工业控制中流水作业的计数与定时装置设计案例分析报告

200941105齐鹏飞185号工业控制中流水作业的计数与定时装置设计12012微机接口技术课程案例分析报告班级：自控0904学号：200941105北京化工大学自动化专业微机接口技术课程案例分析报告报告题目：工业控制中流水作业的计数与定时装置设计院系：信息科学与技术学院专业：自动化班级：自控0904学号：200941105课程序号：185指导教师：韩阳2012年4月24日完成200941105齐鹏飞185号工业控制中流水作业的计数与定时装置设计2目录1.背景....................................................................................................................................22．8253功能实现................................................................................................................22.1分析题目....................................................................................................................22.2方式选择与工作流程................................................................................................32.3软件编程....................................................................................................................42.3.1计数初值计算......................................................................................................42.3.2主体代码..............................................................................................................43.心得体会..........................................................................................................................53.1感受和收获................................................................................................................53.2思考与扩展................................................................................................................54．参考文献.........................................................................................................................75.附录..................................................................................................................................75.18253编程命令字........................................................................................................75.28253的6种工作方式详细介绍..............................................................................101.背景某机械零件加工产品包装流水线上需一自动计数定时装置：一个包装箱装24个零件，要求每通过24个，流水线要暂停5秒钟，等待封箱打包完毕，然后重启流水线继续装箱。微机控制流水线作业时按ESC键则停止生产。2．8253功能实现2.1分析题目200941105齐鹏飞185号工业控制中流水作业的计数与定时装置设计3为了实现设计要求，有两个工作要做：一是对24个零件计数：一是对5秒钟停顿定时。并且两者之间又是相互关联的，因此，通过定时器的通道0作计数器，通道1作定时器，并且把通道0的计数已到(24)输出OUT0信号连到通道1的GATE。线上作为外部硬件启动信号去触发通道l的5秒定时，以及去控制流水线的暂停与重启。电路结构原理如图1所示，定时器端口地址为：320H(通道0)，321H(通道1)，322H(通道2)，323H(命令口)。图1中的虚线框是流水线工作台示意图，其中零件计数检测部分的原理是，零件从光源和光敏电阻R之间通过时，在晶体管T发射极上会产生零件的脉冲信号，此脉冲信号即可作为计数脉冲，接到CLK。对零件进行计数。2.2方式选择与工作流程8253是24脚双列直插式芯片，+5V电源供电。通道0作为计数器，工作在方式2，因为PTC8253—5的6种工作方式中，只有2方式和3方式具有自动重装计数初值的功能，能输出连续波形，保证生产流水线循环往复运行。GATE0接+5V电源电压，输出端OUT0直接连接到通道的GATE1方式，以作通道1定时器的外部硬件启200941105齐鹏飞185号工业控制中流水作业的计数与定时装置设计4动信号。通道1作为定时器，工作在1方式，CLK1为100Hz时钟脉冲。输出端OUT1接流水线工作台，进行5秒钟定时后重启流水线，继续工作，通道0又重新开始计数。2.3软件编程2.3.1计数初值计算计数初值的计算分两种情况，若8253作计数器用时，则将要求计数的次数就作计数初值，直接装入计数初值寄存器和减法计数器，不要经过计算；若作定时器用时，则计数初值也就是定时常数需要经过换算才能得到。其换算方法如下：要求产生定时时间间隔的定时常数Tc=fclk*T(其中fclk为100Hz，T为5s。)通道0的方式命令=00010100B=14H通道0的计数初值=24=18H通道1的方式命令=01110010B=72H通道1的定时系数Tc=5*100=500=1F4H2.3.2主体代码初始化部分省略，要注意的是通道一的初值大于256需要分两次写入。下面给出等待按键的代码：CHECK:MOVAH,0BHINT21H200941105齐鹏飞185号工业控制中流水作业的计数与定时装置设计5CMPAL,00H;无键按下则等待。JECHECKMOVAH,08HINT21HCMPAL,1BH;若不是ESC则等待。JNECHECKMOVAH,4CH;若是则结束。INT21H3.心得体会3.1感受和收获此应用的特殊之处，在于把计数器和定时器组合应用。把定时和计数连结起来，相互作用，使其在实际生活中发挥更大的作用。还有一点特别地方，在于此例程巧妙应用了8253计数器在不同方式下的输出不同的特性。结合流水线设备的触发条件，使整个工作流程衔接流畅，前后联系紧密才得以实现其整体功能。3.2思考与扩展这就引发我们对定时器/计数器几种不同工作方式的思考。由于工作方式不同，其计数过程，基本功能，启动方式，输出波形，初值重装，中止方式及典型应用都有差别。因此，在使用8253或8254时，应根据不同的用途来选择不同的工作方式，以200941105齐鹏飞185号工业控制中流水作业的计数与定时装置设计6充分发挥其作用。在此，再把8254的6中工作方式的特点复习一下。1．方式0的计数结束中断计数结束，输出端产生0-1的上升沿，利用此信号可申请中断。2．方式1的可编程单稳态触发器功能负脉冲的宽度可以由程序控制，改变计数初值就可以改变延时时间。3．方式2的分频功能产生宽度相等连续的负脉冲，可以用作分频器，分频系数即计数初值。4．方式3的方波发生器功能输出占空比近1:1的重复连续波形。5．方式4和方式5的单个负脉冲发生器方式4和方式5都是单个负脉冲发生器，输出一个完整负脉冲，但两者启动方式不同，前者为软件启动，后者为硬件启动。以上5种功能为8254的基本功能，用户以这些原始功能为基础，通过组合和设计可以进一步开发各种各样的应用。例如，用于计时系统，作定时中断；用于通信系统，作波特率始终发生器；用于实时控制系统，作数据采集和速度控制；还可以用于发声系统，作音乐发生器等。它们都是基于8254的原始功能或相互间的组合来实现的。200941105齐鹏飞185号工业控制中流水作业的计数与定时装置设计74．参考文献1.刘乐善主编，华中科技大学出版社，《32位微型计算机接口技术及应用》2.李玉声，《现代机械》2006年第一期，《机加零件自动包装计数定时装置的设计》5.附录5.18253编程命令字使用8253时，必须首先进行初始化编程。初始化编程的步骤和内容如下：首先写入方式控制字，以选择计数通道，确定其工作方式。每一计数通道的方式控制字都是由CPU依次写入控制字寄存器的，控制字寄存器端口地址只有一个。然后写入计数初值到对应的计数通道中。若规定只写低8位，则写入的计数初值为低8位，高8位自动清0；若规定只写高8位，则写入的计数初值为高8位，低8位自动清0；若规定写16位，则分两次写入，先写入的计数初值为低8位，后写入的计数初值为高8位，每个计数通道均有自己的端口地址。方式控制字的格式如下：SC1、SC0：计数通道选择。确定这个方式控制字是确定哪个计数通道的工作方式的。若SC1SC0=00，选择计数通道0；若SC1SC0=01，选择计数通道1；若SC1SC0=10，选择计数通道2；若SC1SC0=11，为非法选择。200941105齐鹏飞185号工业控制中流水作业的计数与定时装置设计8RL1、RL0：规定CPU向计数通道写入计数初值的格式和向计数通道锁存器发锁存命令，以及未锁存时CPU从计数通道读取当前计数值的格式。数据读/写格式为：RL1RL0=00，计数器锁存命令RL1RL0=01，只读/写低8位数据RL1RL0=10，只读/写高8位数据RL1RL0=11，读/写16位数据，先低8位，后高8位CPU写入计数通道的计数初值是写到计数通道的初值寄存器中的，而初值寄存器是16位的寄存器。如果只写入低8位初值，则初值寄存器的高8位自动清0；如果只写入高8位初值，则初值寄存器的低8位自动清0；如果写入16位初值，则先写入低8位初值后写入高8位初值。计数通道在计数过程中，CPU可以随时读取计数通道的当前值且不影响计数通道的现行计数，CPU读取的计数通道的当前值是锁存寄存器中的值。在未锁存时（RL1RL0≠00），减1计数器减1计数的同时把当前值送到锁存寄存器中，即锁存寄存器的值跟随减1计数器当前值的变化而变化。若在读计数通道当前值之前，先写入锁存命令（RL1RL0=00），则在计数过程中，减1计数器减1计数虽然照常进行，但不把当前值送到锁定寄存器中，即锁定寄存器的值被锁定，当对计数通道重新初始化或CPU读计数通道锁定值后，自动解除锁存命令，锁定寄存器的值又随减1计数器变化。在未锁定时，若RL1RL0=11，可能会使从计数器直接读出的数值不正确，因为若先读入的低8位值00H时，由于在两次读数值之间计数