【教学课件】第10章系统应用实例.ppt

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1、第第10章章 系统应用实例系统应用实例n10.110.1步进电机控制系统步进电机控制系统n10.210.2红外线感应自动门控制系统红外线感应自动门控制系统n10.310.3通用多点温度控制系统通用多点温度控制系统10.110.1步进电机控制系统步进电机控制系统n10.1.110.1.1步进电机控制原理步进电机控制原理n10.1.210.1.2步进电机控制程序设计步进电机控制程序设计n10.1.310.1.3步进电机变速控制步进电机变速控制返回本章首页+27VMLAMLBMLC1K15K15K15K1K1K74068031P1.0P1.1P1.2P2.3P2.0D7D0Q7Q0A11A8A7A0

2、D7D0D7D02732CEOEGOEALEPSEN图10-1单片机控制三相步进电机原理图10.1.110.1.1步进电机控制原理步进电机控制原理n三相步进电机的通电方式有：三相步进电机的通电方式有：（1 1）三相三拍通电方式：）三相三拍通电方式：ABCAABCA。（2 2）三相双三拍通电方式：三相双三拍通电方式：ABBCCAABABBCCAAB。（3 3）三相六拍通电方式：三相六拍通电方式：AABBBCCCAAABBBCCCA。n按以上顺序通电，步进电机正转。按以上顺序通电，步进电机正转。n要要使使电电机机反反转转，将将上上述述步步进进电电机机各各相相绕绕组组的的通通电电相序反过来即可。相序

3、反过来即可。n如三相三拍反转的通电方式为：如三相三拍反转的通电方式为：ACBAACBA。节 拍通电顺序控制模型正转反转二进制十六进制16A000000010125AB000000110334B000000100243BC000001100652C000001000461CA0000010105表10-1三相六拍步进电机控制模型返回本节10.1.210.1.2步进电机控制程序设计步进电机控制程序设计n步进电机控制的任务就是：步进电机控制的任务就是：判断旋转方向判断旋转方向按顺序送出控制脉冲按顺序送出控制脉冲判断脉冲是否送完判断脉冲是否送完n正正反反转转控控制制模模型型数数据据的的存存放放单单元元

4、见见表表10-2和和表表10-3，其其中中26H和和2DH中中存存放放模模型型结结束束标标志志，程程序流程如图序流程如图10-2所示。所示。表10-2正转控制模型数据内存字节地址20H21H22H23H24H25H26H控制模型数据01H03H02H06H04H05H00H表10-3反转控制模型数据内存字节地址27H28H29H2AH2BH2CH2DH控制模型数据01H05H04H06H02H03H00HY置反转模型地址恢复模型首址保护现场设步长计数器置正转模型地址输出控制模型返回恢复现场是数据结束?步数为0?YYNNN转向标志为1?图10-2程序延时控制程序流程图返回本节10.1.310.1

5、.3步进电机变速控制步进电机变速控制步长fcfL1L2L3图10-3变速控制过程设频率阶梯计数器设阶梯步长计数器设置定时器转向标志为1?CPU开中断CPU关中断结束频率阶梯为0?主程序设置正转模型地址YN设T0初值地址指针设置反转模型地址YNT0初值地址更新恢复模型首址保护现场输出控制模型模型地址增1赋升频T0初值恢复现场模型结束?频率阶梯为0?阶梯步长为0?阶梯步长赋值中断服务程序是升频?返回赋降频T0初值YYYNNNNY图10-4变频控制程序流程图n编写变频控制程序作如下说明：编写变频控制程序作如下说明：（1 1）利利用用定定时时器器T0T0延延时时，其其初初值值存存放放在在EPROMEP

6、ROM的的同一页中。降频是升频的逆过程。同一页中。降频是升频的逆过程。（2 2）步步进进电电机机控控制制模模型型数数据据及及存存放放地地址址（如如表表10-10-210-5210-5所示）。所示）。（3 3）在升、降频过程中，考虑步进电机惯性，要）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，称频求每改变一次频率，需持续运行一定步数，称频率阶梯步长。率阶梯步长。表10-4标志位定义表表10-5 初值分配表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变速方式：0代表降速，1代表升速1BH频率阶梯计数器R3

7、的值72H恒速转向：0代表正转，1代表反转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75H程序结束标志：02代表程序结束1FH恒速段T0初值高8位返回本节10.210.2红外线感应自动门控制系统红外线感应自动门控制系统n10.2.110.2.1系统硬件电路系统硬件电路n10.2.210.2.2红外线传感器集成芯片介绍红外线传感器集成芯片介绍n10.2.310.2.3系统软件结构系统软件结构返回本章首页10.2.110.2.1系统硬件电路系统硬件电路n系系统统控控制制电电路路如如图图10-51

8、0-5所所示示。用用MCS-51MCS-51系系列列单单片片机机与与完完全全兼兼容容的的AT89C51AT89C51作作主主控控芯芯片片，经经扩扩展展和和接接口电路构成控制系统。口电路构成控制系统。n红外线传感器能以非接触形式检测人体中辐射出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的红外线能量变化，并将此变化转变为电压信号输出。输出。n系统有自动和手动两种功能。电机选用单相交流系统有自动和手动两种功能。电机选用单相交流电机，由三个控制信号电机，由三个控制信号P P3.03.0、P P3.13.1、P P3.43.4来控制其正、来控制其正、反转和速度变

9、换。反转和速度变换。BISS000160K20K1032M10K10u1M1M47K10347u电压检测模块电机温度检测P3.3/INT1手动/自动切换手动关按钮P3.4P3.02.2uDSG红外传感器+5VGND3.3K103103470u+5V330K330K10210nVCVDD2OUT2IN-1IN+1IN-1OUT220KIBRR1AV0RC1RC2RR2VSS+5V行程开关2行程开关3手动开按钮光电隔离电机正转继电器J1电机过热报警转速检测模块A/D转换蜂鸣报警行程开关4行程开关1电压过高报警速度异常报警速度变换继电器J3电机反转继电器J2ADC0809EOCP1.0P1.3P1.

10、2P1.1P1.4P1.5P1.6P2.0P2.1P2.3P2.2P3.2/INT0P3.1P0WRRDALEP1.710K6LEDAT89C51VCC图10-5红外线自动门控制系统原理图返回本节10.2.210.2.2红外线传感器集成芯片介绍红外线传感器集成芯片介绍n红红外外线线传传感感器器集集成成芯芯片片BISS0001BISS0001特特点点（如如图图10-610-6、10-710-7所示）：所示）：（1 1）用）用CMOSCMOS工艺，功耗低。工艺，功耗低。（2 2）具具有有独独立立的的高高输输入入阻阻抗抗运运算算放放大大器器，可可与与多多种传感器匹配。种传感器匹配。（3 3）双向鉴幅

11、器可有效抑制干扰信号。）双向鉴幅器可有效抑制干扰信号。（4 4）内内设设延延时时和和封封锁锁定定时时器器，性性能能稳稳定定，调调节节范范围宽。围宽。（5 5）内置参考电源。）内置参考电源。（6 6）工作电压范围宽（）工作电压范围宽（3 3V V5V5V）。）。BISS000112345678910111213141516AV0RR1RC1RC2RR2VssVRF/RESETVcIBVDD2OUT2IN-1IN+1IN-1OUT图10-6BISS0001芯片引脚图+OP1+OP2+COP1+COP2+COP3状态控制器参考电源封锁时间定时延迟时间定时51141598161213321071164

12、A1IN-1OUT2IN2OUTVcVRF/RESET1IN+VHVLVMVRVLVHVMVRVDDVSSIBV0VRR1RR1RR2R2C2RC2C1RC1U2U1VsRESET图10-7BISS0001芯片内部电路原理图返回本节10.2.310.2.3系统软件结构系统软件结构n整整个个系系统统软软件件主主要要由由主主程程序序、中中断断服服务务程程序序、门门开开启启和和关关闭闭子子程程序序、各各种种故故障障处处理理及及报报警警子子程程序序组成。组成。n主程序主要是完成系统进行初始化、中断设置、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。手动与自动切换等功能。n中断服务程序

13、包括两个外部中断和两个定时器中中断服务程序包括两个外部中断和两个定时器中断（如图断（如图10-810-1210-810-12所示）。所示）。启动下一通道通道号加指向0809地址转换结束否?采样结束否?数据存放数据指针加开T1中断中断返回YNN关T1中断开始是否手动方式?定时器T0、T1设置开定时器中断优先级设置开中断关外部中断1开定时器T0开外部中断1系统是否有故障?系统终止YNYNY图10-8系统主程序流程图图10-9T1中断服务程序流程图延时10s加速停机开中断减速关门有人否?有人否?加速否?有人否?减速否?停机否?系统是否有故障?系统是否有故障?开门子程序中断返回Y关外部中断NYYNNN

14、YYNYNNYYN图10-10外部中断服务程序流程图门状态检测电机加速电机减速电机停止加速?减速?停止?返回YNNYNY开门图10-11开门子程序流程图返回本节10.310.3通用多点温度控制系统通用多点温度控制系统n10.3.110.3.1系统网络结构系统网络结构n10.3.210.3.2通信协议通信协议n10.3.310.3.3硬件电路硬件电路n10.3.410.3.4软件设计软件设计返回本章首页10.3.110.3.1系统网络结构系统网络结构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#图10-13系统结构图返回本节10.3.210.3.2通

15、信协议通信协议n1 1通信过程通信过程（1 1）写指令）写指令单单片片机机发发指指令令从从机机接接收收指指令令等等待待反反馈接收信息馈接收信息（2 2）读指令）读指令主主机机发发指指令令从从机机接接收收指指令令等等待待从从机机取取出出参参数数给给主主机机等等待待主主机机反反馈馈接接收收信息信息n2 2通信设定通信设定（1 1）从机站号）从机站号（2 2）通信速率）通信速率（3 3）通信再试次数）通信再试次数（4 4）校验方式）校验方式n3 3数据格式数据格式l l 主机到从机的通信数据格式主机到从机的通信数据格式 数数据据写写入入的的格格式式有有两两种种，数数据据写写入入指指的的是是主主单单片

16、机对从单片机的发送指令。片机对从单片机的发送指令。从机号指令代码校验和从机号指令代码指令参数校验和n格式A（读指令）n格式B（写指令）l l 从机到主机的数据格式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。机指令后都要向主机发回确认信息。从机号YES/NO返回数据校验和从机号YES/NO校验和n格式A n 格式B 返回本节10.3.310.3.3硬件电路硬件电路nAT89C52AT89C52单单片片机机具具有有MCS-51MCS-51内内核核，指指令令系系统统与与MCS-51MCS-51单单片片机机100%

17、100%兼兼容容，片片内内有有 8 8K K FlashFlashEPROMEPROM，256256字字节节RAMRAM，6 6个个中中断断源源，一一个个串串行行口口，最最高高工工作频率可达作频率可达2424M M，完全可满足本系统的需要。完全可满足本系统的需要。n主主机机管管理理各各从从机机，负负责责系系统统的的各各温温度度测测控控点点数数据据的的收收集集与与处处理理。从从机机负负责责现现场场数数据据的的采采集集以以及及现现场温度的控制。场温度的控制。n系系统统的的主主从从机机硬硬件件结结构构原原理理图图分分别别见见图图10-1410-14和和图图10-1510-15所示。所示。返回本节10

18、.3.410.3.4软件设计软件设计1 1主机软件设计主机软件设计n根根据据系系统统从从机机数数量量以以及及对对温温度度控控制制响响应应实实时时性性的的要要求求，采采取取不不同同的的时时间间间间隔隔扫扫描描各各从从机机，读读取取各各温度测控点的温度信息或发送控制指令。温度测控点的温度信息或发送控制指令。n主主机机系系统统软软件件设设计计主主要要包包括括键键处处理理模模块块、显显示示管管理理模模块块、通通信信读读数数据据模模块块、通通信信写写指指令令模模块块、故故障处理模块等。障处理模块等。2 2从机软件设计从机软件设计n从从机机主主要要接接收收主主机机指指令令，完完成成主主机机规规定定的的温温

19、度度控控制及相关操作。制及相关操作。n从机也配有键盘，允许用户现场控制温度。从机也配有键盘，允许用户现场控制温度。n从从机机软软件件设设计计也也包包括括键键处处理理模模块块、温温度度数数据据采采集集（A/DA/D）模模块块、显显示示模模块块、通通信信模模块块、输输出出管管理理模模块、故障处理模块。块、故障处理模块。通讯正常？Y开始T20msFlag=1？N产生故障消息T20msFlag=0;系统初始化联络各从机T20ms=？键处理模块显示模块通讯管理模块故障处理模块T20ms=0T20ms=2T20ms=3T20ms=1YN图10-16主机主程序流程图返回本节n以以下下是是利利用用TLC083

20、2型型A/D转转换换器器进进行行数数据据采采集集的的子子程程序序。TLC0832引引脚脚图图及及用用法法见见从从机机系系统统图图10-15。该该型型号号A/D转转换换器器是是TI公公司司近近年年推推出出的的新新型型两两通通道道8位位逐逐次次逼逼近近型型转转换换器器，允允许许差差分分输输入入方方式式工工作作。利利用用单单片片机机的的I/O口口线线进进行行数数据据的传输。的传输。nTLC0832型型A/D转换器数据采集参考程序清单如转换器数据采集参考程序清单如下：下：CollectAD：PUSHPSWPUSHACCCLR CSMOVR6，#08H；计数初值，接收计数初值，接收8位数据位数据LOAD

21、1：CLRCLK；产生时钟信号低电平，第产生时钟信号低电平，第1个脉冲个脉冲NOPSETBDI；发启动信号发启动信号NOPSETBCLK；产生时钟信号高电平产生时钟信号高电平NOPNOPCLR CLK；第第2个脉冲个脉冲NOPSETBDI；SGL=1，单通道输入方式单通道输入方式NOPSETBCLKNOPNOPCLR CLK；第第3个脉冲个脉冲NOPCLR DI；ODD=0，选择通道选择通道0NOPSETBCLKNOPNOPCLR CLK；第第4个脉冲个脉冲NOPNOPLOAD2：SETBCLKNOPNOPNOPCLR CLKNOPMOVC，DO；读取读取TLC0832数据输出线上数据数据输出线上数据RLC ADJNZR6，LOAD2CLR CMOVTemperature，A；保存保存A/D转换结果转换结果SETBCSADBACK：POPACCPOP PSWRETTHANKYOUVERYMUCHTHANKYOUVERYMUCH！n本章到此结束，本章到此结束，n谢谢您的光临！谢谢您的光临！结束放映返回本章首页