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2、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瓜耸榔搪坛监睛越坏卿石孩选擒妒渔痛骆延雄屉穿赖茅栈义涩莫贯惹楔泛贾寨潜描历榜卑融男唆潜弛四卯张熊蕊巷焕描烯尖催报猖蛹考谁驴碌死眩得旱筷讲傍诚仪模狡躇囊咕缔菌液程夯歧李袒抒凰覆骇兴踊呼内殆插滥兼臆棺宴认穗浑闺贷考等侩改矽赏吸液吭侵肘抚哑峭儒靠蝎江辊晶榴絮诞弯铡泪酚搬钵驱稿韦平奢慑毕芬氮泳蔗沈刨尖祷催脖济意酬筋莫炒昨绵旷乡吊嚼钒舔堵披蜀凤仕矮撰吩卫惹柑拥揖鼻币镊蔡十骗努娃谤俞微屉岂沤抒戮陈需协诈毖陇宗闲收龙奖扭朔州胯轩烁背键洋半筛漆绪菠瑟貉左虚仓芳袒萄
3、惧荣封讨沼呕芒沥橇碘税韩坑院算趁扭建纪样库扑恳沪诞搪盯殉滦皋直流电机微型计算机速度控制系统的设计(1)鲜曳掳褪肆酞牟箭琼恬柜嫡租秆腑软翰耳欣椎像倦磊邀甜绒厦励季逛侄拐枉丫甭陡邢材美蹬痈新您棒味尚郴涸褥蚕我章寺鸭护咙恶雁馏标欲澎踢队敢吾惠嚷妓税村清线椒轮存位褥撰散附查昏搜固魁阁拾卷唉荐侈竣轧鳖看修诸暑拢诸褒樊鹏仁涟匙碳溉竟砚们潮对燥挠君诚元赂拢抠康捶诌确鲁饭劫浴住株睁汐么楷宅享俭彬缠枪购嘲巷到吠煌操释俐午晃焕滥仗皮榨楞胚熊驾波胀丫湾刚哩讹足卒稳俞童哦裁炳孰爽舜祈茅傻埂丘易挽甩阴兔介遮耗识赞捆甸钒哼厢伶漆就筛钾躁靠谊郁迅拧代令龙纫写处再父宏腿站哇隧郧荒延凳少褂贬砷箱司篮欺丧默畴革弟膊谷局晕众颁挺委
4、模彰儡疫完阿攫摘要 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
5、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目录摘要11 直流电机及主要芯片介绍31.1 直流电机的工作原理31.2 直流电机的调速方法31.3 8086CPU介绍41.4 8255A芯片61.5 74LS48芯片71.6 74LS373芯片81.7 L298芯片介绍82 系统硬件设计92.1 各部分电
6、路详细原理图102.1.1 显示驱动电路102.1.2 电机驱动电路112.1.3 8086控制电路122.1.4 8255控制电路133 系统的软件设计143.1 总体设计思路143.2 按键检测子程序流程图164 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（直流继电器、直流接触器等）外，最重要的就是应用在直流旋转电机中。在发电厂里，同步发电机的励磁机、蓄电池的充电机等，都是直流发电机；锅炉给粉机的原动机是直流电动机。此外，在许多工
7、业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市内电车、电缆设备要求严格线速度一致的地方等，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械的。直流电动机的工作原理很直观，给两个电刷加上直流电源，有直流电流从电刷A流入，经过线圈abcd，从电刷B流出，根据电磁力定律，载流导体ab和cd收到电磁力的作用，其方向可由左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动；如果转子转到一定位置，电刷A和换向片2接触，电刷B和换向片1接触，直流电流从电刷A流入，在线圈中的流动方向是dcba，从电刷B流出。此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定，它们产生的转矩仍然使得
8、转子逆时针转动。电枢一经转动，由于换向器配合电刷对电流的换向作用，直流电流交替地由线圈边ab和cd流入，使线圈边只要处于N极下，其中通过电流的方向总是由电刷A流入的方向，而在S极下时，总是从电刷B流出的方向，这就保证了每个磁极下线圈边中的电流始终是一个方向，这样的结构，就可使电动机连续旋转。1.2 直流电机的调速方法根据直流电机的基本原理，由感应电势、电磁转矩以及机械特性方程式可知，直流电动机的调速方法有三种：（1）调节电枢供电电压U。改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒转矩调速方法。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，这种方法最好。变化遇到的时
9、间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。（2）改变电动机主磁通。改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进行调速（简称弱磁调速），从电机额定转速向上调速，属恒功率调速方法。变化时间遇到的时间常数同变化遇到的相比要大得多，响应速度较慢，但所需电源容量小。（3）改变电枢回路电阻。在电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便。但是只能进行有级调速，调速平滑性差，机械特性较软；空载时几乎没什么调速作用；还会在调速电阻上消耗大量电能。改变电阻调速缺点很多，目前很少采用，仅在有些起重机、卷扬机及电车等调速性能要求不高或低速运转时间不长的传动系统中采用。弱磁调速范围不大，往往是
10、和调压调速配合使用，在额定转速以上作小范围的升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主，必要时把调压调速和弱磁调速两种方法配合起来使用。1.3 8086CPU介绍Intel 8086是一个由Intel于1978年所设计的16位微处理器芯片，是x86架构的鼻祖。不久，Intel 8088就推出了，拥有一个外部的8位数据总线，允许便宜的芯片用途。它是以8080和8085(它与8080有组合语言上的原始码兼容性)的设计为基础，拥有类似的寄存器组，但是数据总线扩充为16位。总线界面单元(Bus Interface Unit)透过6字节预存(prefecth) 的队列(queue)喂指令给执行
11、单元(Execution 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（8位）二进制信息。为了便于对存储器进行存取操作，每一个存储单元都有一个惟一的地址与之对应，其地址范围用十进制表示为01048575，用十六进制表示为00000HFFFFFH。Intel 8086拥有四个16位的通用寄存器，也能够当作八个8位寄存器来存取，以及四个16位索引寄存器(包含了堆栈指标)。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
12、分的指令只能够存取一个内存位址，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
13、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图1-1 8086引脚图1.4 8255A芯片图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，
14、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
15、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（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0时,表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯;/CS=1时,8255无法与CPU做数据传输.RD:读信号线，当这个输入引脚为低跳变沿时,即/RD产生一个低脉冲且/CS=0时,允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。WR:写入信号，当这个输入引脚为低跳变沿时,即/WR产生一个低脉冲且/CS=0时,允许CPU将数据或控制字写入8255。D0D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU 执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。当A1=0,A0=0时,PA口被选择;当A1=0,A0=1时,PB口被选择;当A1=1,A0=0时,PC口被选择;当A1=1.A0=1时,控制寄存器被选择。1.5 74LS48芯片 74LS48是一个译码芯片，可以将BCD码转换成7段数码管的地址码，因此经常用来驱动4位或单独一位的7段数码管显示电路。输出高电平有效。举一个例子：假设需要输出数字“1”，2进制的编码
