微机原理第4章ppt课件

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1、第4章 常用控制程序的设计,4.1 报警程序的设计 4.2 开关量输出接口技术 4.3 电机控制接口技术 4.4 步进电机控制接口技术,4.1报警程序设计,在微型机控制系统中，为了安全， 对于一些重要的参数或系统部位， 都设有紧急状态报警系统， 以便提醒操作人员注意，或采取紧急措施。,微机控制技术,4.1.1 常用报警方式,在控制系统中通常可采用 声音 如电铃、电笛发出，蜂鸣器， 集成电子音乐芯片， 光 发光二极管或闪烁的白炽灯等 语音报警，语音芯片 图形与声音混合报警， 显示报警画面（如报警发生的顺序、报警发生 的时间、报警回路编号、报警内容及次数等）。,微机控制技术,4.1.1常用报警方式

2、,1发光二极管及白炽灯驱动电路 （1）报警方法不同采用的驱动电路方式也不同。 发光二极管的驱动电流一般在 2030mA， 不能直接由 TTL 电平驱动，常采用 OC 门驱动器。 如 74LS06/07 等。 白炽灯报警时，应该使用交流固态继电器进行控制。 （2）为了能保持报警状态，常采用带有锁存器的I/O接口芯片， （ Intel 8155、8255A ） 也可选用一般的锁存器， （ 74LS273，74LS373，或 74LS377等）,微机控制技术,4.1.1常用报警方式,图4-1 LED报警接口电路,微机控制技术,4.1.1常用报警方式,2. 声音报警驱动电路 常采用模拟声音集成电路芯片

3、， 如 KD-956X 系列， 采用CMOS工艺，软封装的报警IC芯片。 （1）工作电压范围宽； （2）静态电流低； （3）外接振荡电阻可调节模拟声音的放音节奏； （4）外接一只小功率三极管，便可驱动扬声器。 其功能如表4.1（P97） 所示。,微机控制技术,4.1.1常用报警方式,微机控制技术,4.1.1常用报警方式,KD-956X系列IC芯片具有以下共同特性： （1）工作电压范围宽； （2）静态电流低； （3）外接振荡电阻可调节模拟声音的放音节奏； （4）外接一只小功率三极管，便可驱动扬声器。,微机控制技术,4.1.1常用报警方式,微机控制技术,表4.1 KD956X 系列报警芯片功能表

4、P96,4.1.1常用报警方式,KD-9561 芯片内设： 振荡器、节拍器、音色发生器、 地址计数器、控制和输出级等部分。 根据内部程序，设有两个选声端 SELl和SEL2， 改变这两端的电平，便可发出各种不同的音响。 详见表4.2。 VDD提供电源正端电压，VSS指电源负端电压（地）。 KD-9561能发出4种不同的声音，且体积小，价格低廉，音响逼真，控制简便，所以，广泛应用于报警装置及电动玩具。 外形及报警器电路图，如图4.2所示。,微机控制技术,4.1.1常用报警方式,图4.2 KD-9561的外形和报警电路图 P97,微机控制技术,4.1.1常用报警方式,如图4.2（b）中所示，当系统

5、检查到报警信号以后，使三极管9013导通，发出报警声音。图中的R1选值一般在180k290k之间。R1的阻值愈大，报警声音愈急促；反之，报警声音节凑缓慢。,微机控制技术,4.1.2 简单报警程序的设计,（1）软件报警程序 这种方法的基本作法是把被测参数如温度、压力、流量、速度、成分等参数，经传感器，变送器、模数转换器，送到微型机后，再与规定的上、下限值进行比较，根据比较的结果进行报警或处理，整个过程都由软件实现。这种报警程序又可分简单上、下限报警程序，以及上、下限报警处理程序。,微机控制技术,4.1.2 简单报警程序的设计,（2）硬件申请、软件处理报警程序 报警要求直接由传感器产生。 例如：电

6、接点式压力报警装置 当压力高于（或低于）某一极限值时， 接点即闭合，正常时则打开。 利用开关量信号，通过中断的办法来实现对参数 或位置的监测。 例如，行车系统、电接点压力表等。,微机控制技术,4.1.2 简单报警程序的设计,根据系统和参数的要求， 报警程序可分为： 简单的越限报警程序； 报警处理程序。,微机控制技术,4.1.2 简单报警程序的设计,1. 软件报警程序设计 锅炉水位自动调节系统，如图4.3所示。 汽包水位是锅炉正常工作的重要指标。 液面太高会影响汽包的汽水分离，产生蒸汽带液现象。水位过低，则由于汽包的水量较少，负荷又很大，水的汽化会很快。如果不及时调节液面，就会使汽包内液体全部汽

7、化，可能导致锅炉烧坏以至发生严重的爆炸事故。所以，锅炉液面是一个非常重要的参数，一般采用双冲量或如图所示的三冲量自动调节系统。,微机控制技术,4.1.2 简单报警程序的设计,图43锅炉三冲量调节系统 P98,微机控制技术,4.1.2 简单报警程序的设计, 系统设计有 3 个报警参数： 水位上、下限， 炉膛温度上、下限， 蒸汽压力下限。 如图4.4中所示： 要求当各参数全部正常时，绿灯亮。 若某一个参数不正常，将发出声光报警信号。,微机控制技术,4.1.2 简单报警程序的设计,图44 锅炉报警系统图 P99,微机控制技术,内存分配,SAMP,ALAM,LIMIT,DPTR,8100H,外存,内存

8、,20H,4.1.2 简单报警程序的设计, 程序设计思想： 设置一个报警模型标志单元 ALARM， 把各参数的采样值分别与上、下限值进行比较。 若某一位需要报警，则将相应位置1，否则，清0。 所有参数判断完毕后， 看报警模型单元 ALARM 的内容是否为00H。 若为 00H，说明所有参数均正常，使绿灯发光。 不等于00H，则说明有参数越限，输出报警模型。 程序流程图，如图4.5所示。 设 3个参数的采样值： X1（水位）、X 2（炉膛温度）、 X3（蒸汽压力） 依次存放在以 SAMP 为首地址的内存单元中， 相应的允许极限值依次放在以 LIMIT为首地址的内存区域内， 报警标志位单元为 AL

9、ARM。,微机控制技术,4.1.2 简单报警程序的设计,微机控制技术,图45 软件报警程序模块流程图 P101,ORG 8000H ALARM： MOV DPTR，#SAMP ；采样值存放地址DPTR MOVX A， DPTR ；取X1 MOV ALARM，#00H ；报警模型单元清0 ALARM0: CJNE A，LIMIT，AA ；X1MAX1吗 ALARM1: CJNE A，LIMIT+1，BB ；X1MAX2吗 ALARM3: CJNE A，LIMIT+3，DD ；X2MIN2吗 ALARM4: INC DPTR ；取X3 MOVX A， DPTR CJNE A，LIMIT+4，EE

10、；X3MIN3吗 DONE： MOV A，00H ；判断是否有参数报警 CJNE A，ALARM，FF ；若有，转 FF SETB 05H；无需报警，输出绿灯亮模型,根据图4.5所示可写出锅炉软件报警程序，如下所示：,微机控制技术,DONE1：MOVA，ALARM MOVP1，A RET FF： SETB 07H；置电笛响标志位 ATMP DONE1 SAMP EQU 8100H LIMIT EQU 30H ALARM EQU 20H AA： JNCAOUT1；X1MAX1 转 AOUT1 AJMPALARM1 BB： JCAOUT2；X1MAX2转AOUT3 AJMPALARM3 DD： J

11、CAOUT4；X2MIN2转AOUT4 AJMPALARM4,微机控制技术,4.1.2 简单报警程序的设计,EE：JCAOUT5；X3MIN3转AOUT5 AJMPDONE AOUT1：SETB00H；置X1超上限报警标志 AJMPALARM2 AOUT2：SETB01H；置X1超下限报警标志 AJMPALARM2 AOUT3：SETB02H；置X2超上限报警标志 AJMPALARM4 AOUT4：SETB03H；置X2超下限报警标志 AJMPALARM4 AOUT5：SETB04H；置X1超下限报警标志 AJMPDONE,微机控制技术,4.1.2 简单报警程序的设计,2硬件报警程序设计 某些

12、根据开关量状态进行报警的系统，为了使系统简化，可以不用上面介绍的软件报警方法，而是采用硬件申请中断的方法，直接将报警模型送到报警口中。这种报警方法的前提条件是被测参数与给定值的比较是在传感器中进行的。例如，电结点式压力计，电结点式温度计，色带指示报警仪等，都属于这种传感器。不管原理如何，它们的共同点是，当检测值超过（或低于）上、下限值时，结点开关闭合，从而产生报警信号。这类报警系统电路图，如图4.6所示。,微机控制技术,4.1.2 简单报警程序的设计,图46 硬件直接报警系统原理图,微机控制技术,报警结点,4.1.2 简单报警程序的设计, 图4.6中， SL1 和 SL2 分别为液位上、下限报

13、警结点， SP 表示蒸汽压力下限报警结点， ST 是炉膛温度上限超越结点。 只要三个参数中的一个（或几个）超限（即结点闭合）， 管脚都会由高变低，向 CPU 发出中断申请。 CPU响应后，读入报警状态 P1.3P1.0，然后从P1口的高4 位输出，完成超限报警的工作。 采用中断工作方式，既节省了CPU计算的宝贵时间，又能不 失时机地实现参数超限报警。,微机控制技术,ORG 0000H AJMP MAIN；上电自动转向主程序 ORG 0003H；外部中断方式0入口地址 AJMP ALARM ORG 0200H MAIN：SETB IT0；选择边沿触发方式 SETB EX0；允许外部中断0 SET

14、B EA；CPU允许中断 HERE：SJMP HERE；模拟主程序 ORG 0210H ALARM：MOV A，#0FFH；设P1口为输入口 MOV P1，A MOV A，P1；取报警状态 SWAP A； MOV P1，A；输出报警信号 RETI,根据图4.6可写出报警程序如下：,微机控制技术,4.1.3 越限报警程序的设计,为了避免测量值在极限值附近摆动造成频繁报警， 可以在上、下限附近设定一个回差带， 如图4.7所示。,微机控制技术,4.1.3 越限报警程序的设计,图4.7 越限报警示意图 P103,微机控制技术,4.1.3 越限报警程序的设计,在图4.7中，H是上限带，L为下限带。规定只

15、有当被测量值越过A点时，才认为越过上限；测量值穿越H带区，下降到B点以下才承认复限。同样道理，测量值在L带区内摆动均不做超越下限处理；只有它回归于D点之上时，才做超越下限后复位处理。这样就避免了频繁的报警和复限，以免造成操作人员人为的紧张。实际上，大多数情况下，如前面锅炉水位调节系统中所述，上、下限并非只是惟一的值，而是允许一个“带”。在带区内的值都认为是正常的。带宽构成报警的灵敏区。上、下限带宽的选择应根据具体的被测参数而定。,微机控制技术,4.1.3 越限报警程序的设计,下面重新对锅炉液位报警程序进行设计。设锅炉水位采样并经滤波处理后的值存放在以SAMP为起始地址的内存单元中（设采样值为12位数，占用两个内存单元）。上、下限报警及上、下限复位门限值分别存放在以ALADEG为首地址的内存单元中。报警标志单元为FLAG，其中D2位为越上限标志位，D3位为越下限标志位。其内存分配，如图4.8所示。,微机控制技术,图4.8 有关内存的分配 P103,微机控制技术,R0 ,R1 ,4.1.3 越限报警程序的设计,越限报警程序的基本思路是将采样、数字滤波后的数据与该被测点上、下限给定值进行比较，检查是否越限；或与上限复位值、下限复位值进行比较，检查是否复位上、下限。如越限，则分别置位越上、下限标志，并输出相应的声、光报警模型。如已复位上、下限，则清除相应标志。当上述报警处理完之后