第11章 单片机应用系统设计实例3

第11章系统应用实例11.1步进电机控制系统11.2红外线感应自动门控制系统11.3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图10-1单片机控制三相步进电机原理图+27VMLAMLBMLC1K15K15K15K1K1K74068031P1.0P1.1P1.2P2.3P2.0D7D0Q7Q0A11A8A7A0D7D0D7D02732CEOEGOEALEPSEN～～～～～～～10.1.1步进电机控制原理三相步进电机的通电方式有：（1）三相单三拍通电方式：A→B→C→A。（2）三相双三拍通电方式：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。如三相单三拍反转的通电方式为：A→C→B→A。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10.1.2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。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10.1.3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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。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10.2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。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J2ADC0809EOCP1.0P1.3P1.2P1.1P1.4P1.5P1.6P2.0P2.1P2.3P2.2P3.2/INT0P3.1P0WRRDALEP1.710K×6LEDAT89C51VCC图10-5红外线自动门控制系统原理图返回本节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）。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51141598161213321071164A1IN-1OUT2IN2OUTVcVRF/RESET1IN+VHVLVMVRVLVHVMVRVDDVSSIBV0VRR1RR1RR2R2C2RC2C1RC1U2U1VsRESET图10-7BISS0001芯片内部电路原理图返回本节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）。图10-8系统主程序流程图图10-9T1中断服务程序流程图启动下一通道通道号加１指向0809地址转换结束否?采样结束否?数据存放数据指针加１开T1中断中断返回YNN关T1中断是否手动方式?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开始延时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NYYNNNYYNYNNYYN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10.3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10.3.1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10.3.2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。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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。从机号指令代码校验和从机号指令代码指令参数校验和格式A（读指令）格式B（写指令）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。从机号YES/NO返回数据校验和从机号YES/NO校验和格式A’格式B’返回本节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8KFlashEPROM，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。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。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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：CollectAD：PUSHPSWPUSHACCCLRCSMOVR6，#08H；计数初值，接收8位数据LOAD1：CLRCLK；产生时钟信号低电平，第1个脉冲NOPSETBDI；发启动信号NOPSETBCLK；产生时钟信号高电平NOPNOPCLRCLK；第2个脉冲NOPSETBDI；SGL=1，单通道输入方式NOPSETBCLKNOPNOPCLRCLK；第3个脉冲NOPCLRDI；ODD=0，选择通道0NOPSETBCLKNOPNOPCLRCLK；第4个脉冲NOPNOPLOAD2：SETBCLKNOPNOPNOPCLRCLKNOPMOVC，DO；读取TLC0832数据输出线上数据RLCADJNZR6，LOAD2CLRCMOVTemperature，A；保存A/D转换结果SETBCSADBACK：POPACCPOPPSWRETTHANKYOUVERYMUCH！本章到此结束，谢谢您的光临！结束放映返回本章首页