1、第4章 常用控制程序的設(shè)計(jì),4.1 報(bào)警程序的設(shè)計(jì) 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù) 4.3 電機(jī)控制接口技術(shù) 4.4 步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù),4.1報(bào)警程序設(shè)計(jì),在微型機(jī)控制系統(tǒng)中，為了安全， 對(duì)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(bào)警系統(tǒng)， 以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。,微機(jī)控制技術(shù),4.1報(bào)警程序設(shè)計(jì),4.1.1 常用報(bào)警方式 4.1.2 簡(jiǎn)單報(bào)警程序的設(shè)計(jì) 4.1.3 越限報(bào)警程序的設(shè)計(jì) 4.1.4 遠(yuǎn)程自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì),4.1.1 常用報(bào)警方式,在控制系統(tǒng)中通?？刹捎?聲音 如電鈴、電笛發(fā)出，蜂鳴器， 集成電子音樂(lè)芯片， 光 發(fā)光二極管或閃爍的白熾燈等 語(yǔ)音報(bào)警，語(yǔ)音芯片

2、 圖形與聲音混合報(bào)警， 顯示報(bào)警畫(huà)面（如報(bào)警發(fā)生的順序、報(bào)警發(fā)生 的時(shí)間、報(bào)警回路編號(hào)、報(bào)警內(nèi)容及次數(shù)等）。,微機(jī)控制技術(shù),4.1.1常用報(bào)警方式,1發(fā)光二極管及白熾燈驅(qū)動(dòng)電路 （1）報(bào)警方法不同采用的驅(qū)動(dòng)電路方式也不同。 發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電流一般在 2030mA， 不能直接由 TTL 電平驅(qū)動(dòng)，常采用 OC 門(mén)驅(qū)動(dòng)器。 如 74LS06/07 等。 白熾燈報(bào)警時(shí)，應(yīng)該使用交流固態(tài)繼電器進(jìn)行控制。 （2）為了能保持報(bào)警狀態(tài)，常采用帶有鎖存器的I/O接口芯片， （ Intel 8155、8255A ） 也可選用一般的鎖存器， （ 74LS273，74LS373，或 74LS377等）,微機(jī)控制技

3、術(shù),4.1.1常用報(bào)警方式,圖4-1 LED報(bào)警接口電路,微機(jī)控制技術(shù),4.1.1常用報(bào)警方式,2. 聲音報(bào)警驅(qū)動(dòng)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(bào)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(dòng)揚(yáng)聲器。 其功能如表4.1（P97） 所示。,微機(jī)控制技術(shù),4.1.1常用報(bào)警方式,微機(jī)控制技術(shù),4.1.1常用報(bào)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、； （4）外接一只小功率三極管，便可驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。,微機(jī)控制技術(shù),4.1.1常用報(bào)警方式,微機(jī)控制技術(shù),表4.1 KD956X 系列報(bào)警芯片功能表 P96,4.1.1常用報(bào)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(jì)數(shù)器、控制和輸出級(jí)等部分。 根據(jù)內(nèi)部程序，設(shè)有兩個(gè)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(jiàn)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(jià)格低廉，音響逼真，控制簡(jiǎn)便，所以，廣泛應(yīng)用于報(bào)警裝置及電動(dòng)玩具。 外形及報(bào)警器電路圖，如圖4.2所示。,微機(jī)控制技術(shù)

5、,4.1.1常用報(bào)警方式,圖4.2 KD-9561的外形和報(bào)警電路圖 P97,微機(jī)控制技術(shù),4.1.1常用報(bào)警方式,如圖4.2（b）中所示，當(dāng)系統(tǒng)檢查到報(bào)警信號(hào)以后，使三極管9013導(dǎo)通，發(fā)出報(bào)警聲音。圖中的R1選值一般在180k290k之間。R1的阻值愈大，報(bào)警聲音愈急促；反之，報(bào)警聲音節(jié)湊緩慢。,微機(jī)控制技術(shù),4.1.2 簡(jiǎn)單報(bào)警程序的設(shè)計(jì),（1）軟件報(bào)警程序 這種方法的基本作法是把被測(cè)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(jī)后，再與規(guī)定的上、下限值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果進(jìn)行報(bào)警或處理，整個(gè)過(guò)程都由軟件實(shí)現(xiàn)。這種報(bào)警程序又可分簡(jiǎn)單上、下限報(bào)警程序

6、，以及上、下限報(bào)警處理程序。,微機(jī)控制技術(shù),4.1.2 簡(jiǎn)單報(bào)警程序的設(shè)計(jì),（2）硬件申請(qǐng)、軟件處理報(bào)警程序 報(bào)警要求直接由傳感器產(chǎn)生。 例如：電接點(diǎn)式壓力報(bào)警裝置 當(dāng)壓力高于（或低于）某一極限值時(shí)， 接點(diǎn)即閉合，正常時(shí)則打開(kāi)。 利用開(kāi)關(guān)量信號(hào)，通過(guò)中斷的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù) 或位置的監(jiān)測(cè)。 例如，行車(chē)系統(tǒng)、電接點(diǎn)壓力表等。,微機(jī)控制技術(shù),4.1.2 簡(jiǎn)單報(bào)警程序的設(shè)計(jì),根據(jù)系統(tǒng)和參數(shù)的要求， 報(bào)警程序可分為： 簡(jiǎn)單的越限報(bào)警程序； 報(bào)警處理程序。,微機(jī)控制技術(shù),4.1.2 簡(jiǎn)單報(bào)警程序的設(shè)計(jì),1. 軟件報(bào)警程序設(shè)計(jì) 鍋爐水位自動(dòng)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

7、太高會(huì)影響汽包的汽水分離，產(chǎn)生蒸汽帶液現(xiàn)象。水位過(guò)低，則由于汽包的水量較少，負(fù)荷又很大，水的汽化會(huì)很快。如果不及時(shí)調(diào)節(jié)液面，就會(huì)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(gè)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(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。,微機(jī)控制技術(shù),4.1.2 簡(jiǎn)單報(bào)警程序的設(shè)計(jì),圖43鍋爐三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng) P98,微機(jī)控制技術(shù),4.1.2 簡(jiǎn)單報(bào)警程序的設(shè)計(jì), 系統(tǒng)設(shè)計(jì)有 3 個(gè)報(bào)警參數(shù)： 水位上、下限， 爐膛溫度上、下限， 蒸汽壓力下限。 如圖4.4中所示： 要求當(dāng)各參數(shù)全部正常時(shí)，綠燈亮。 若某一個(gè)參數(shù)不正常，將發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。,微機(jī)控制技術(shù),4.1

8、.2 簡(jiǎn)單報(bào)警程序的設(shè)計(jì),圖44 鍋爐報(bào)警系統(tǒng)圖 P99,微機(jī)控制技術(shù),內(nèi)存分配,SAMP,ALAM,LIMIT,DPTR,8100H,外存,內(nèi)存,20H,4.1.2 簡(jiǎn)單報(bào)警程序的設(shè)計(jì), 程序設(shè)計(jì)思想： 設(shè)置一個(gè)報(bào)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(jìn)行比較。 若某一位需要報(bào)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(bào)警模型單元 ALARM 的內(nèi)容是否為00H。 若為 00H，說(shuō)明所有參數(shù)均正常，使綠燈發(fā)光。 不等于00H，則說(shuō)明有參數(shù)越限，輸出報(bào)警模型。 程序流程圖，如圖4.5所示。 設(shè) 3個(gè)參數(shù)的采樣值： X1（水位）、X 2（爐膛溫度）、 X3

9、（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(bào)警標(biāo)志位單元為 ALARM。,微機(jī)控制技術(shù),4.1.2 簡(jiǎn)單報(bào)警程序的設(shè)計(jì),微機(jī)控制技術(shù),圖45 軟件報(bào)警程序模塊流程圖 P101,ORG 8000H ALARM： MOV DPTR，#SAMP ；采樣值存放地址DPTR MOVX A， DPTR ；取X1 MOV ALARM，#00H ；報(bào)警模型單元清0 ALARM0: CJNE A，LIMIT，AA ；X1MAX1嗎 ALARM1: CJNE A，LIMIT+1，BB ；X1MAX2嗎 ALARM3: CJNE A，

10、LIMIT+3，DD ；X2MIN2嗎 ALARM4: INC DPTR ；取X3 MOVX A， DPTR CJNE A，LIMIT+4，EE ；X3MIN3嗎 DONE： MOV A，00H ；判斷是否有參數(shù)報(bào)警 CJNE A，ALARM，F(xiàn)F ；若有，轉(zhuǎn) FF SETB 05H；無(wú)需報(bào)警，輸出綠燈亮模型,根據(jù)圖4.5所示可寫(xiě)出鍋爐軟件報(bào)警程序，如下所示：,微機(jī)控制技術(shù),DONE1：MOVA，ALARM MOVP1，A RET FF： SETB 07H；置電笛響標(biāo)志位 ATMP DONE1 SAMP EQU 8100H LIMIT EQU 30H ALARM EQU 20H AA： JNC

11、AOUT1；X1MAX1 轉(zhuǎn) AOUT1 AJMPALARM1 BB： JCAOUT2；X1MAX2轉(zhuǎn)AOUT3 AJMPALARM3 DD： JCAOUT4；X2MIN2轉(zhuǎn)AOUT4 AJMPALARM4,微機(jī)控制技術(shù),4.1.2 簡(jiǎn)單報(bào)警程序的設(shè)計(jì),EE：JCAOUT5；X3MIN3轉(zhuǎn)AOUT5 AJMPDONE AOUT1：SETB00H；置X1超上限報(bào)警標(biāo)志 AJMPALARM2 AOUT2：SETB01H；置X1超下限報(bào)警標(biāo)志 AJMPALARM2 AOUT3：SETB02H；置X2超上限報(bào)警標(biāo)志 AJMPALARM4 AOUT4：SETB03H；置X2超下限報(bào)警標(biāo)志 AJMPALA

12、RM4 AOUT5：SETB04H；置X1超下限報(bào)警標(biāo)志 AJMPDONE,微機(jī)控制技術(shù),4.1.2 簡(jiǎn)單報(bào)警程序的設(shè)計(jì),2硬件報(bào)警程序設(shè)計(jì) 某些根據(jù)開(kāi)關(guān)量狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警的系統(tǒng)，為了使系統(tǒng)簡(jiǎn)化，可以不用上面介紹的軟件報(bào)警方法，而是采用硬件申請(qǐng)中斷的方法，直接將報(bào)警模型送到報(bào)警口中。這種報(bào)警方法的前提條件是被測(cè)參數(shù)與給定值的比較是在傳感器中進(jìn)行的。例如，電結(jié)點(diǎn)式壓力計(jì)，電結(jié)點(diǎn)式溫度計(jì)，色帶指示報(bào)警儀等，都屬于這種傳感器。不管原理如何，它們的共同點(diǎn)是，當(dāng)檢測(cè)值超過(guò)（或低于）上、下限值時(shí)，結(jié)點(diǎn)開(kāi)關(guān)閉合，從而產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。這類報(bào)警系統(tǒng)電路圖，如圖4.6所示。,微機(jī)控制技術(shù),4.1.2 簡(jiǎn)單報(bào)警程序的設(shè)計(jì)

13、,圖46 硬件直接報(bào)警系統(tǒng)原理圖,微機(jī)控制技術(shù),報(bào)警結(jié)點(diǎn),4.1.2 簡(jiǎn)單報(bào)警程序的設(shè)計(jì), 圖4.6中， SL1 和 SL2 分別為液位上、下限報(bào)警結(jié)點(diǎn)， SP 表示蒸汽壓力下限報(bào)警結(jié)點(diǎn)， ST 是爐膛溫度上限超越結(jié)點(diǎn)。 只要三個(gè)參數(shù)中的一個(gè)（或幾個(gè)）超限（即結(jié)點(diǎn)閉合）， 管腳都會(huì)由高變低，向 CPU 發(fā)出中斷申請(qǐng)。 CPU響應(yīng)后，讀入報(bào)警狀態(tài) P1.3P1.0，然后從P1口的高4 位輸出，完成超限報(bào)警的工作。 采用中斷工作方式，既節(jié)省了CPU計(jì)算的寶貴時(shí)間，又能不 失時(shí)機(jī)地實(shí)現(xiàn)參數(shù)超限報(bào)警。,微機(jī)控制技術(shù),ORG 0000H AJMP MAIN；上電自動(dòng)轉(zhuǎn)向主程序 ORG 0003H；外部中

14、斷方式0入口地址 AJMP ALARM ORG 0200H MAIN：SETB IT0；選擇邊沿觸發(fā)方式 SETB EX0；允許外部中斷0 SETB EA；CPU允許中斷 HERE：SJMP HERE；模擬主程序 ORG 0210H ALARM：MOV A，#0FFH；設(shè)P1口為輸入口 MOV P1，A MOV A，P1；取報(bào)警狀態(tài) SWAP A； MOV P1，A；輸出報(bào)警信號(hào) RETI,根據(jù)圖4.6可寫(xiě)出報(bào)警程序如下：,微機(jī)控制技術(shù),4.1.3 越限報(bào)警程序的設(shè)計(jì),為了避免測(cè)量值在極限值附近擺動(dòng)造成頻繁報(bào)警， 可以在上、下限附近設(shè)定一個(gè)回差帶， 如圖4.7所示。,微機(jī)控制技術(shù),4.1.3

15、越限報(bào)警程序的設(shè)計(jì),圖4.7 越限報(bào)警示意圖 P103,微機(jī)控制技術(shù),4.1.3 越限報(bào)警程序的設(shè)計(jì),在圖4.7中，H是上限帶，L為下限帶。規(guī)定只有當(dāng)被測(cè)量值越過(guò)A點(diǎn)時(shí)，才認(rèn)為越過(guò)上限；測(cè)量值穿越H帶區(qū)，下降到B點(diǎn)以下才承認(rèn)復(fù)限。同樣道理，測(cè)量值在L帶區(qū)內(nèi)擺動(dòng)均不做超越下限處理；只有它回歸于D點(diǎn)之上時(shí)，才做超越下限后復(fù)位處理。這樣就避免了頻繁的報(bào)警和復(fù)限，以免造成操作人員人為的緊張。實(shí)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(gè)“帶”。在帶區(qū)內(nèi)的值都認(rèn)為是正常的。帶寬構(gòu)成報(bào)警的靈敏區(qū)。上、下限帶寬的選擇應(yīng)根據(jù)具體的被測(cè)參數(shù)而定。,微機(jī)控制技術(shù),4.1

16、.3 越限報(bào)警程序的設(shè)計(jì),下面重新對(duì)鍋爐液位報(bào)警程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。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(gè)內(nèi)存單元）。上、下限報(bào)警及上、下限復(fù)位門(mén)限值分別存放在以ALADEG為首地址的內(nèi)存單元中。報(bào)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(jī)控制技術(shù),圖4.8 有關(guān)內(nèi)存的分配 P103,微機(jī)控制技術(shù),R0 ,R1 ,4.1.3 越限報(bào)警程序的設(shè)計(jì),越限報(bào)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(cè)點(diǎn)上、下限給定值進(jìn)行比較，檢查是否越限；或與上限復(fù)位值、下限復(fù)位值進(jìn)行比較，檢

17、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(bào)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(bào)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(jī)控制技術(shù),微機(jī)控制技術(shù),圖4.9 越限報(bào)警子程序的流程 P104,BRAN1,DONE,BRAN4,BRAN2,BRAN3,42H,43H,2AH,計(jì)數(shù),ORG 8000H ACACHE: MOV R0，#SAMP ；采樣值首地址 R0 MOV A， R0；取采樣值低8位 MOV R1，#20H ；取上限報(bào)警值低8位 ACALL DUBSUB；檢查是否越上限 JNC BRAN1 ；越上限，轉(zhuǎn)BRAN1 MO

18、V A，R0；取采樣值低8位 ACALL DUBSUB；檢查是否復(fù)位上限 JNC DONE ；不復(fù)位上限，返回主程序 JB 42H，BRAN2 ；上限若置位，則轉(zhuǎn)BRAN2 MOV A，RO；取采樣值低8位 ACALL DUBSUB；檢查下限報(bào)警值 JC BRAN3；越下限，轉(zhuǎn)BRAN3,根據(jù)圖4.9 可寫(xiě)出越限報(bào)警子程序如下：,微機(jī)控制技術(shù),MOV A，R0；取采樣值低8位 ACALL DUBSUB ；檢查復(fù)位下限值 JC DONE；不復(fù)位下限，返回主程序 JNB 43H，DONE CLR 43H BRAN4: INC 2AH；記錄調(diào)整次數(shù) DONE: RET SAMP: EQU 30H B

19、RAN1: 42H，DONE；判上限報(bào)警是否置位 SETB 42H；置上限報(bào)警標(biāo)志 MOV A，#81H；輸出越上限報(bào)警信號(hào) MOV P1，A AJMP BRAN4,JB,BRAN2: CLR 42H；清上限報(bào)警標(biāo)志 AJMP BRAN4 BRAN3: JB 43H，DONE ；判下限報(bào)警是否置位 若置位，則轉(zhuǎn)DONE SETB 43H；置下限報(bào)警標(biāo)志 MOV A, #82H；輸出越下限報(bào)警信號(hào) AJMP BRAN4 DUBSUB: CLR C；雙字節(jié)減法子程序 SUBB A，R1 INCR0 INCR1 MOVA，R0 SUBBA，R1 INCR1 DECR0 RET,微機(jī)控制技術(shù),ALAM

20、,4.1.3 越限報(bào)警程序的設(shè)計(jì),本程序輸出的報(bào)警模型及接口電路，可參看圖4.4自行設(shè)計(jì)。 報(bào)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(bào)警帶的報(bào)警處理程序外，還有各種各樣的報(bào)警處理程序，讀者可根據(jù)需要自行設(shè)計(jì)。,微機(jī)控制技術(shù),4.1.4 遠(yuǎn)程自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì),適用范圍：距離太遠(yuǎn)，或是無(wú)人職守場(chǎng)合。 方法：（1）直接撥號(hào)（手機(jī)或固定電話） （2）網(wǎng)絡(luò)（MODEM),4.1.4 遠(yuǎn)程自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì),1SS173K222AL芯片簡(jiǎn)介 SS173K222AL是TDK公司產(chǎn)品，高集成度的單片MODEM芯片。該芯片的

21、主要特點(diǎn)是： （1） 可與8051系列單片機(jī)對(duì)接，接口電路簡(jiǎn)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CCITT V.22、V.21、BELL 212A、103標(biāo)準(zhǔn)兼容。（5） 具有呼叫進(jìn)程、載波、應(yīng)答音、長(zhǎng)回環(huán)檢測(cè)等功能。（6） 通過(guò)編程產(chǎn)生DTMF信號(hào)及550/1800Hz防衛(wèi)音信號(hào)。（7） 具有自動(dòng)增益控制，動(dòng)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(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì),引腳如圖4.10,4.1.4 遠(yuǎn)程自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì), VDD，GND：D電源和地。 AD0AD7：地址/數(shù)據(jù)線。 ALE：地址鎖存控制信號(hào)，與單片

22、機(jī)ALE相連接，用于鎖存地 址信號(hào)。 WR和RD：讀/寫(xiě)控制信號(hào)，低電平有效。 CLK：時(shí)鐘信號(hào)。 XTL1、XTL2：外接晶體震蕩器。 TXD、RXD：用來(lái)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(hào)，低電平有效。 VREF：參考電平。 RESET：復(fù)位信號(hào)。,4.1.4 遠(yuǎn)程自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì),2直接撥通手機(jī)號(hào)碼報(bào)警,4.1.4 遠(yuǎn)程自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì),設(shè)本例中所撥打的手機(jī)號(hào)碼為WAN：JNB P1.3，DT ；監(jiān)視P1.3口 SJMP WANDT： ACALL DLY2 ；延時(shí)50毫秒 JNB P1.3，ARM ；確

23、認(rèn)有報(bào)警信號(hào)，轉(zhuǎn)處理程序。 SJMP WANARM：CLR P1.7 ；吸合繼電器J1 ACALL DLY2 ；延時(shí)50毫秒 MOV R6，#0BH；撥打11位手機(jī)號(hào)碼，予置初值。 MOV DPTR，#7FF8H；地址指針指向R0 MOV A，#31H；R0；按始發(fā)方式、FSK模式設(shè)置,但禁止發(fā)送。 MOVX DPTR，ALOOP：MOV DPTR，#7FFBH ；地址指針指向TR MOV A，#0FH ADD A，R6；取出電話號(hào)碼,4.1.4 遠(yuǎn)程自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì),MOVC A，A+PC MOVX DPTR，A；設(shè)置TR MOV DPTR，#7FF8H；地址指針指向R0 MOV A，#3

24、3H；允許發(fā)送 MOVX DPTR，A ACALL DLY3；延時(shí)250毫秒 MOV A，#31H；停止發(fā)送 MOVX DPTR，A ACALL DLY3；延時(shí)250毫秒 DJNZ R6，LOOP；撥號(hào)未完，再撥出一個(gè)號(hào)碼,4.1.4 遠(yuǎn)程自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì),DB 95H，96H，91H，92H，9AH，95H，91H，93H，92H，93H，91H ；TR設(shè)置及手機(jī)號(hào)碼DTA：MOV DPTR，#7FFAH；地址指針指向DR MOVX A，DPTR；監(jiān)視DR JNB ACC.2，DTA；檢測(cè)應(yīng)答音 MOV DPTR，#7FF9H；地址指針指向R1 MOV A，#04H MOVX DPTR，A

25、；復(fù)位MODEM SETB P1.7；釋放J1 RET,3在接收端采用MODEM和單片機(jī)顯示裝置的報(bào)警,4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù),在過(guò)程控制系統(tǒng)中，被測(cè)參數(shù)經(jīng)采樣處理計(jì)算之后，常需要進(jìn)行控制。 輸出設(shè)備往往需大電壓（或電流）來(lái)控制，而微型機(jī) 系統(tǒng)輸出的開(kāi)關(guān)量大都為T(mén)TL/CMOS 電平，一般不能 直接驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備開(kāi)啟或關(guān)閉。 許多外部設(shè)備(如大功率直流電機(jī)，接觸器等)在開(kāi)關(guān)過(guò) 程中會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾信號(hào)，如不加隔離可能會(huì)使 微機(jī)控制系統(tǒng)中造成誤動(dòng)作或損壞。 開(kāi)關(guān)量輸出控制中必須認(rèn)真考慮并設(shè)法解決的兩個(gè)問(wèn)題放大，隔離。,微機(jī)控制技術(shù),4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù),4.2.1 光電隔離技術(shù) 4.

26、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(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)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),421 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(jī)控制技術(shù),421 光電隔離技術(shù),圖414 光電隔離器原理圖 P106,微機(jī)控制技術(shù),421 光電隔離技術(shù),當(dāng)發(fā)光二極管有正向電流通過(guò)時(shí)，即產(chǎn)生紅外 光。 光敏三極管接收光以后便導(dǎo)通。 而當(dāng)該電流撤去時(shí)，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(kāi)關(guān)控制的目的。 該器件通過(guò)電光電的

27、轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出設(shè)備進(jìn)行控制的，彼此之間沒(méi)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)。 塑料封裝形式一般為2500V左右，陶瓷封裝形式一般為500010000V。 在一般微機(jī)控制系統(tǒng)中，由于大都采用TTL電平，不能直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，所以通常加一個(gè)驅(qū)動(dòng)區(qū)，如7406和7407等。 輸入、輸出端兩個(gè)電源必須單獨(dú)供電，如圖411所示、圖412所示。,微機(jī)控制技術(shù),421 光電隔離技術(shù),圖415 正確的隔離 P107,微機(jī)控制技術(shù),421 光電隔離技術(shù),圖416 不正確的隔離 P107,微機(jī)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器件。一般由通電線圈

28、和觸點(diǎn)（常開(kāi)或常閉）構(gòu)成。 線圈通電時(shí)，開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)閉合（或打開(kāi)）。 線圈不通電時(shí)，則開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)斷開(kāi)（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(diǎn)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(jì)算機(jī)接口連接時(shí)通常還是采用光電隔離器進(jìn)行隔離。,微機(jī)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,微機(jī)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(kāi)關(guān)量P1.0輸出為高電平時(shí)，經(jīng)反相驅(qū)動(dòng)器7406變?yōu)榈碗娖?，使發(fā)光二極管發(fā)光，從而使光敏三極管導(dǎo)通，進(jìn)而使三極管9013導(dǎo)通，因而使繼電器J的

29、線圈通電，繼電器觸點(diǎn)J1-1閉合，使220V電源接通。反之，當(dāng)P1.0輸出低電壓時(shí)，使J1-1斷開(kāi)。圖中所示電阻R1為限流電阻，二極管D的作用是保護(hù)晶體管T。當(dāng)繼電器J吸合時(shí)，二極管D截止，不影響電路工作。繼電器釋放時(shí)，由于繼電器線圈存在電感，這時(shí)晶體管T已經(jīng)截止，所以會(huì)在線圈的兩端產(chǎn)生較高的感應(yīng)電壓。,微機(jī)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，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(shí)，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(guò)，從而使晶體管T得到保護(hù)。,微機(jī)控制技術(shù),4.2.2 繼電器輸出接口技

30、術(shù),不同的繼電器，其線圈驅(qū)動(dòng)電流的大小， 以及帶動(dòng)負(fù)載的能力不同。 選用時(shí)應(yīng)考慮下列因素： 繼電器額定工作電壓（或電流）； 接點(diǎn)負(fù)荷 ； 接點(diǎn)的數(shù)量或種類（常閉或常開(kāi)）； 繼電器的體積、封裝形式、工作環(huán)境、接點(diǎn)吸合 或釋放時(shí)間等。,微機(jī)控制技術(shù),423 固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù),固態(tài)繼電器（Solid State Relay）簡(jiǎn)稱SSR。 帶光電隔離器的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān) ( 用晶體管或可控硅代替常規(guī)繼電器的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)， 在前級(jí)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(wú)觸點(diǎn)， 在微機(jī)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(shì)。,微機(jī)控制

31、技術(shù),423 固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù),1直流型SSR 輸入端是一個(gè)光電隔離器， 可用 OC 門(mén)或晶體管直接驅(qū)動(dòng)。 輸出端經(jīng)整型放大后帶動(dòng)大功率晶體管輸出， 輸出工作電壓可達(dá) 30180V（5V開(kāi)始工作）。,微機(jī)控制技術(shù),423 固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù),圖418 直流型 SSR 原理圖,微機(jī)控制技術(shù),423 固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù),直流 SSR 主要用于帶有直流負(fù)載的場(chǎng)合， 如直流電機(jī)控制， 直流步進(jìn)電機(jī)控制， 和電磁閥等。 圖419所示為采用直流SSR控制三相步進(jìn)電機(jī) 原理電路圖。,微機(jī)控制技術(shù),圖中 A、B、C 為步進(jìn)電機(jī)的三相，只要按著一定的通電順序，即可實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)控制,圖419 步進(jìn)電

32、機(jī)控制原理圖,微機(jī)控制技術(shù),423 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(kāi)關(guān)器件. 用于交流大功率驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合， 如交流電機(jī)控制，交流電磁閥控制等。 (2)交流型 SSR 又可分為過(guò)零型和移相型兩類。 非過(guò)零型SSR，在輸入信號(hào)時(shí)，不管負(fù)載電流相位 如何，負(fù)載端立即尋通； 過(guò)零型必須在負(fù)載電源電壓接近零且輸入控制信號(hào) 有效時(shí)，輸入端負(fù)載電源才導(dǎo)通。 當(dāng)輸入的控制信號(hào)撤消后，不論哪一種類型，它們 都是流過(guò)雙向可控硅負(fù)載電流為零時(shí)才關(guān)斷。,微機(jī)控制技術(shù),423 固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù),圖420 交流過(guò)零型SSR原理圖,微機(jī)控制技術(shù),423 固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù),一

33、個(gè)交流型SSR控制單向交流控制電機(jī)的實(shí)例如圖422所示。圖中，改變交流電機(jī)通電繞組，即可控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。例如用它控制流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)和關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)控制管道中流體流量的目的。,微機(jī)控制技術(shù),423 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(jī)原理圖 P110,微機(jī)控制技術(shù),1,0,1,423 固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù),在圖422中，當(dāng)控制端PC0輸出為低電平時(shí)，經(jīng)反相后，使上邊的SSR導(dǎo)通，下的SSR截止使交流電通過(guò)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(jī)反轉(zhuǎn)。圖中Rp、Cp組成浪涌電壓吸收回路，通常Rp為100左

34、右，CP為01F。RM為壓敏電阻，用做過(guò)電壓保護(hù)。其電壓取值范圍通常為電源電壓有效值的1619倍，市售有專門(mén)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(shí)主要注意它的額定電壓和額定工作電流,微機(jī)控制技術(shù),424 大功率場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)接口技術(shù),大功率場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)： 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(jià)格便宜，所以在開(kāi)關(guān)量輸出控制中也常作為開(kāi)關(guān)元件使用。 場(chǎng)效應(yīng)管的種類非常多， 如IRF系列，電流可從幾個(gè)mA幾十A， 耐壓可從幾十V幾百V， 因此可以適合任何場(chǎng)合 。,微機(jī)控制技術(shù),424 大功率場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)接口技術(shù),值得說(shuō)明的是，由于大功率場(chǎng)

35、效應(yīng)管本身沒(méi)有隔離作用，故使用時(shí)為了防止高壓對(duì)微型機(jī)系統(tǒng)的干擾和破壞，通常在它的前邊加一級(jí)光電隔離器，如4N25、TIL113等,微機(jī)控制技術(shù),424 大功率場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)接口技術(shù),圖423 大功率場(chǎng)效應(yīng)管的表示符號(hào),微機(jī)控制技術(shù),控制柵極 G,漏極 D,源極 S,1,NPN 型,424 大功率場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)接口技術(shù),利用大功率場(chǎng)效應(yīng)管可以實(shí)現(xiàn)圖419所示的步進(jìn)電機(jī)控制。其原理電路如圖420所示圖中，當(dāng)某一控制輸出端（如PC0）輸出為高電平時(shí)，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(chǎng)效應(yīng)管IRF 640導(dǎo)通，使A相（B相或C相）通電；反

36、之 ，當(dāng)P10為低電平時(shí)，則IRF640截止，A相無(wú)電流通過(guò)。改變步進(jìn)電機(jī)A、B、C三相的通電順序，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制，詳見(jiàn)本章第四節(jié)，圖中的RP、CP、D均為保護(hù)元件。其作用與前邊講過(guò)的相同。,微機(jī)控制技術(shù),圖424 采用大功率場(chǎng)效應(yīng)管的步進(jìn)電機(jī)控制電路原理圖 P111,微機(jī)控制技術(shù),大功率場(chǎng)效應(yīng)管,只作開(kāi)關(guān),4.2.5 可控硅接口技術(shù),可控硅（Silicon Controlled Rectifier）, 簡(jiǎn)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(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，作為大功率驅(qū)動(dòng)器件，實(shí)現(xiàn)用小 功率控件控制大功率設(shè)備。 它在交直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)

37、功系統(tǒng)以及隨動(dòng)系統(tǒng)中 得到了廣泛的應(yīng)用。,微機(jī)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種。 1. 單向可控硅 圖4.25（a）單向可控硅的表示符號(hào)， 3 個(gè)引腳: A為陽(yáng)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(gè)三極管， 如圖 4.25（b）所示。,微機(jī)控制技術(shù),4.2.5 可控硅接口技術(shù),圖4.25 可控硅結(jié)構(gòu) P112,微機(jī)控制技術(shù),陰極,陽(yáng)極,控制極,4.2.5 可控硅接口技術(shù),工作原理： 當(dāng)陽(yáng)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(shí)，可控硅由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。 導(dǎo)通后， Ig 即使為零，可控

38、硅仍保持導(dǎo)通狀態(tài)， 直到陽(yáng)極電位小于或等于陰極電位時(shí)， 可控硅才由導(dǎo)通變?yōu)榻刂埂?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(chǎng)合。 在交流系統(tǒng)中常用于大功率整流回路。,微機(jī)控制技術(shù),即陽(yáng)極電流小于維持電流,4.2.5 可控硅接口技術(shù),圖4.26 可控硅輸出特性 p112,微機(jī)控制技術(shù),4.2.5 可控硅接口技術(shù),2. 雙向可控硅 也稱三端雙向可控硅，簡(jiǎn)稱 TRIAC。 在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于兩個(gè)單向可控硅反向連接， 如圖4.27所示。 具有雙向?qū)üδ堋?通斷狀態(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(diǎn)是控制電路簡(jiǎn)單，沒(méi)有反向耐壓?jiǎn)栴}，因

39、 此特別適合作交流無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)使用。,微機(jī)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(hào)、結(jié)構(gòu)及伏安特性 p113,微機(jī)控制技術(shù),4.2.5 可控硅接口技術(shù),可控硅在與微型計(jì)算機(jī)接口連接時(shí)也，。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，常用單片機(jī)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(cè)交流電過(guò)零點(diǎn)來(lái)實(shí)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(jī)控制技術(shù),4.2.5 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(jī)控制技術(shù),需加接光電隔離器,觸發(fā)脈沖電壓 應(yīng)大于4 V； 脈沖寬度應(yīng) 大

40、于20s,426 電磁閥接口技術(shù),1、電磁閥是在氣體或液體流動(dòng)的管路中受電磁力控制 開(kāi)閉的閥體。 2、廣泛用于液壓機(jī)械、空調(diào)、熱水器、自動(dòng)機(jī)床等系統(tǒng) 3、它由線圈、固定鐵芯、可動(dòng)鐵芯及閥體等組成。 線圈不通電時(shí)，可動(dòng)鐵芯受彈簧作用與固定鐵芯脫離， 閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)。 線圈通電時(shí)，可動(dòng)鐵芯克服彈簧的彈力作用與固定鐵芯 吸合，閥門(mén)處于打開(kāi)狀態(tài)控制了液體和氣體的流動(dòng)。 （流體推動(dòng)油缸或氣缸轉(zhuǎn)換為物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，完成往復(fù)運(yùn)動(dòng)）。 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(dòng)，啟動(dòng)電流大，并會(huì)引起發(fā)熱。 直流電磁閥可靠，但需專門(mén)電源，如12V、24V、48V。,微機(jī)控制技術(shù),426

41、電磁閥接口技術(shù),圖429 電磁閥結(jié)構(gòu)原理圖 p114,微機(jī)控制技術(shù),426 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(jī)的接口也由光電隔離及開(kāi)關(guān)電路等來(lái)控制的。,微機(jī)控制技術(shù),426 電磁閥接口技術(shù),圖430 交流電磁閥接口電路 p114,微機(jī)控制技術(shù),光電隔離器,雙向可控硅,426 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(dòng)。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23倍；額定工作電壓為交流電磁閥線圈電壓的23倍。對(duì)于中小尺寸220V工作電壓的交流電

42、磁閥，可以選擇3A、600V的雙向可控硅。 光電隔離器MOC 3041的作用是觸發(fā)雙向晶閘管KS以及隔離微型機(jī)和電磁閥系統(tǒng)。 光電隔離器的輸入端接7407，電單片機(jī)8031的P1.0腳控制。當(dāng)P1.0輸出為低電平時(shí)，雙向晶閘管KS導(dǎo)通，電磁閥吸合；P1.0輸出高電平時(shí)，雙向晶閘管KS關(guān)斷，電磁閥釋放。MOC3041內(nèi)部帶有過(guò)零電路，因此，雙向晶閘管KS工作在過(guò)零觸發(fā)方式,微機(jī)控制技術(shù),4.3 電機(jī)控制接口技術(shù),工業(yè)企業(yè)中，常用電機(jī)作原動(dòng)機(jī)去拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械。 如各種機(jī)床、電鏟、吊車(chē)、軋鋼機(jī)、抽水機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、閥門(mén)、 傳送帶等。 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，各種類型小巧靈敏的控制電機(jī)廣泛作為檢驗(yàn)、放大、執(zhí)行

43、和解算元件。 隨著系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的要求愈來(lái)愈高： 如:提高加工精度及工作速度、快速啟動(dòng)、制動(dòng)及逆轉(zhuǎn)、實(shí)現(xiàn) 寬范圍內(nèi)的調(diào)速和整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化等。 要完成這些任務(wù)，還必須有自動(dòng)化控制設(shè)備來(lái)控制電機(jī)。,微機(jī)控制技術(shù),4.3 電機(jī)控制接口技術(shù),電機(jī)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(jì)算機(jī) 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(jì)算機(jī)及單片機(jī)的發(fā)展， 使電機(jī)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(jī)控制原理。,微機(jī)控制技術(shù),4.3 電機(jī)控制接口技術(shù),4.3.1 小功率直流電機(jī)調(diào)速原理 4.3.2 開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) 4.3.3 PWM調(diào)速系

44、統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.3.4 閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) 4.3.5 交流電機(jī)的控制接口技術(shù),431 小功率直流電機(jī)調(diào)速原理,微機(jī)控制技術(shù),圖431 脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)原理圖,431 小功率直流電機(jī)調(diào)速原理,小功率直流電機(jī)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(lì)磁繞組。 轉(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(guò)換問(wèn)器和電刷引出。,微機(jī)控制技術(shù),431 小功率直流電機(jī)調(diào)速原理,在勵(lì)磁式直流伺服電機(jī)中，在勵(lì)磁電壓和負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定時(shí) 電機(jī)轉(zhuǎn)速由電樞電壓 Ua 決定： 電樞電壓越高，電機(jī)轉(zhuǎn)速就越快； 電樞電壓 Ua 降至 0V 時(shí)，電機(jī)仃轉(zhuǎn)； 改變電樞電壓的極性，電機(jī)改變

45、轉(zhuǎn)向。 使用計(jì)算機(jī)控制小功率直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的方法: 改變電機(jī)電樞電壓接通或斷開(kāi)時(shí)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（Pulse Width Modulation）, 簡(jiǎn)稱 PWM。 PWM調(diào)速原理如圖431所示。,微機(jī)控制技術(shù),431 小功率直流電機(jī)調(diào)速原理, 在通電脈沖作用下： 高電平時(shí)，馬達(dá)速度增加； 低電平時(shí)，速度逐漸減少。 改變通、斷電時(shí)間，可使馬達(dá)速度達(dá)到一定的穩(wěn)定性。 設(shè)電機(jī)永遠(yuǎn)接通電源時(shí)，轉(zhuǎn)速為Vmax， 則電機(jī)的平均速度為 VdVmaxD (4-1) 式中，Vd 電機(jī)的平均速度； Vmax 電機(jī)全通電時(shí)的速度（最大）； D=t1/T 占空比。 平均速度 Vd

46、 與占空比 D 的函數(shù)曲線，如圖432所示。,微機(jī)控制技術(shù),431 小功率直流電機(jī)調(diào)速原理,圖432 平均速度與占空比的關(guān)系,微機(jī)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,432 開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng),圖433 開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)原理圖,微機(jī)控制技術(shù),1開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)的組成,432 開(kāi)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(guò)開(kāi)關(guān)給定( 8 位二進(jìn)制數(shù) )。 改變開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，即可改變占空比的大小。 用電位器給定 經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換器接到微型機(jī)作為給定值。 由撥碼鍵盤(pán)給定 每個(gè)撥碼鍵盤(pán)給出一位 BCD 碼（4 位二進(jìn)制數(shù)），若采用兩 位

47、BCD 碼數(shù)，則需并行用兩個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)。,微機(jī)控制技術(shù),432 開(kāi)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(jì)算出占空比，用軟件方法實(shí)現(xiàn)。 （3）電子開(kāi)關(guān)(大功率場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)、固態(tài)繼電器或可控硅) 用來(lái)接通或斷開(kāi)電機(jī)定子電源。 一般需要加光電隔離器。 （4）驅(qū)動(dòng)器 將計(jì)算機(jī)輸出的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)加以放大，控制電機(jī)定 子電壓接通或斷開(kāi)的時(shí)間。 由放大器/繼電器, TTL集成電路組成驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成。 （6）電機(jī) 被控對(duì)象，用以帶動(dòng)被控裝置。,微機(jī)控制技術(shù),432 開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng),2電機(jī)控制接口 直流電流控制接口元器件: 固態(tài)繼電器、大功率場(chǎng)效應(yīng)管、 專用接口芯片（如L290、L2

48、91、L292）及接口板 所以直流電機(jī)與微型機(jī)接口可采用以下四種方法： 光電隔離器大功率場(chǎng)效應(yīng)管； 固態(tài)繼電器； 專用接口芯片； 專用接口板；,微機(jī)控制技術(shù),成本低,適用于自行開(kāi)發(fā)的微型機(jī)系統(tǒng),可靠, 貴,適用于STD或PC總線工業(yè)控制機(jī)系統(tǒng),432 開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng),圖434 采用固態(tài)繼電器的直流電機(jī)接口方法,微機(jī)控制技術(shù),432 開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng),圖434中，管腳經(jīng)限流電阻R接5V直流電流。I/O接口的控制管腳，例如PC0，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器7406接到固態(tài)繼電器第管腳。當(dāng)PC0輸出為高平電時(shí)，經(jīng)反問(wèn)驅(qū)動(dòng)器7406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(jī)繞組

49、通電。反之，當(dāng)PC0輸出為低電平時(shí)，發(fā)光二極管無(wú)電流通過(guò)，不發(fā)光，光敏三極管隨之截止，因而直流電機(jī)繞組沒(méi)有電流通過(guò)。圖中D1為固態(tài)繼電器內(nèi)部的保護(hù)電路，D2為電機(jī)保護(hù)元件。使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)直流電機(jī)的工作電壓、工作電流來(lái)選定合適的固態(tài)繼電器。,微機(jī)控制技術(shù),433 PWM 調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì),圖435 帶方向控制的直流電機(jī)控制原理圖,微機(jī)控制技術(shù),改變電樞電壓的極性,電機(jī)隨之改變轉(zhuǎn)向,433 PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì),由圖4.35，雙向直流電機(jī)控制原理 開(kāi)關(guān)SW1和SW4閉合時(shí)，電機(jī)全速正轉(zhuǎn)； 開(kāi)關(guān)SW2和SW3閉合時(shí)，馬達(dá)全速反轉(zhuǎn)。 SW2 和 SW4（或SW1和SW4）閉合時(shí)， 電機(jī)繞組被短路，電機(jī)處于剎

50、車(chē)狀態(tài)。 將四個(gè)開(kāi)關(guān)全部打開(kāi)，電機(jī)自由滑行。,微機(jī)控制技術(shù),433 PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì),1控制接口電路 一個(gè)完整的雙向直流電機(jī)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)8155 A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(mén)74LS125和反向驅(qū)動(dòng)器74LS06控制4個(gè)光電隔離器和4個(gè)大功率場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管IRF 640（圖中用SW1SW4表示）。,微機(jī)控制技術(shù),圖4.36 雙向電機(jī)控制接口電路圖,微機(jī)控制技術(shù),1控制接口電路,1,0,433 PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì),(1) 單片機(jī)經(jīng) 8155 A口輸出控制模型 輸出 02H 控制模型時(shí)

51、， 使 SW1、 SW4 導(dǎo)通； SW2、SW3 關(guān)斷。 電流從左至右流過(guò)直流電機(jī),使電機(jī)正轉(zhuǎn)。 輸出 01H 控制模型時(shí)， 使 SW2 和 SW3 接通；SW1 和 SW4 關(guān)斷， 電流由右向左流過(guò)電機(jī)，使電機(jī)反轉(zhuǎn)。 輸出 03H 控制模型時(shí),剎車(chē), 00H 的控制模型,滑行。,微機(jī)控制技術(shù),433 PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì),(2)單片機(jī)從8155 B口讀入 8個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài), 作為脈沖寬度給定值 N 以實(shí)現(xiàn)脈沖寬度調(diào)速。 (3)C口的PC0和PC1各接一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)。 PC0 位為方向控制位： 當(dāng) PC00時(shí)，電機(jī)正向運(yùn)行； PC01時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)。 PC1位用來(lái)控制電機(jī)的啟動(dòng)和停止： 若 PC1

52、0，電機(jī)啟動(dòng)； 當(dāng) PC11，電機(jī)停止。,微機(jī)控制技術(shù),2控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) (1)對(duì) 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(dòng)判斷:決定是否啟動(dòng)電機(jī)。 如不需要啟動(dòng)，則繼續(xù)檢查； 需要啟動(dòng)，進(jìn)一步判斷設(shè)置的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)及判斷脈沖寬度（單位脈沖個(gè)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(chē)（或滑行）代碼。 (5) 重復(fù)上述過(guò)程，即可達(dá)到給定的電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度。,微機(jī)控制技術(shù),圖437 雙向電機(jī)控制程序流程圖,微

53、機(jī)控制技術(shù),ORG8000H START： MOVDPTR，#0FD00H；指向8155控制口 MOVA， #01H；設(shè)A口為輸出，B口、C口為輸入 MOVXDPTR，A LOOP： MOVDPTR， #0FD02H ；從B口，讀入并存儲(chǔ)給定值 N MOVXA， DPTR MOV20H， A CPLA ；計(jì)算并存儲(chǔ) /N INCA MOV21H， A MOVDPTR， #0FD03H ；指向8155 C口，讀入狀態(tài)標(biāo)志 MOVXA， DPTR JBACC.0，INVERT ；判旋轉(zhuǎn)方向。反向，轉(zhuǎn)INVERT MOVA， #02H ；取正向代碼 OUTPUT：MOVDPTR，#0FD01H ；指

54、向8155 A口，輸出控制代碼 MOVXDPTR，A MOV22H， 20H ；延時(shí)t1,微機(jī)控制技術(shù),DELAY1：ACALL DELAY0 DJNZ 22H， DELAY1 MOV A， #00H ；輸出滑行代碼 MOVX DPTR，A MOV 23H， 21H ；延時(shí)t2 DELAY2：ACALL DELAY0 DJNZ 23H， DELAY12 AJMP LOOP STOP： MOV A， 03H ；輸出剎車(chē)代碼 MOV DPTR，#0FD01H ；指向8155 A口，輸出剎車(chē)代碼 MOVX DPTR， A AJMP LOOP INVENT：MOV A，01H ；輸出反向代碼 AJMP

55、 OUTPUT DELAY0:（略） ；軟件延時(shí)程序,微機(jī)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(jī)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(kāi)環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加電機(jī)速度檢測(cè)回路即構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，意在將檢測(cè)到的速度與給定值進(jìn)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(jìn)行調(diào)節(jié)。 原理框圖，如圖4.38所示。,微機(jī)控制技術(shù),4.3.4 閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng),圖4.38 采用微型計(jì)算機(jī)的電機(jī)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),電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量方法: 模擬量速度測(cè)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(cè)速發(fā)電機(jī) 光電碼盤(pán) 電磁式碼盤(pán)

56、 光柵 霍爾元件 等。,微機(jī)控制技術(shù),4.3.4 閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng),1測(cè)速發(fā)電機(jī) (1)將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。 (2)根據(jù)結(jié)構(gòu)及工作原理不同測(cè)速發(fā)電機(jī)分: 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)、交流測(cè)速發(fā)電機(jī)兩種。 (3)交流測(cè)速發(fā)電機(jī)分為 同步測(cè)速發(fā)電機(jī)、異步測(cè)速發(fā)電機(jī)兩種形式。 (4)同步測(cè)速發(fā)電機(jī)有永磁式、感應(yīng)式和脈沖式； 異步測(cè)速發(fā)電機(jī)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(cè)速發(fā)電機(jī)精度高，所以應(yīng)用最廣。 杯形轉(zhuǎn)子測(cè)速發(fā)電機(jī)的原理，如圖4.39所示。,微機(jī)控制技術(shù),圖4.39 杯形轉(zhuǎn)子異步測(cè)速發(fā)電機(jī)原理圖,微機(jī)控制技術(shù),4.3.4 閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng),測(cè)速發(fā)電機(jī) 輸出電壓的幅值

57、與轉(zhuǎn)子的速度成正比, 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反時(shí)，輸出電壓的相位也相反。 交流異步測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出特性曲線， 如圖4.40所示。,微機(jī)控制技術(shù),4.3.4 閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng),圖4.340 交流異步測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出特性,微機(jī)控制技術(shù),理想的空載輸出特性曲線,實(shí)際輸出電壓與轉(zhuǎn)速的關(guān)系,在負(fù)載阻抗為Z1時(shí),使其實(shí)際輸出降低,4.3.4 閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng),直流測(cè)速發(fā)電機(jī)也是一種測(cè)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(wú)槽電樞、 空心電樞和圓盤(pán)電樞等。 常用的為永磁式測(cè)速發(fā)電機(jī)。 這些測(cè)速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)雖然不同，但原理基本一樣。,微機(jī)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(cè)速發(fā)電機(jī)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(jī)的速度不采用數(shù)字式的光電碼盤(pán)，而是采用模擬量速度傳感器測(cè)速發(fā)電機(jī)進(jìn)行測(cè)量。因此系統(tǒng)增加一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器接口，用來(lái)將測(cè)速發(fā)電機(jī)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(cè)速發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是分辨率比較高，且價(jià)格比較便宜。,微機(jī)控制技術(shù),4.3.4 閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng),圖4.41 直流脈寬可逆調(diào)速系統(tǒng)原理圖,微機(jī)控制技術(shù),4.3.4 閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng),微型計(jì)算機(jī)按PID調(diào)節(jié)算式計(jì)算的結(jié)果，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)