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第 10 章 系统应用实例

第 10 章 系统应用实例. 10.1 步进电机控制系统 10.2 红外线感应自动门控制系统 10.3 通用多点温度控制系统. 10.1 步进电机控制系统 . 10.1.1 步进电机控制原理 10.1.2 步进电机控制程序设计 10.1.3 步进电机变速控制. 返回本章首页. +27 V. ML B. ML C. 8031. ML A. 1 K. 1 K. 1 K. P 2.3 P 2.0. A 11 A 8. 15 K. 15 K. 15 K. ～. ～. ALE. G. 2732. P 1.0. Q 7 Q 0.

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第 10 章 系统应用实例

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  1. 第10章系统应用实例 • 10.1 步进电机控制系统 • 10.2 红外线感应自动门控制系统 • 10.3 通用多点温度控制系统

  2. 10.1 步进电机控制系统 • 10.1.1 步进电机控制原理 • 10.1.2 步进电机控制程序设计 • 10.1.3 步进电机变速控制 返回本章首页

  3. +27V MLB MLC 8031 MLA 1K 1K 1K P2.3 P2.0 A11 A8 15K 15K 15K ～ ～ ALE G 2732 P1.0 Q7 Q0 D7 D0 D7 D0 ～ ～ A7 A0 ～ ～ OE D7 D0 P1.1 ～ PSEN CE OE P1.2 7406 图10-1 单片机控制三相步进电机原理图

  4. 10.1.1 步进电机控制原理 • 三相步进电机的通电方式有： （1）三相三拍通电方式： A→B→C→A。 （2）相双三拍通电方式：AB→BC→CA→AB （3）三相六拍通电方式： A→AB→B→BC→C→CA。 • 按以上顺序通电，步进电机正转。 • 要使电机反转，将上述步进电机各相绕组的通电相序反过来即可。 • 如三相三拍反转的通电方式为：A→C→B→ A。

  5. 节拍 二进制 十六进制 1 6 4 00000001 01 2 5 AB 00000011 03 3 控制模型 通电顺序 反转 正转 A 00000100 BC 00000110 06 5 2 C B 04 6 1 CA 00000101 05 02 00000010 3 4 表10-1 三相六拍步进电机控制模型 返回本节

  6. 10.1.2 步进电机控制程序设计 • 步进电机控制的任务就是： ①判断旋转方向 ②按顺序送出控制脉冲 ③判断脉冲是否送完 • 正反转控制模型数据的存放单元见表10-2和表10-3，其中26H和2DH中存放模型结束标志，程序流程如图10-2所示。

  7. 00H 内存字节地址 20H 21H 22H 23H 24H 05H 26H 控制模型数据 01H 03H 02H 06H 04H 25H 00H 03H 02H 06H 04H 05H 01H 控制模型数据 2DH 2BH 2AH 29H 28H 27H 内存字节地址 2CH 表10-2 正转控制模型数据 表10-3 反转控制模型数据

  8. 保护现场 步数为0? 设步长计数器 转向标志为1? Y N 置反转模型地址 置正转模型地址 输出控制模型 Y 是数据结束? N 恢复模型首址 N Y 恢复现场 返回 图10-2 程序延时控制程序流程图 返回本节

  9. f fc 步长 L1 L3 L2 10.1.3 步进电机变速控制 图10-3 变速控制过程

  10. 中断服务程序 主程序 结束 转向标志为1? 频率阶梯为0? 保护现场 设T0初值地址指针 输出控制模型 设频率阶梯计数器 模型地址增1 设阶梯步长计数器 Y 模型结束? 恢复模型首址 Y N N 设置反转模型地址 Y 阶梯步长为0? 设置正转模型地址 Y 频率阶梯为0? 设置定时器 N 阶梯步长赋值 N CPU开中断 T0初值地址更新 N 是升频? N Y Y CPU关中断 赋升频T0初值 赋降频T0初值 恢复现场 返回 图10-4 变频控制程序流程图

  11. 编写变频控制程序作如下说明： （1）利用定时器T0延时，其初值存放在EPROM的同一页中。降频是升频的逆过程。 （2）步进电机控制模型数据及存放地址（如表10-2~10-5所示）。 （3）在升、降频过程中，考虑步进电机惯性，要求每改变一次频率，需持续运行一定步数，称频率阶梯步长。

  12. 恒速转向：0代表正转，1代表反转 程序结束标志：02代表程序结束 75H 1FH 位地址 标志内容 字节地址 存储内容 70H 运行方式：0代表恒速，1代表变速 1AH 频率阶梯步长计数器R2的值 71H 1BH 变速方式：0代表降速，1代表升速 72H 恒速段T0初值高8位 1CH 恒速段步长低8位 73H 升速转向：0代表正转，1代表反转 1DH 恒速段步长高8位 74H 降速转向：0代表正转，1代表反转 1EH 恒速段T0初值低8位 频率阶梯计数器R3的值 表10-4 标志位定义表 表10-5 初值分配表 返回本节

  13. 10.2 红外线感应自动门控制系统 • 10.2.1 系统硬件电路 • 10.2.2 红外线传感器集成芯片介绍 • 10.2.3 系统软件结构 返回本章首页

  14. 10.2.1 系统硬件电路 • 系统控制电路如图10-5所示。用MCS-51系列单片机与完全兼容的AT89C51作主控芯片，经扩展和接口电路构成控制系统。 • 红外线传感器能以非接触形式检测人体中辐射出的红外线能量变化，并将此变化转变为电压信号输出。 • 系统有自动和手动两种功能。电机选用单相交流电机，由三个控制信号P3.0、P3.1、P3.4来控制其正、反转和速度变换。

  15. +5V 60K 20K +5V +5V GND 10K×6 220K 2.2u 行程开关1 P1.0 VC BISS0001 行程开关2 1M 3.3K P1.1 VSS IB 102 行程开关3 P1.2 330K RR2 行程开关4 VDD P1.3 10K 1M 10n 手动开按钮 2OUT RC2 P1.4 103 手动关按钮 P1.5 10u 2IN- RC1 LED 330K 103 RR1 1IN+ P1.6 手动/自动切换 2M 1IN- V0 P3.2/INT0 VCC 蜂鸣报警 P2.0 47u 47K 电机过热报警 1OUT A P2.1 电压过高报警 P2.2 470u 速度异常报警 P2.3 D 103 P0 WR RD ALE P1.7 转速检测模块 ADC 0809 EOC P3.0 光电隔离 电机正转继电器J1 S 103 P3.1 电压检测模块 电机反转继电器J2 G P3.4 P3.3/INT1 电机温度检测 速度变换继电器J3 红外传感器 A/D转换 AT89C51 图10-5 红外线自动门控制系统原理图 返回本节

  16. 10.2.2 红外线传感器集成芯片介绍 • 红外线传感器集成芯片BISS0001特点（如图10-6、10-7所示）： （1）用CMOS工艺，功耗低。 （2）具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配。 （3）双向鉴幅器可有效抑制干扰信号。 （4）内设延时和封锁定时器，性能稳定，调节范围宽。 （5）内置参考电源。 （6）工作电压范围宽（3V～5V）。

  17. A 1 BISS0001 16 1OUT 1IN- V0 2 15 RR1 3 14 1IN+ RC1 4 13 2IN- 12 2OUT RC2 5 11 VDD RR2 6 10 IB Vss 7 9 Vc 8 VRF/RESET 图10-6 BISS0001芯片引脚图

  18. 1 A 11 VDD OP1 + 1IN+ COP1 14 7 VSS + － 1IN- 15 10 － IB U1 VH 16 VR Vs COP2 1OUT + OP2 V0 VL + 延迟时间定时 2 VM － 状态控制器 2IN － RR1 13 3 12 R1 2OUT RC1 4 COP3 U2 + 9 C1 Vc － 封锁时间定时 VR 6 RR2 R2 RESET 8 5 参考电源 RC2 VRF/RESET VM VH C2 VR VL 图10-7 BISS0001芯片内部电路原理图 返回本节

  19. 10.2.3 系统软件结构 • 整个系统软件主要由主程序、中断服务程序、门开启和关闭子程序、各种故障处理及报警子程序组成。 • 主程序主要是完成系统进行初始化、中断设置、手动与自动切换等功能。 • 中断服务程序包括两个外部中断和两个定时器中断（如图10-8~10-12所示）。

  20. 开 始 关T1中断 定时器T0、T1设置 指向0809地址 开定时器 启动下一通道 中断优先级设置 转换结束否? N 开中断 Y 数据存放 N Y 系统是否有故障? 通道号加１ N 是否手动方式? 数据指针加１ Y 开外部中断1 关外部中断1 采样结束否? N 开定时器T0 Y 开T1中断 中断返回 系统终止 图10-9 T1中断服务程序流程图 图10-8 系统主程序流程图

  21. 关外部中断 Y 系统是否有故障? N 开门子程序 延时10s Y 系统是否有故障? N Y 有人否? N 关门 有人否? Y N 加速否? N Y 加速 有人否? Y N 减速否? N Y 减速 停机否? N Y 停机开中断 中断返回 图10-10 外部中断服务程序流程图

  22. 开 门 门状态检测 加速? N Y 电机加速 减速? N Y 电机减速 停止? N Y 电机停止 返 回 图10-11 开门子程序流程图 返回本节

  23. 10.3 通用多点温度控制系统 • 10.3.1 系统网络结构 • 10.3.2 通信协议 • 10.3.3 硬件电路 • 10.3.4 软件设计 返回本章首页

  24. RS-485接口 从机 0# 主机 RS-485接口 RS-485接口 从机 1# RS-485接口 从机 n# …… 10.3.1 系统网络结构 图10-13 系统结构图 返回本节

  25. 10.3.2 通信协议 • 1．通信过程 （1）写指令 单片机发指令——→从机接收指令——等待→反馈接收信息 （2）读指令 主机发指令——→从机接收指令——等待→从机取出参数给主机——→等待——→主机反馈接收信息

  26. 2．通信设定 （1）从机站号 （2）通信速率 （3）通信再试次数 （4）校验方式

  27. 从机号 指令代码 校验和 从机号 指令代码 指令参数 校验和 • 3．数据格式 l主机到从机的通信数据格式 数据写入的格式有两种，数据写入指的是主单片机对从单片机的发送指令。 • 格式A （读指令） • 格式B （写指令）

  28. 从机号 YES/NO 返回数据 校验和 从机号 YES/NO 校验和 l从机到主机的数据格式 不论主机发送的指令是何种格式，从机收到主机指令后都要向主机发回确认信息。 • 格式A’ • 格式B’ 返回本节

  29. 10.3.3 硬件电路 • AT89C52单片机具有MCS-51内核，指令系统与MCS-51单片机100%兼容，片内有 8K Flash EPROM，256字节RAM，6个中断源，一个串行口，最高工作频率可达24M，完全可满足本系统的需要。 • 主机管理各从机，负责系统的各温度测控点数据的收集与处理。从机负责现场数据的采集以及现场温度的控制。 • 系统的主从机硬件结构原理图分别见图10-14和图10-15所示。 返回本节

  30. 10.3.4 软件设计 1．主机软件设计 • 根据系统从机数量以及对温度控制响应实时性的要求，采取不同的时间间隔扫描各从机，读取各温度测控点的温度信息或发送控制指令。 • 主机系统软件设计主要包括键处理模块、显示管理模块、通信读数据模块、通信写指令模块、故障处理模块等。

  31. 2．从机软件设计 • 从机主要接收主机指令，完成主机规定的温度控制及相关操作。 • 从机也配有键盘，允许用户现场控制温度。 • 从机软件设计也包括键处理模块、温度数据采集（A/D）模块、显示模块、通信模块、输出管理模块、故障处理模块。

  32. 开始 系统初始化 联络各从机 通讯正常？ Y N 产生故障消息 T20msFlag=1？ N Y T20msFlag=0; T20ms=？ T20ms=0 T20ms=1 T20ms=2 T20ms=3 通讯管理模块 故障处理模块 键处理模块 显示模块 图10-16 主机主程序流程图 返回本节

  33. 以下是利用TLC0832型A/D转换器进行数据采集的子程序。TLC0832引脚图及用法见从机系统图10-15。该型号A/D转换器是TI公司近年推出的新型两通道8位逐次逼近型转换器，允许差分输入方式工作。利用单片机的I/O口线进行数据的传输。以下是利用TLC0832型A/D转换器进行数据采集的子程序。TLC0832引脚图及用法见从机系统图10-15。该型号A/D转换器是TI公司近年推出的新型两通道8位逐次逼近型转换器，允许差分输入方式工作。利用单片机的I/O口线进行数据的传输。 • TLC0832型 A/D转换器数据采集参考程序清单如下：

  34. CollectAD： PUSH PSW PUSH ACC CLR CS MOV R6，#08H ；计数初值，接收8位数据 LOAD1： CLR CLK ；产生时钟信号低电平，第1个脉冲 NOP SETB DI ；发启动信号 NOP SETB CLK ；产生时钟信号高电平 NOP NOP CLR CLK ；第2个脉冲

  35. NOP SETB DI ；SGL=1，单通道输入方式 NOP SETB CLK NOP NOP CLR CLK ；第3个脉冲 NOP CLR DI ；ODD=0，选择通道0 NOP SETB CLK NOP NOP CLR CLK ；第4个脉冲

  36. NOP NOP LOAD2： SETB CLK NOP NOP NOP CLR CLK NOP MOV C，DO ；读取TLC0832数据输出线上数据 RLC A DJNZ R6，LOAD2 CLR C MOV Temperature，A ；保存A/D转换结果 SETB CS ADBACK： POP ACC POP PSW RET

  37. 附：多功能温度控制系统

  38. 内容到此结束， • 谢谢您的光临！ 结束放映 返回本章首页

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