直流电机微型计算机速度控制系统方案

个人资料整理 仅限学习使用 摘要 工业控制是计算机的一个重要应用领域，计算机控制正是为了适应这一领域的 需要而发展起来的一门专业技术，它主要研究如何将计算机技术和自动控制理 论应用于工业生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统。 本次设计所采用的主体芯片有8086CPU和可编程并行接口芯片8255A，其 中，8086CPU曾是使用广泛的16位微处理器，具有40个管脚的双列直插式封装 芯片，内外数据线都为16位，地址线为20位，直接寻址为1MB。而8255A是一 种通用的可编程并行I/O接口芯片，广泛用于几乎所有系列的微机系统中，它的 各端口内具有中断控制逻辑，在外设于CPU之间可以用中断方式进行信息交换 ，使用条件传输方式时可用“联络”线进行控制。 数字 P ID 控制系统是时间的离散系统,计算机对生产过程的控制是断续的 过程. 即在每一个采样周期内,传感器将所测数据转换成统一的标准信号后输入 给调节器,在调节器中与设定值进行比较得出偏差值,经 PID 运算得出本次的控 制 量,输出到执行器后才完成了本次的调节任务。 关键字：计算机控制 8086CPU 8255A 数字PID 个人资料整理 仅限学习使用 目录 摘要1 1 直流电机及主要芯片介绍3 1.1 直流电机的工作原理3 1.2 直流电机的调速方法3 1.3 8086CPU 介绍 4 1.4 8255A 芯片 6 1.5 74LS48 芯片 .7 1.6 74LS373 芯片 8 1.7 L298 芯片介绍 .8 2系统硬件设计.9 2.1 各部分电路详细原理图.10 2.1.1 显示驱动电路.10 2.1.2 电机驱动电路.11 2.1.3 8086 控制电路 12 2.1.4 8255 控制电路 13 3 系统的软件设计.14 3.1 总体设计思路.14 3.2 按键检测子程序流程图.16 4 运行结果与分析.18 课程设计感想及体会.21 参考文献.22 附录：源程序.23 个人资料整理 仅限学习使用 直流电机微型计算机速度控制系统 的设计 1 直流电机及主要芯片介绍 1.1 直流电机的工作原理 直流励磁的磁路在电工设备中的应用，除了直流电磁铁透过 6 字节预存(prefecth 的队列(queue喂指令 给执行单元(cution Unit，所以取指令和执行是同步的，8086 CPU 有 20 条 地址线，可直接寻址1MB 的存储空间，每一个存储单元可以存放一个字节 。资料寄存器通常由指令隐含 地使用，针对暂存值需要复杂的寄存器配置。它提供64K 8 位元的输出输入 (或 32K 16 位元，以及固定的向量中断。大部分的指令只能够存取一个内存 个人资料整理 仅限学习使用 位址，所以其中一个操作数必须是一个寄存器。运算结果会储存在操作数中的 一个。 Intel 8086 有四个 内存区段 (segment 寄存器，可以从索引寄存器来设 定。区段寄存器可以让 CPU 利用特殊的方式存取 1 MB 内存。8086 把段地址左 移 4 位然后把它加上偏移地址。大部分的人都认为这是一个很不好的设计，因 为这样的结果是会让各分段有重叠。尽管这样对组合语言而言大部分被接受(也 甚至有用，可以完全地控制分段，，使在编程中使用指针 (如 C 编程语言 变得困难。它导致指针的高效率表示变得困难，且有可能产生两个指向同一个 地方的指针拥有不同的地址。更坏的是，这种方式产生要让内存扩充到大于 1 MB 的困难。而 8086 的寻址方式改变让内存扩充较有效率。 在这个系统中，8086 作为整个系统的主控芯片，用来控制协调整个系统的 工作如图所示就是仿真中的8086 芯片的模型，这里隐藏了8086 的 VCC 和 GND两个引脚。如图 1-1 个人资料整理 仅限学习使用 图1-1 8086引脚图 1.4 8255A 芯片 个人资料整理 仅限学习使用 图 1-2 8255A引脚图 8255A在使用前要写入一个方式控制字，选择 A、B、C 三个端口各自的工 作方式，共有三种。 方式 0 ：基本的输入输出方式，即无须联络就可以直接进行的 I/O方式。 其中 A、B、C 口的高四位或低四位可分别设置成输入或输出。 方式 1 ：选通 I/O,此时接口和外围设备需联络信号进行协调，只有 A口和 B口可以工作在方式 1，此时 C 口的某些线被规定为 A口或 B口与外围设备的 联络信号，余下的线只有基本的 I/O功能，即只工作在方式 0. 方式 2： 双向 I/O方式，只有 A口可以工作在这种方式，该 I/O线即可输 入又可输出，此时 C 口有 5条线被规定为 A口和外围设备的双向联络线，C 口 个人资料整理 仅限学习使用 剩下的三条线可作为 B 口方式 1的联络线，也可以和 B口一起方式 0 的 I/O 线。 8255A是一个并行输入、输出器件，具有 24个可编程设置的 I/O口，包括 3 组 8位的 I/O为 PA 口、PB口、PC 口，又可分为 2 组 12位的 I/O口：A组包 括 A口及 C 口高 4 位，B组包括 B口及 C 组的低 4 位。 A口可以设置为方式 0、方式 1、方式 2，B 口与 C 口只能设置为方式 0或 方式 1. RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器 ，内部包含 4 信道逻辑驱动电路，是一种二相和四相步进电机的专用 驱动器，可同时驱动 2个二相或 1个四相步进电机，内含二个 H-Bridge 的高电 压、大电流双全桥式驱动器，接收标准 TTL逻辑准位信号，可驱动 46V、2A 以下的步进电机，且可以直接透过电源来调节输出电压；此芯片可直接由单片 机的 IO端口来提供模拟时序信号。从 8255 的 C 口输出信号来控制电机的运 动。 个人资料整理 仅限学习使用 2.1.3 8086 控制电路 图 2-4 8086控制部分 在这个系统中，8086 作为整个系统的主控芯片，用来控制协调整个系统的 工作，按键按下从 8255 的 A 口输入，接着反应到 8086 中，让 8086 做出反应。 要编写 8 段子程序。这里对于没有开关按下的情况，就循环扫描键盘开关 即可。8 个子程序对应 8 个按键按下的状态。其中有三个控制键：START 键、 SET 键和 CLEAR 键，它们分别完成的任务是开始开启，停止，和重置清零。 个人资料整理 仅限学习使用 2.1.4 8255 控制电路 图 2-5 8255A 控制部分 8255 具有 3 个相互独立的输入/输出通道端口，用+5V单电源供电，能在以 下三种方式下工作。 方式 0————基本输入输出方式；方式 1————选通输入/出方式；方 式 2————双向选通输入/输出方式； 键盘从 A口输入，8086检验 D0~D7口，再做出反应，调用其内部相应程 序，最后再把信息传到 8255，C 口和 B口做出反应。 个人资料整理 仅限学习使用 3 系统的软件设计 开始 8255 送控制字，确 定各口地址并锁存 否 扫描键盘，看是否有键按下 是 按按键 X，输出并 使电机转动，显示 数码 否 键值是否改变 是 返回调用 图 3-1 系统总流程图 3.1 总体设计思路 这次编程按