yuǎn)接通電源時，轉(zhuǎn)速為Vmax，則電機的平均速度為

Vd＝Vmax·D(4-1)式中，Vd—電機的平均速度；Vmax—電機全通電時的速度（最大）；D=t1/T—占空比。平均速度Vd與占空比D的函數(shù)曲線，如圖4—32所示。微機控制技術(shù)4．3．1小功率直流電機調(diào)速原理⒈在通電脈沖作用下：994．3．1小功率直流電機調(diào)速原理圖4—32平均速度與占空比的關(guān)系

微機控制技術(shù)Vd與占空比D不是完全線性關(guān)系近似線性關(guān)系4．3．1小功率直流電機調(diào)速原理圖4—32平均速度與1004．3．2開環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)圖4—33開環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)原理圖

微機控制技術(shù)1．開環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)的組成4．3．2開環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)圖4—33開環(huán)脈沖寬度1014．3．2開環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)它由五部分組成。（1）占空比D的設(shè)定人工設(shè)定通過開關(guān)給定(8位二進制數(shù))。改變開關(guān)的狀態(tài)，即可改變占空比的大小。②用電位器給定經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器接到微型機作為給定值。③由撥碼鍵盤給定每個撥碼鍵盤給出一位BCD碼（4位二進制數(shù)），若采用兩位BCD碼數(shù)，則需并行用兩個撥碼開關(guān)。微機控制技術(shù)4．3．2開環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)它由五部分組成。微機控制技1024．3．2開環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)（2）脈沖寬度發(fā)生器根據(jù)給定平均速度，計算出占空比，用軟件方法實現(xiàn)。（3）電子開關(guān)(大功率場效應(yīng)管開關(guān)、固態(tài)繼電器或可控硅)用來接通或斷開電機定子電源。一般需要加光電隔離器。（4）驅(qū)動器將計算機輸出的脈沖寬度調(diào)制信號加以放大，控制電機定子電壓接通或斷開的時間。由放大器/繼電器,TTL集成電路組成驅(qū)動器構(gòu)成。（6）電機被控對象，用以帶動被控裝置。微機控制技術(shù)4．3．2開環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)（2）脈沖寬度發(fā)生器微機控1034．3．2開環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)2．電機控制接口

①直流電流控制接口元器件:固態(tài)繼電器、大功率場效應(yīng)管、專用接口芯片（如L290、L291、L292）及接口板②所以直流電機與微型機接口可采用以下四種方法：

★光電隔離器＋大功率場效應(yīng)管；★固態(tài)繼電器；

★專用接口芯片；★專用接口板；微機控制技術(shù)成本低,適用于自行開發(fā)的微型機系統(tǒng)可靠,貴適用于STD或PC總線工業(yè)控制機系統(tǒng)4．3．2開環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)2．電機控制接口1044．3．2開環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)

圖4—34采用固態(tài)繼電器的直流電機接口方法

微機控制技術(shù)4．3．2開環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)圖4—34采用固態(tài)繼1054．3．2開環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)圖4—34中，(1)限流電阻R保護固態(tài)繼電器。（2）當(dāng)PC0=1時，經(jīng)反問輸出低電平，使固態(tài)繼電器發(fā)光二極管發(fā)光，并使光敏三極管導(dǎo)通，從而使直流電機繞組通電。（3）反之，光敏三極管隨之截止，因而直流電機繞組沒有電流通過。（4）D1為固態(tài)繼電器內(nèi)部的保護電路，D2為電機保護元件。微機控制技術(shù)4．3．2開環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)圖4—34中，微機1064．3．3PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計圖4—35帶方向控制的直流電機控制原理圖

微機控制技術(shù)改變電樞電壓的極性,電機隨之改變轉(zhuǎn)向4．3．3PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計圖4—35帶方向控制的直1074．3．3PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計由圖4.35，雙向直流電機控制原理

★開關(guān)SW1和SW4閉合時，電機全速正轉(zhuǎn)；

★開關(guān)SW2和SW3閉合時，馬達(dá)全速反轉(zhuǎn)。

★SW2和SW4（或SW1和SW4）閉合時， 電機繞組被短路，電機處于剎車狀態(tài)。

★將四個開關(guān)全部打開，電機自由滑行。

微機控制技術(shù)4．3．3PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計由圖4.35，雙向直流1084．3．3PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計1．控制接口電路 一個完整的雙向直流電機控制接口電路如圖4.32所示。

如圖4.36中所示，采用8155作為并行接口電路。設(shè)8155A口為輸出方式，B口和C口為輸入方式。A口PA1，PA0經(jīng)4總線緩沖門74LS125和反向驅(qū)動器74LS06控制4個光電隔離器和4個大功率場效應(yīng)開關(guān)管IRF640（圖中用SW1～SW4表示）。微機控制技術(shù)4．3．3PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計1．控制接口電路微機控制技109圖4.36雙向電機控制接口電路圖微機控制技術(shù)1．控制接口電路10圖4.36雙向電機控制接口電路圖微機控制技術(shù)1．控制接口1104．3．3PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(1)單片機經(jīng)8155A口輸出控制模型輸出02H控制模型時，使SW1、SW4導(dǎo)通；SW2、SW3關(guān)斷。電流從左至右流過直流電機,使電機正轉(zhuǎn)。輸出01H控制模型時，使SW2和SW3接通；SW1和SW4關(guān)斷，電流由右向左流過電機，使電機反轉(zhuǎn)。輸出03H控制模型時,剎車,00H的控制模型,滑行。微機控制技術(shù)4．3．3PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(1)單片機經(jīng)81551114．3．3PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(2)單片機從8155B口讀入8個開關(guān)的狀態(tài),作為脈沖寬度給定值N以實現(xiàn)脈沖寬度調(diào)速。(3)C口的PC0和PC1各接一個單刀雙擲開關(guān)。PC0位為方向控制位：

當(dāng)PC0＝0時，電機正向運行；PC0＝1時，電機反轉(zhuǎn)。PC1位用來控制電機的啟動和停止：若PC1＝0，電機啟動；當(dāng)PC1＝1，電機停止。微機控制技術(shù)4．3．3PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(2)單片機從8155B口1122．控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(1)對8155初始化:設(shè)其A口為輸出方式，B口、C口為輸入方式。(2)讀入方向控制標(biāo)志:給定值N和。啟動判斷:決定是否啟動電機。如不需要啟動，則繼續(xù)檢查；需要啟動，進一步判斷設(shè)置的電機轉(zhuǎn)動方向。(3)讀入占空比D的給定值。(4)按照要求輸出正向（或反向）控制代碼，查對及判斷脈沖寬度（單位脈沖個數(shù)）是否達(dá)到給定值:如未達(dá)到要求，則繼續(xù)輸出控制代碼；達(dá)到給定值，便輸出剎車（或滑行）代碼。(5)重復(fù)上述過程，即可達(dá)到給定的電機旋轉(zhuǎn)速度。微機控制技術(shù)2．控制系統(tǒng)軟件設(shè)計微機控制技術(shù)113

圖4—37雙向電機控制程序流程圖微機控制技術(shù)圖4—37雙向電機控制程序流程圖微機控制技術(shù)114 ORG 8000HSTART：MOV DPTR，#0FD00H ；指向8155控制口 MOV A，#01H ；設(shè)A口為輸出，B口、C口為輸入 MOVX @DPTR，ALOOP：MOV DPTR，#0FD02H；從B口，讀入并存儲給定值N MOVX A，@DPTR MOV 20H，A CPL A ；計算并存儲/N

INC A MOV 21H，A MOV DPTR，#0FD03H；指向8155C口，讀入狀態(tài)標(biāo)志 MOVX A，@DPTR JB ACC.0，INVERT；判旋轉(zhuǎn)方向。反向，轉(zhuǎn)INVERT MOV A，#02H ；取正向代碼OUTPUT：MOV DPTR，#0FD01H；指向8155A口，輸出控制代碼 MOVX @DPTR，A MOV 22H，20H

；延時t1微機控制技術(shù) ORG 8000H微機控制技術(shù)115DELAY1：ACALLDELAY0 DJNZ22H，DELAY1 MOVA，#00H ；輸出滑行代碼 MOVX@DPTR，A MOV 23H，21H

；延時t2DELAY2：ACALLDELAY0 DJNZ 23H，DELAY12 AJMP LOOPSTOP：MOV A，03H ；輸出剎車代碼 MOV DPTR，#0FD01H；指向8155A口，輸出剎車代碼 MOVX @DPTR，A AJMP LOOPINVENT：MOV A，01H ；輸出反向代碼 AJMP OUTPUTDELAY0:（略）

；軟件延時程序

微機控制技術(shù)DELAY1：ACALLDELAY0微機控制技術(shù)1164.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)為了提高電機脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)的精度，通常采用閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。在開環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加電機速度檢測回路即構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，意在將檢測到的速度與給定值進行比較，并由數(shù)字調(diào)節(jié)器（PID調(diào)節(jié)器或直接數(shù)字控制）進行調(diào)節(jié)。原理框圖，如圖4.38所示。微機控制技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)為了提高電機脈沖寬度調(diào)速1174.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)圖4.38采用微型計算機的電機速度閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理

4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)圖4.38采用微型計算1184.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) 電機轉(zhuǎn)速測量方法:模擬量速度測量傳感器逐漸向數(shù)字式傳感器發(fā)展。常用的轉(zhuǎn)速傳感器:測速發(fā)電機光電碼盤電磁式碼盤光柵霍爾元件等。微機控制技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) 電機轉(zhuǎn)速測量方法:微機控1194.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)1．測速發(fā)電機(1)將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電信號的裝置。(2)根據(jù)結(jié)構(gòu)及工作原理不同測速發(fā)電機分:直流測速發(fā)電機、交流測速發(fā)電機兩種。(3)交流測速發(fā)電機分為同步測速發(fā)電機、異步測速發(fā)電機兩種形式。(4)同步測速發(fā)電機有永磁式、感應(yīng)式和脈沖式；異步測速發(fā)電機按其結(jié)構(gòu)可分為鼠籠式和杯形轉(zhuǎn)子兩種。由于杯形轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機精度高，所以應(yīng)用最廣。 杯形轉(zhuǎn)子測速發(fā)電機的原理，如圖4.39所示。微機控制技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)1．測速發(fā)電機微機控制技術(shù)120圖4.39杯形轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機原理圖微機控制技術(shù)圖4.39杯形轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機原理圖微機控制技術(shù)1214.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)

測速發(fā)電機

輸出電壓的幅值與轉(zhuǎn)子的速度成正比,

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反時，輸出電壓的相位也相反。

交流異步測速發(fā)電機的輸出特性曲線，如圖4.40所示。微機控制技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)測速發(fā)電機微機控1224.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)圖4.340交流異步測速發(fā)電機的輸出特性微機控制技術(shù)理想的空載輸出特性曲線實際輸出電壓與轉(zhuǎn)速的關(guān)系在負(fù)載阻抗為Z1時,使其實際輸出降低4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)圖4.340交流異步測速1234.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)直流測速發(fā)電機也是一種測速傳感器。根據(jù)激磁方式不同，可分電磁式、永磁式兩種。按電樞結(jié)構(gòu)不同又可分為：普通有槽電樞、無槽電樞、空心電樞和圓盤電樞等。常用的為永磁式測速發(fā)電機。 這些測速發(fā)電機的結(jié)構(gòu)雖然不同，但原理基本一樣。微機控制技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)微機控制技術(shù)1244.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) 圖4.41所示為采用測速發(fā)電機脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)的原理圖。該圖與圖4.34所示的主要區(qū)別是，電機的速度不采用數(shù)字式的光電碼盤，而是采用模擬量速度傳感器—測速發(fā)電機進行測量。因此系統(tǒng)增加一個A/D轉(zhuǎn)換器接口，用來將測速發(fā)電機的模擬輸出電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以便與數(shù)字式速度給定值加以比較。采用測速發(fā)電機的優(yōu)點是分辨率比較高，且價格比較便宜。微機控制技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) 圖4.41所示為采用測1254.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)圖4.41直流脈寬可逆調(diào)速系統(tǒng)原理圖微機控制技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)圖4.41直流脈寬可逆1264.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) 微型計算機按PID調(diào)節(jié)算式計算的結(jié)果，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬量，再經(jīng)電壓變換器轉(zhuǎn)換成脈寬調(diào)制發(fā)生器需要的電壓。脈寬調(diào)制發(fā)生器采用CW3524集成電路，其最高頻率可調(diào)至100kHz以上。調(diào)制后的脈沖寬度控制信號經(jīng)脈沖分配器、驅(qū)動器輸出后，用來控制直流可逆電機。微機控制技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) 微型計算機按PID調(diào)節(jié)1274.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)2．?dāng)?shù)字式轉(zhuǎn)速傳感器(1)數(shù)字式轉(zhuǎn)速傳感器直接把旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速變成數(shù)字量的一種裝置。計算機控制系統(tǒng)最常用的數(shù)字式轉(zhuǎn)速傳感器是碼盤。(2)碼盤為按一定規(guī)律分布著透明狹縫的圓盤，碼盤可做成增量式或絕對式。(目前應(yīng)用最多)。(3)測量轉(zhuǎn)速的碼盤大部分采用光電式，由兩種碼盤構(gòu)成的數(shù)字轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)，如圖4.42所示。微機控制技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)2．?dāng)?shù)字式轉(zhuǎn)速傳感器微機控1284.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)圖4.42透明式光電碼盤的結(jié)構(gòu)微機控制技術(shù)14.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)圖4.42透明式光電碼1294.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)如圖4.42中（a）增量式碼盤結(jié)構(gòu)由光源、透鏡、測量盤、讀數(shù)盤及光敏元件組成。光源發(fā)射出的光線→透鏡聚焦→透過測量盤與讀數(shù)盤→光敏元件有光線透過時，光敏元件才發(fā)出一個脈沖，沒有光線透過則不產(chǎn)生脈沖。(送到數(shù)字式速度計，或送入計算機計量)根據(jù)下面的公式求出轉(zhuǎn)速。 （4-2）式中，r——轉(zhuǎn)速（每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）；

N

C——在t1時間內(nèi)測得的脈沖數(shù)；

n——碼盤上的縫隙數(shù)；

t1——測速時間。微機控制技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)如圖4.42中微機控制技1304.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) 式（4-2）中，當(dāng)系統(tǒng)確定后，n即為已知。所以只要測出t1時間內(nèi)的脈沖數(shù)NC，便可計算機出電機的轉(zhuǎn)速。 采用增量式碼盤的微型計算機系統(tǒng)，通常定時時間及計數(shù)工作均由定時器/計數(shù)器來完成。定時器/計數(shù)器每隔t1時間向處理器申請一次中斷，CPU在中斷服務(wù)程序中讀取脈沖的計數(shù)值NC，再按式（4-2）計算出轉(zhuǎn)速r。當(dāng)然，也可以采用軟件的方法記錄t1時間內(nèi)的脈沖個數(shù)。微機控制技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) 式（4-2）中，當(dāng)系統(tǒng)1314.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) 絕對式光電碼盤上分透明和不透明兩種區(qū)域，按一定方式進行編碼。碼盤上黑色部分表示遮光部分，白色則表示透明部分，用狹窄的光束來代替電刷。當(dāng)碼盤隨軸轉(zhuǎn)動時，將輸出相應(yīng)的光束（光束的數(shù)量與碼盤的位數(shù)相同），然后通過光敏元件轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的代碼。 只要把碼盤中的每一位輸出均通過I/O接口（如8255），即可與微型計算機相連。每隔一定的時間，采樣一次碼盤的輸出數(shù)值。微機控制技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) 絕對式光電碼盤上分透明1324.3.5交流電機控制接口技術(shù)在微型計算機控制系統(tǒng)中，除了直流電機以外，交流電機的應(yīng)用也非常普遍。交流電機控制技術(shù)近年來已經(jīng)成為微型計算機控制技術(shù)中一個非?；钴S的領(lǐng)域。交流調(diào)速問題更是一個比較復(fù)雜的問題。有待于今后進一步研究和開發(fā)。只介紹交流電機與微型計算機的接口技術(shù)及其在自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。微機控制技術(shù)4.3.5交流電機控制接口技術(shù)在微型計算機控制系統(tǒng)中，除1334.