1、第第10章章 系統應用實例系統應用實例n10.1 步進電機控制系統步進電機控制系統n10.2 紅外線感應自動門控制系統紅外線感應自動門控制系統n10.3 通用多點溫度控制系統通用多點溫度控制系統10.1 步進電機控制系統步進電機控制系統n10.1.1 步進電機控制原理步進電機控制原理n10.1.2 步進電機控制程序設計步進電機控制程序設計n10.1.3 步進電機變速控制步進電機變速控制返回本章首頁+27VMLAMLBMLC1K1 5K1 5K1 5K1K1K74068031P1.0P1.1P1.2P2.3P2.0D7D0Q7Q0A11A8A7A0D7D0D7D02732CE OEGOEA LE

2、PSEN圖10-1 單片機控制三相步進電機原理圖10.1.1 步進電機控制原理步進電機控制原理n三相步進電機的通電方式有：三相步進電機的通電方式有：（1）三相三拍通電方式：）三相三拍通電方式： ABCA。（2）三相雙三拍通電方式：三相雙三拍通電方式：ABBCCAAB。（3）三相六拍通電方式：三相六拍通電方式： AABBBCCCA。n按以上順序通電，步進電機正轉。按以上順序通電，步進電機正轉。n要使電機反轉，將上述步進電機各相繞組的通電要使電機反轉，將上述步進電機各相繞組的通電相序反過來即可。相序反過來即可。n如三相三拍反轉的通電方式為：如三相三拍反轉的通電方式為：ACB A。節 拍通電順序控制

3、模型正轉反轉二進制十六進制16A000000010125AB000000110334B000000100243BC000001100652C000001000461CA0000010105表10-1 三相六拍步進電機控制模型返回本節10.1.2 步進電機控制程序設計步進電機控制程序設計n步進電機控制的任務就是：步進電機控制的任務就是：判斷旋轉方向判斷旋轉方向按順序送出控制脈沖按順序送出控制脈沖判斷脈沖是否送完判斷脈沖是否送完n正反轉控制模型數據的存放單元見表正反轉控制模型數據的存放單元見表10-2和表和表10-3，其中，其中26H和和2DH中存放模型結束標志，程中存放模型結束標志，程序流程如圖

4、序流程如圖10-2所示。所示。表10-2 正轉控制模型數據內存字節地址20H21H22H23H24H25H26H控制模型數據01H03H02H06H04H05H00H表10-3 反轉控制模型數據內存字節地址27H28H29H2AH2BH2CH2DH控制模型數據01H05H04H06H02H03H00HY置反轉模型地址恢復模型首址保護現場設步長計數器置正轉模型地址輸出控制模型返回恢復現場是數據結束?步數為0?YYNNN轉向標志為1?圖10-2 程序延時控制程序流程圖 返回本節10.1.3 步進電機變速控制步進電機變速控制步長fcfL1L2L3圖10-3 變速控制過程設頻率階梯計數器設階梯步長計數

5、器設置定時器轉向標志為1?CPU開中斷CPU關中斷結束頻率階梯為0?主程序設置正轉模型地址YN設T0初值地址指針設置反轉模型地址YNT0初值地址更新恢復模型首址保護現場輸出控制模型模型地址增1賦升頻T0初值恢復現場模型結束?頻率階梯為0?階梯步長為0?階梯步長賦值中斷服務程序是升頻?返回賦降頻T0初值YYYNNNNY圖10-4 變頻控制程序流程圖n編寫變頻控制程序作如下說明：編寫變頻控制程序作如下說明：（1）利用定時器）利用定時器T0延時，其初值存放在延時，其初值存放在EPROM的的同一頁中。降頻是升頻的逆過程。同一頁中。降頻是升頻的逆過程。（2）步進電機控制模型數據及存放地址（如表）步進電機

6、控制模型數據及存放地址（如表10-210-5所示）。所示）。（3）在升、降頻過程中，考慮步進電機慣性，要）在升、降頻過程中，考慮步進電機慣性，要求每改變一次頻率，需持續運行一定步數，稱頻求每改變一次頻率，需持續運行一定步數，稱頻率階梯步長。率階梯步長。 表10-4 標志位定義表 表10-5 初值分配表位地址標志內容字節地址存儲內容70H運行方式：0代表恒速，1代表變速1AH頻率階梯步長計數器R2的值71H變速方式：0代表降速，1代表升速1BH頻率階梯計數器R3的值72H恒速轉向：0代表正轉，1代表反轉1CH恒速段步長低8位73H升速轉向：0代表正轉，1代表反轉1DH恒速段步長高8位74H降速轉

7、向：0代表正轉，1代表反轉1EH恒速段T0初值低8位75H程序結束標志：02代表程序結束1FH恒速段T0初值高8位返回本節10.2 紅外線感應自動門控制系統紅外線感應自動門控制系統n10.2.1 系統硬件電路系統硬件電路n10.2.2 紅外線傳感器集成芯片介紹紅外線傳感器集成芯片介紹n10.2.3 系統軟件結構系統軟件結構返回本章首頁10.2.1 系統硬件電路系統硬件電路n系統控制電路如圖系統控制電路如圖10-5所示。用所示。用MCS-51系列單片系列單片機與完全兼容的機與完全兼容的AT89C51作主控芯片，經擴展和接作主控芯片，經擴展和接口電路構成控制系統?？陔娐窐嫵煽刂葡到y。n紅外線傳感器

8、能以非接觸形式檢測人體中輻射出紅外線傳感器能以非接觸形式檢測人體中輻射出的紅外線能量變化，并將此變化轉變為電壓信號的紅外線能量變化，并將此變化轉變為電壓信號輸出。輸出。n系統有自動和手動兩種功能。電機選用單相交流系統有自動和手動兩種功能。電機選用單相交流電機，由三個控制信號電機，由三個控制信號P3.0、P3.1、P3.4來控制其正來控制其正、反轉和速度變換。、反轉和速度變換。 BISS000160K20K1032M10K10u1M1M47K10347u電壓檢測模塊電機溫度檢測 P3.3/INT1手動/自動切換手動關按鈕 P3.4P3.02.2uDSG紅外傳感器+5VGND3.3K1031034

9、70u+5V330K330K10210nVCVDD2OUT2IN-1IN+1IN-1OUT220KIBRR1AV0RC1RC2RR2VSS+5V行程開關2行程開關3手動開按鈕光電隔離電機正轉繼電器J1電機過熱報警轉速檢測模塊A/D轉換蜂鳴報警行程開關4行程開關1電壓過高報警速度異常報警速度變換繼電器J3電機反轉繼電器J2ADC0809EOCP1.0P1.3P1.2P1.1P1.4P1.5P1.6P2.0P2.1P2.3P2.2P3.2/INT0P3.1P0WRRDALEP1.710K6LEDAT89C51VCC圖10-5 紅外線自動門控制系統原理圖返回本節10.2.2 紅外線傳感器集成芯片介紹

10、紅外線傳感器集成芯片介紹n紅外線傳感器集成芯片紅外線傳感器集成芯片BISS0001特點（如圖特點（如圖10-6、10-7所示）：所示）：（1）用）用CMOS工藝，功耗低。工藝，功耗低。（2）具有獨立的高輸入阻抗運算放大器，可與多）具有獨立的高輸入阻抗運算放大器，可與多種傳感器匹配。種傳感器匹配。（3）雙向鑒幅器可有效抑制干擾信號。）雙向鑒幅器可有效抑制干擾信號。（4）內設延時和封鎖定時器，性能穩定，調節范）內設延時和封鎖定時器，性能穩定，調節范圍寬。圍寬。（5）內置參考電源。）內置參考電源。（6）工作電壓范圍寬（）工作電壓范圍寬（3V5V）。）。BISS00011234567891011121

11、3141516AV0RR1RC1RC2RR2VssVRF/RESETVcIBVDD2OUT2IN-1IN+1IN-1OUT圖10-6 BISS0001芯片引腳圖+OP1+OP2+COP1+COP2+COP3狀態控制器參考電源封鎖時間定時延遲時間定時51141598161213321071164A1IN-1OUT2IN2OUTVcVRF/RESET1IN+VHVLVMVRVLVHVMVRVDDVSSIBV0 VRR1RR1RR2R2C2RC2C1RC1U2U1VsRESET圖10-7 BISS0001芯片內部電路原理圖返回本節10.2.3 系統軟件結構系統軟件結構n整個系統軟件主要由主程序、中斷

12、服務程序、門整個系統軟件主要由主程序、中斷服務程序、門開啟和關閉子程序、各種故障處理及報警子程序開啟和關閉子程序、各種故障處理及報警子程序組成。組成。n主程序主要是完成系統進行初始化、中斷設置、主程序主要是完成系統進行初始化、中斷設置、手動與自動切換等功能。手動與自動切換等功能。n中斷服務程序包括兩個外部中斷和兩個定時器中中斷服務程序包括兩個外部中斷和兩個定時器中斷（如圖斷（如圖10-810-12所示）。所示）。 啟動下一通道通道號加指向0809地址轉換結束否?采樣結束否?數據存放數據指針加開T1中斷中斷返回YNN關T1中斷開 始是否手動方式?定時器T0、T1設置開定時器中斷優先級設置開中斷關

13、外部中斷1開定時器T0開外部中斷1系統是否有故障?系統終止YNYNY 圖10-8 系統主程序流程圖 圖10-9 T1中斷服務程序流程圖延時10s加速停機開中斷減速關門有人否?有人否?加速否?有人否?減速否?停機否?系統是否有故障?系統是否有故障?開門子程序中斷返回Y關外部中斷NYYNNNYYNYNNYYN 圖10-10 外部中斷服務程序流程圖門狀態檢測電機加速電機減速電機停止加速?減速?停止?返 回YNNYNY開 門圖10-11 開門子程序流程圖返回本節10.3 通用多點溫度控制系統通用多點溫度控制系統n10.3.1 系統網絡結構系統網絡結構n10.3.2 通信協議通信協議n10.3.3 硬件

14、電路硬件電路n10.3.4 軟件設計軟件設計返回本章首頁10.3.1 系統網絡結構系統網絡結構RS-485接口從機0#主機RS-485接口RS-485接口從機1#RS-485接口從機n#圖10-13 系統結構圖返回本節10.3.2 通信協議通信協議n1通信過程通信過程（1）寫指令）寫指令單片機發指令單片機發指令從機接收指令從機接收指令等待等待反饋反饋接收信息接收信息 （2）讀指令）讀指令主機發指令主機發指令從機接收指令從機接收指令等待等待從機取從機取出參數給主機出參數給主機等待等待主機反饋接收信息主機反饋接收信息n2通信設定通信設定（1）從機站號）從機站號 （2）通信速率）通信速率（3）通信再

15、試次數）通信再試次數（4）校驗方式）校驗方式n3數據格式數據格式l l 主機到從機的通信數據格式主機到從機的通信數據格式 數據寫入的格式有兩種，數據寫入指的是主單數據寫入的格式有兩種，數據寫入指的是主單片機對從單片機的發送指令。片機對從單片機的發送指令。從機號指令代碼校驗和從機號指令代碼指令參數校驗和n格式A（讀指令）n格式B（寫指令）l l 從機到主機的數據格式從機到主機的數據格式 不論主機發送的指令是何種格式，從機收到主不論主機發送的指令是何種格式，從機收到主機指令后都要向主機發回確認信息。機指令后都要向主機發回確認信息。從機號YES/NO返回數據校驗和從機號YES/NO校驗和n格式An格

16、式B返回本節10.3.3 硬件電路硬件電路nAT89C52單片機具有單片機具有MCS-51內核，指令系統與內核，指令系統與MCS-51單片機單片機100%兼容，片內有兼容，片內有 8K Flash EPROM，256字節字節RAM，6個中斷源，一個串行口，最高個中斷源，一個串行口，最高工作頻率可達工作頻率可達24M，完全可滿足本系統的需要。完全可滿足本系統的需要。n主機管理各從機，負責系統的各溫度測控點數據主機管理各從機，負責系統的各溫度測控點數據的收集與處理。從機負責現場數據的采集以及現的收集與處理。從機負責現場數據的采集以及現場溫度的控制。場溫度的控制。n系統的主從機硬件結構原理圖分別見圖

17、系統的主從機硬件結構原理圖分別見圖10-14和圖和圖10-15所示。所示。返回本節10.3.4 軟件設計軟件設計1主機軟件設計主機軟件設計n根據系統從機數量以及對溫度控制響應實時性的根據系統從機數量以及對溫度控制響應實時性的要求，采取不同的時間間隔掃描各從機，讀取各要求，采取不同的時間間隔掃描各從機，讀取各溫度測控點的溫度信息或發送控制指令。溫度測控點的溫度信息或發送控制指令。n主機系統軟件設計主要包括鍵處理模塊、顯示管主機系統軟件設計主要包括鍵處理模塊、顯示管理模塊、通信讀數據模塊、通信寫指令模塊、故理模塊、通信讀數據模塊、通信寫指令模塊、故障處理模塊等。障處理模塊等。2從機軟件設計從機軟件

18、設計n從機主要接收主機指令，完成主機規定的溫度控從機主要接收主機指令，完成主機規定的溫度控制及相關操作。制及相關操作。n從機也配有鍵盤，允許用戶現場控制溫度。從機也配有鍵盤，允許用戶現場控制溫度。n從機軟件設計也包括鍵處理模塊、溫度數據采集從機軟件設計也包括鍵處理模塊、溫度數據采集（A/D）模塊、顯示模塊、通信模塊、輸出管理模模塊、顯示模塊、通信模塊、輸出管理模塊、故障處理模塊。塊、故障處理模塊。通訊正常？Y開始T20msFlag=1？N產生故障消息T20msFlag=0;系統初始化聯絡各從機T20ms=？鍵處理模塊顯示模塊通訊管理模塊故障處理模塊T20ms=0T20ms=2T20ms=3T20ms=1YN圖10-16 主機主程序流程圖返回本節n以下是利用以下是利用TLC0832型型A/D轉換器進行數據采集轉換器進行數據采集的子程序。的子程序。TLC0832引腳圖及用法見從機系統引腳圖及用法見從機系統圖圖10-15。該型號。該型號A/D轉換器是轉換器是TI公司近年推出公司近年推出的新型兩通道的新型兩通道8位逐次逼近型轉換器，允許差分位逐次逼近型轉換器，允許差分輸入方式工作。利用單片機的輸入方式工作。利用單片機