计算机控制课程设计指导书

1、计算机控制系统课程设计指导书数字化直流电机双闭环调速系统辽宁科技大学电子与信息工程学院控制系 二零零六年十月目 录目 录 . 1第一章 接口芯片简介 . 2 1. 1引言 . 2 1. 2INTEL8088微处理器总线结构 . 2 1.2.1 8088引线 . 2 1.2.2 最小组态管脚说明 . 3 1. 3系统主时钟 . 4 1.48088存储器扩展 . 4 1.5中断控制技术及接口 . 5 1.5.1 CPU中断系统 . 5 1.5.2 8259中断控制器 . 6 1.6键盘及显示器接口技术 . 7 1.7并行接口 8255 . 8 1.8可编程定时 /计数器 8253 . 8 1.9A

2、DC0809 . 9第二章 数字化直流电机双闭环调速系统 . 11 2.1 调速系统的硬件组成及工作原理 . 11 2.1.1 高分辨率数字触发器 . 12 2.1.2高精度数字测速器 . 16 2.2控制系统软件设计 . 19 复习题 . 23附图 . 26第一章 接口芯片简介1. 1 引言电气传动系统采用微机进行数字化控制, 是传动系统发展的主要方向。 采用 微机控制整个系统实现全数字化, 可使控制系统结构简化, 可靠性提高, 操作及 维修简便, 电机稳态运行时的稳态精度可达到较高水平, 同时, 通过修改控制软 件,可很方便地改变控制策略。本设计选用 INTEL 公司生产的 8088CPU

3、 作主控器, 整个系统包括可控硅触 发及转速测量等环节, 实现全数字化。 系统中采用了高分辨率数字触发器和高精 度数字测速装置,控制对象为直流电机,采用双环控制,内环为电流环,外环为 转速环,内环和外环的控制器都由微机来实现,它按照 PI 控制规律完成数字化 的控制运算。本系统设计中主要涉及的接口电路有:中断接口 8259:可接八个中断请求信号,本设计中接键盘中断请求信号、 同步中断请求信号和 A/D转换结束中断请求信号,地址为 08H , 09H 。键盘显示器接口 8279:地址为 28H , 29H 。定时器 /计数器 8253:可用于计数和定时,地址为 10H13H。并行接口 8255:

4、地址为 20H23H。ADC0809接口:地址为 18H1FH。存储器接口:6264、 2764。 6264是 8KRAM 芯片, 地址为 00000H01FFFH。 2764是 8KROM 芯片,地址为 0E000H0FFFFH。1. 2 INTEL8088微处理器总线结构1.2.1 8088引线当把 8088CPU 与存储器和外设构成一个计算机系统时,根据所连存储器和外设的规模,可有两种不同的组态。本设计由于存储器容量不大,片子不多,所 要连的 I/O端口少,因而采用最小组态即可满足设计要求。系统的地址总线可由 CPU 的 70AD AD 、 158AD AD 、 1916AD AD 通过

5、地址锁存器 74LS373构成, 数据总线上的数据由 70AD AD 供给, 经 74LS245驱动, 系统中所需的控制信号 全部由 8088CPU 本身提供。由于采用最小组态, _/MX MN 接电源 +5V。1.2.2 最小组态管脚说明8088处在最小组态时,引脚 2431的意义如下:_/M IO :区分是存储器访问还是 O I /访问。 _WR :存储器写或 O I /写。_INTA :CPU 输出的中断响应信号,向外部输出低电平有效,表示 CPU 响应外部发来的 INTR 信号。ALE :地址锁存允许信号,高电平有效,在最小组态下用来作地址锁存器 74LS373的输入信号。_/R DT

6、 :数据发送接收信号,在最小组态中用来控制数据收发器 74LS245的数据传送方向。当 _/R DT 为高电平时,表示数据从 CPU 向外输出,即完成写 操作。当 _/R DT 为低电平时,表示数据从外部向 CPU 输入,即完成读操作。采 用 74LS245主要是增加数据总线驱动能力。_DEN :数据允许信号,低电平有效,在最小组态中如使用数据收发器74LS245时,用此信号作为它的选通信号。INTR :可屏蔽中断请求信号,由外部输入,电平触发,高电平有效。表示外部向 CPU 发出中断请求。READY :准备就绪信号。由外部输入,电平触发,高电平有效。表示 CPU 访问存储器或 O I /端口

7、时,已准备好数据。当 READY 信号无效时,要求 CPU 插入一个或多个等待周期 W T 。HOLD (输入 、 HLDA (输出 :是系统中当别的总线主设备要求占用总线 时,请求 CPU 响应信号。_SSO :系统状态信号线。RESET :复位信号线 (输入 。 复位输入引起处理器内部立即结束现行操作。 这个信号必须保持有效电平至少 4个时钟周期, 以完成内部复位过程。 当其返回 低电平时,重新启动执行。CLK :时钟输入端,与 8284时钟发生器的 CLK 引脚相连。8088管脚见附 图 。1. 3 系统主时钟在 8088CPU 组织的计算机系统中,专门设计了一个时钟发生器 8284。它

8、除 了产生振荡,提供主时钟外,还向 CPU 提供准备就绪信号和系统复位信号。8284有两种产生时钟信号的办法,用引脚 _/C F 加以选择,可选择外接频率 源输入信号或接自身的晶体振荡器以形成脉冲。在本设计中 _/C F 接低电平,由1X 和 2X 外接晶振以形成 8088的时钟脉冲。晶振的频率为 14.31818MHz , 8284将晶振频率三分频,在 CLK 引脚上输出 4.77MHz 的 8088系统时钟 CLK88。 CLK88的占空比为 1/2, 即高电平占 1/3, 低电平占 2/3, 时钟周期是 210ns 。 CLK88经两分频产生 PCLK (占空比为 1/2 , 供某些外部

9、设备使用, 使用晶振时, CSYNC 必须接地。1.4 8088存储器扩展本系统中,选用 EPROM2764作为程序存储器,选用静态 6264作为数据存 储器。存储空间分为三个区域:(1 ROM 区; (2 保留区; (3 RAM 区。2764、 6264的地址管脚直接与 74LS373输出的 70A A 相连, 128A A 直接与8088CPU 的地址管脚 128A A 相连,形成片内寻址。15A 、 14A 、 13A 接到 74LS138译码器的 C 、 B 、 A 上,输出 0_Y 与 6264的 _CE 相 连, 7_Y 与 2764的 _CE 相连,地址如下:表 1 存储器寻址范

10、围 存储器扩展具体连线图见 附图。1.5 中断控制技术及接口1.5.1 CPU中断系统8088随着计算机技术的普及与发展,希望计算机能随时发现各种错误,出 现意想不到的事件时, 要求计算机能及时妥善的处理, 一些低速的外部设备与主 机交换信息时, 要求能发挥主机的高速运算的性能, 中断系统正是为这些目的而 设置的。设计中主要讨论与 8088CPU 配合工作的中断系统。8088 可以处理 256种不同类型的中断,每个中断都有一个类型码,分别称 为类型 0,类型 1, 类型 255,以供 CPU 识别,然后转至相应的中断服务程 序。 8088中断分为外中断和内中断,外中断来自 CPU 外部,分为可

11、屏蔽中断和 非屏蔽中断, 前者由 INTR 端引入, 后者由 NMI 端引入。 内中断来自 CPU 内部, 由执行中断指令形成的。这里只讨论 CPU 的可屏蔽中断情况。1.5.2 8259中断控制器8259是专门为了对 8086/8088系统进行中断控制而设计的可编程中断控制 芯片。 直接应用于 8088系列微型计算机系统中, 单个 8259能管理八级向量优先 级中断 ,还可以将多个 8259级连起来,构成 64级优先中断管理系统, 8259向 8086/8088CPU提供非常重要的服务。 外部中断源通过 8088CPU 的 INTR 引脚向 CPU 请求中断,在正常情况下,这样的中断源在一个

12、计算机系统中不止一个, 可是 8088CPU 只有一个 INTR 输入端, 8259就是用来管理不同的中断源,以提 供一个总的可控制信号给 CPU 。8259在中断系统中相当于一个“总管家” 。外部设备的中断请求信号首先送 给 8259。即当在 70IR IR 的中断申请输入端上有一个或多个输出端出现高电平时, 8259在接受这些中断申请并分辨出优先级后,向 CPU 发出中断请求信号 INTR , 8259的主要任务是接受外部的中断请求,然后根据优先级的高低和预先 规定的排优规则 (由 8259初始化程序设置 决定哪个设备能够申请中断, 由 8259向 CPU 发出中断请求信号。若 CPU 处

13、于中断允许情况下,即 1 IF S 时(可用 STI 指令使 IF=1,用 CLI 指令清除中断允许标志位,使 IF=0 。在收到 INTR 信 号后,进入中断响应总线周期。在中断响应总线周期, CPU 应向 8259发出第一 个 _INTA 脉冲作为应答,当 CPU 向 8259发出第二个 _INTA 响应信号时, 8259将 一个字节的中断类型码 N 送上数据总线, CPU 读取到 N 之后,完成乘 4运算, 即可从中断入口地址表中得到相应的中断入口地址, 从而转到中断服务程序中去 执行。 8259管理的八级中断的中断服务程序入口地址构成的中断向量表应存放 在内存固定区域。本设计中, 80

14、88CPU 可屏蔽中断 INTR 与 8259中断请求线 INT 相连,中断 优先级的顺序是:0IRQ 接同步中断, 2IRQ 接 8279中断, 1IRQ 接 ADC0809的转 换结束端 EDC 。 8259的 0A 与 74LS373的 0A 脚相连, _CS 接 74LS138的 _1Y 。 8259与 CPU 的连线 见附图。1.6 键盘及显示器接口技术在工业现场中, 为使工人了解系统的工作情况, 常常要有人机对话功能。 它 包括对系统状态的干预, 参数的改变, 提供运行状态及运行结果。 最常见的是键 盘和 LED 显示。在本设计中人机通讯采用了 8279可编程键盘 /显示器接口芯片

15、, 能完成键盘输入和 LED 显示控制两种功能,是实现人机对话的主要部件。 8279能对键盘、显示器自动扫描,能识别键盘上按键的键值。有自动消抖电路,从而 可代替为处理器完成键盘和显示控制,减轻了主机 CPU 的负担,因此,它深受 用户欢迎,得到广泛应用。本系统对键盘采用中断方式响应, 键盘中断接到 8259的 2IRQ 上, 8284时钟 发生器产生的 PCLK 信号(2.385MHz 直接与 8279的时钟信号 CLK 相连,这 样可通过软件的时钟分频命令将时钟定为所需的 100KHz , 即分频数 N=24。 8279的片选信号接至 74LS138译码器的 5_Y 上, 8279的 0A

16、 与 74LS138的 0A 直接相连, 当 0A =1时为命令口,当 0A =0时为数据口和状态口。8279的扫 描输 出线 30SL SL 用来扫 描键 盘和显 示 器。由 30SL SL 经 74LS138译码器提供键盘列扫描线,查询线由回送线 70RL RL 提供,与键盘行 线相连。本系统设计 16个键,当某一个键闭合时,消抖电路被置位,这时等待 10ms 后,再校验该键是否继续闭合,如闭合,将该键的地址加 SHIFT 和 CTRL 的状态一起被送入 8279内部的 8 8FIFO RAM中,每当 FIFO RAM有数据时, 8279的中断请求 IRQ 变为高电平, 由 8259CPU

17、 申请中断, CPU 每次从 FIFO RAM读出数据时,中断请求线就下降为低电平。显示器件是 5位 LED 数码管, 采用动态显示方式, 由 8279的输出线 30A A , 30B B 经驱动器与显示器的段码线相连,提供段选码,直接控制字型,位选线 即为显示扫描线,由 74LS138译码器提供。二者相互配合,使显示器呈现同时 显示五个字符的稳定显示状态。 8279与 CPU 的连线见 附图。1.7 并行接口 8255INTEL 8255是 INTEL 公司为自己的微处理器系列生产的配套的通用可编程 并行 I/O接口芯片。8255有两个 8位并行端口,分别称为 PA 口和 PB 口,还有两个

18、 4位并行端 口称为 PC 口。 PC 口高 4位 47PC PC 及低 4位 03PC PC 端口。 8255的工作方 式是通过 CPU 对 8255进行初始化,送入命令字来实现的。它有三种工作方式:方式 0(基本输入输出方式 ,方式 1(选通输入输出方式 ,方式 2(双向传输 方式 。8255的口地址:_CS 信号可直接连到 74LS138译码器的 4_Y 上,选择输入端 0A 、 1A 通常接到 74LS373的地址锁存器的 0A 、 1A 地址线上。 8255的 PA 口选为 方式 0输出,输出可控硅触发字码; PB 口为方式 0输入,由 PB 口可得到同步 电路中提供的电源状态 32

19、1, , S S S 。由此分析判断当前应该触发的相应主电路可控 硅组号; PC 口为方式 0,其上半部 47PC PC 定为输入方式,下半部 03PC PC 定为输出方式。 其中 0PC 输出启动测速和停止测速的信号, 1PC 端输出 ADC0809的启动信号, 4PC 输入 8253触发移相角 定时时间到信号,此信号与 8253的 2OUT 相连, 2PC 与 ADC0809的 OE 相连。1.8 可编程定时 /计数器 82538253是作为 INTEL 公司的微机外围器件而设计的一种可编程定时器 /计数 器。它内含三个彼此独立的 16位计数器,每个计数器的计数频率可达 2MHz 。 所有

20、的工作方式都是可编程的, 其功能由多个通用的定时器元件实现的。 这些定 时元件可被系统软件看作为一系列的 I/O口,其中三个口是计数器,第四个口是 针对工作方式编程用的控制器寄存器。选择输入端 1A 、 0A 通常接到 CPU 的 1A 、 0A 地址线上, _CS 信号可直接接到 74LS138译码器的输出。 8253的全部功能是通过软件编程设定的。 CPU 必须送出一组控制字符,将 8253的每个计数器都预置成要求的方式和数值。预置之前 任何计数器的工作方式、 计数初值和输出都是不确定的。 这些控制字规定工作方 式、装入顺序,并选择用二进制或 BCD 码计数。在本设计中, 8253用于数字

21、测速及数字触发移相, 其中计数器 2用于实现 角移相定时,当 角移相定时时间存入 8253定时器后,定时器开始工作,当定 时时间到,其输出2OUT 上升沿直接开始触发闸门 74LS175,使原已等待在 D 端 的触发字码传送到 Q 端,经光电隔离、脉冲功放后触发对应的可控硅。计数器 1和计数器 0分别对光电脉冲发生器输出的脉冲数1m 和高频脉冲的个数2m 进行计数。 8253与 CPU 的连线见 附图 。1.9 ADC0809ADC0809用于将电枢电流dI 转换成数字量,为了检测电流,本系统选用了 交流互感器作检测元件, 这是由于交流互感器能够准确反映主电路的电流, 又能 使控制电路与主电路

22、隔开, 减少了干扰。 由交流互感器检测到的三相交流电经三 相桥式整流、电容滤波、电阻分压可得到 05V的直流电压信号,采样电路如图 1所示: 图 1 采样电路由于只采样电流,仅用 0IN 通道,因此将 A 、 B 、 C 三管脚接地。启动信号 SATRT 和 ALE 由1PC 输出脉冲信号启动,转换结束信号 EDC 直接与 8259的1IRQ 相连,转换结束时, EDC 输出高电平信号,向 8259申请中断, CPU 响 应中断后,在中断服务程序中读取转换数据(即采样的电流值 。第二章 数字化直流电机双闭环调速系统2.1 调速系统的硬件组成及工作原理该系统的主电路是三相全控桥,直流电机为 1.

23、5KW , 8.7A , 1500r/min。可 控硅触发脉冲的产生和移相由微机控制并直接输出, 经功放电路后送至可控硅的 门极, 这就构成了高分辨率的数字触发器。 转速检测采用数字测速器, 它将与电 机联轴的光电脉冲发生器输出的脉冲数,送入微机计算后得到转速值。A/D转换器芯片 0809用于将电枢电流 d I 的整流值转换为数字量,定时器芯 片 8253用于数字测速和数字触发移相, I/O接口芯片 8255用于输出可控硅触发 信号和保证系统与电源的同步。本设计的系统原理图如图 2所示: 图 2 数字化直流电机双闭环调速系统原理图2.1.1 高分辨率数字触发器要提高控制系统的控制精度,必须相应

24、地提高数字触发器的精度。采用 16位定时器对可控硅进行准确地触发,触发器采用硬件立即触发方式。1.同步电路主变压器与同步变压器均接成 Y/Y-12接法,同步电压经二级 RC 滤波以滤 除电源中的干扰,并实现 90的相移。同步电路一方面将每两个相邻的自然换相 点之间的电源状态用数字量 1S 、 2S 、 3S 来表示,供微机分配触发脉冲时参考, 另一方面在边沿与自然换相点对齐的方波 321S S S 的边沿处产生同步中断脉 冲,于是在电源的每个自然换相点向 8259提出中断申请,使微机的触发操作与 电源同步。 CPU 响应中断后,根据所求得的 角及电源状态定时定相输出触发 脉冲。同步电路原理图如

25、图 3。 图 3 同步电路图2.移相角 的定时为简化结构, 本系统仅扩展了一片 8253定时器, 它有三个 16位定时器, 数 字触发器只用其中之一实现 角的移相定时, 同时配合可控硅触发字码表, 完成 对主控电路的三相全控桥 6组可控硅的控制。移相控制时,将 16020的 角移相范围划分为三段: 6020; 12060< 160120<,并将 转换为 ' ( 600' 。并设段标志H (其中 H=0, 1, 2 。于是,无论 处于哪一段, 8253对 的移相定时都只需 要对 ' 定时即可,定时起点为各自然换相点,再根据 H 段标志去触发对应的可 控硅即得要

26、求的 移相角。这样, 8253最长延时为 3.33ms ( 60 ,各相触发脉 冲的延时在时间上不重迭。当选取 8253的时钟频率为 1.19MHz (由 PCLK 经二 分频时,触发器的分辨率便高达:位 /015. 0601033. 31084. 0601033. 3363=-f 而定时器预置时间常数 TD 与 的关系为:TD=' ' 6366601084. 01033. 3=-(其中 Mf 19. 1111084. 06=- 可控硅触发字码表如表 2所示,其中约定:“ 1”为触发对应的可控硅, “ 0” 为不触发。触发信号由扩展的 8255PA 口输出。与该表对应的主电路三

27、相全控桥 电路如下图。表 2 可控硅触发字码表 图 4 三相全控桥电路图单定时器对三相全控桥触发的原理如下:当某一自然换相点到来时, 比如图 5中的 d 点,此时 321S S S =110,若 6020,则 ' =, H=0,应触通的可控 硅为 3K 和 4K , 对应表 2中的 321S S S =110行; 但若 12060<, 则 ' =- 60, H=1,应触通的可控硅为 2K 和 3K ,对应表 2中的 321S S S =110行的上面一行;又 若 160120<,则 ' =- 120, H=2,应触通的可控硅为 1K 和 2K ,对应表 2中

28、的 321S S S =110行的上面二行。从上面的分析可得出这样的规律:当自然换相点到来时, 微机读取电源状态321S S S 。 将表 2中对应那一行作为基本行 M , 然后根据给定的求得其所在的段号H ,于是实际应输出的触发字码所在的行应为基本行 M 上移 H 行,定时器延时 为 ' =- 60H 。图 5 电源状态及触发波形图3.触发脉冲的输出本触发器采用了两片 74LS175四 D 触发器作触发信号闸门,实现硬件立即 触发, 触发脉冲宽度由 74LS123单稳态电路控制, 移相定时器 8253工作方式 0, 当其延时结束时, 其输出上升沿直接开启触发闸门 175, 使原已等待

29、在 D 端的触 发字码传送到 Q 端, 经光电隔离、 脉冲功放后触发对应的可控硅。 当触发闸门 2 F复位时,其 Q 端为“ 1” , 6块触发功放板上的光耦 TIL113截止,1T 导通,于是 脉冲功放管 3DK9均处于截止状态, 无触发脉冲输出。 当移相延时结束需输出触 发脉冲, 2F 开放,其 50Q Q 中必有两位为“ 0” ,于是对应的光耦导通, 1T 截止, 脉冲功放管 3DK9导通,触发脉冲经脉冲变压器输出到相应的可控硅。 图 6 脉冲功放电路图2.1.2高精度数字测速器测速装置属于电机调速系统中的速度闭环。 转速检测的精度和快速性对整个 控制系统的静、动态指标影响极大。该装置使

30、用每转 1024线的脉冲发生器作为 转速传感器, 它产生的脉冲列频率与电机转速有固定的比例关系。 微机对该频率 按 M/T法进行处理后,便可在较宽的速度范围内获得高精度和快速响应的数字 测速值。1. M/T法测速原理该法是在对光电脉冲发生器输出的脉冲数 1m 进行计数的同时,对高频脉冲 的 2m 也进行计数。 1m 反映转角(1024/3601 m , 2m 反映测速时间,通过计算 可得转速值 n 。其原理如图 7所示: 图 7 M/T测速法原理示意图其中,测速时间 d T 由脉冲发生器的脉冲来同步,即 d T 等于 1m 个脉冲周期。设从 图上 a 点开始, 计数器分别对 1m 和 2m 计

31、数, 到达 b 点时, 预定的测速时间 C T 到, 微机发出停止计数指令,但由于 C T 不一定恰好等于整数个脉冲发生器的脉冲周 期,所以计数器仍对高频脉冲计数,直到 c 点时,才由脉冲发生器产生脉冲的上 升沿使计数器停止。这样, 2m 就代表了 1m 个脉冲周期的时间。设高频脉冲的频 率为 f ,脉冲发生器每发出 P 个脉冲,电机的转速 n 应计算为:21212160601m m k pm f m m T p m n =(r/min其中:pm 1表示多少转; f m m T 22=表示所花时间; 60表示 分 秒 6011=。在本系统中,由于 f =2MHz, p=1024,所以转速计算式

32、应为:215. 117187m m n =(r/min 在低速测量时, 为了在短时内获得更高的精度, 将光电脉冲发生器输出相位 上互差 90的两路矩形波经过 4倍频处理 (原理和边沿检测器同 后再送至 8253。 则:2112292974160m mp m m f n =(r/min 其中:1/4为 1/4转,即 90。 2.测速硬件电路8253的两个计数器分别对 1m 和 2m 计数, D 触发器 1F 用来使 2m 的计数与脉 冲发生器的脉冲同步,由于 8253为负沿计数,故用反相器 G 。启动测速和停止 信号由 8255的 2. 1P 引脚控制。测速脉冲的 4倍频电路及其对应波形如图 8

33、, 光电脉冲发生器由在相位上互 差 90的 A 、 B 两路矩形波信号输出, A 、 B 两路波形经 1G 异或门后可得如图 C 点所示的 2倍频波形,再由 211G C R 、 、 组成一个边沿检测器,将 C 点的 2倍频 波形的上升沿和下降沿检测出来,便得到了 D 点的 4倍频波形。 (a 4倍频电路图 (b 4倍频电路波形图图 8 4倍频电路及其波形图2.2 控制系统软件设计该系统用 8088替代了直流电机双环调速装置中的电流和转速控制器以及 6路触发脉冲发生电路。整个控制程序由主程序、中断服务程序、 PI 运算程序及 各种辅助程序组成,程序总长 <4K字节,运行一遍的时间 <

34、;3.33ms。控制系统采用二级中断分时控制方式, 8279的人机通讯中断服务安排为低 优先级,同步中断服务程序为高优先级。同步中断由同步脉冲信号每 3.33ms 向 CPU 发出一次申请, 这是为了使同步 脉冲信号与主电路的线电压保持严格的同步关系。 同步中断服务程序的主要功能 是:电流反馈信号采样、转速环 PI 运算、控制移相角 的增量 的时间量化, 认相及判定下一拍应送触发脉冲的可控硅组号等等。其功能流程图如图 9:图 9 同步脉冲外部中断服务程序电流环的采样间隔为 3.33ms ,电流环每运算 3次,转速环就要进行一次采 样和运算,所以转速环的采样周期应为 10ms 。在转速环采样时,

35、中断服务程序 要从 8253定时器读入相应的测量值,并进行 M/T测速法计算,计算结果在与转 速给定值相比较后,送入 PI 运算子程序进行电流环给定值的运算和量化。 图 10 不同相判断处理引起的程序时差由同步中断服务程序流程图可知,因为 8088CPU 在响应外部的同步中断后 要进行认相处理,而执行 A 相同步中断服务的时间 3t 要比 B 相和 C 相的对应时间 2t 和 3t 短,即使是同一相,也不能保证每次采样后执行中断服务程序的时间都完全相同。这样就会造成 A 、 B 、 C 三相在处理认相后发出控制移相角 的实际 时间起点 A 、 B 、 C 各不相同,从而使主电路各可控硅的实际控

36、制移相角 有 所差异,如图 10所示。为了解决这一问题,可以使每次同步中断处理后计算出 的 角推迟一拍发出。 以 C 相为例, 设计算后得到控制移相角 的对应时间为 T , 由于同一相的两个同步脉冲间隔时间为 20ms , 所以下一拍 C 相的同步脉冲从 C 点起要经过(20ms-1t 的时间 T6才能到来,因此 C 相下一拍实际发出控制移相角 的时间应取为(T+20ms-1t 。同理, B 相和 A 相也需相应处理。为此,在同步中断服务程序中要设定一个定时器, 程序开始时读取初值, 中断服务程序 结束时再读终值,从而计算得到执行该次中断服务程序所耗的实际时间 1t 、 2t 或 3t 。 考

37、虑到电机的电磁时间常数和机电时间常数一般分别为数 10ms 和数百毫秒,控制作用迟后一拍执行在理论上和实际应用中都是可行的。电流环和转速环的数字 PI 运算都以差分方程形式实现,其输出经折算量化 变为与控制移相角 所对应的时间T 。为了提高控制精度,程序中乘除可采用 16位运算,加减法可采用 32位运算。由于整个系统实现了数字化控制, 所以能方便地通过软件引进各种特殊的控 制方式。在电机起动时,通过程序的判断可使转速环 PI 数字控制器实现积分分 离, 直接进行大比例环节的运算、 保证电流环的给定立即达到最大值, 从而使起 动电流稳定在最大允许值上, 实现快速起动。 又如, 在程序中设定零电流

38、比较值 与电流反馈信号进行比较, 以判别电枢电流是否继续, 在电流断续时自动将电流 环的数字 PI 运算改为积分运算,并直接修改相应控制参数,从而使控制系统进 入自适应控制的模式,提高动态品质因素。由于大部分的控制任务都已由中断服务程序完成, 所以该系统控制软件中的 主程序只需完成初始化工作和部分故障检测报警任务。为了在软件设计中增强程序的检错和抗干扰能力, 程序设计时采取了以下措 施:1. 程序对输入输出非常量的检错。在操作人员由于失误从键盘输入了 超出规定范围的转速给顶值或其它有关控制参数时,控制程序能够 通过判断及时发现,一面用显示器给出“出错标志” ,一面由 8088输出专门信号,断开

39、主电路,使电机自动停止运行。2. 程 序 运 行 监 视 器 (WATCHDOG 。 在 主 程 序 中 建 立 纯 软 件 的 WATCHDOG 系统,使用定时器中断方式, WATCHDOG 的建立过 程与其它资源的初始化一起进行,并设其定时时间为 30ms 。为此, 在同步中断服务程序中要安排每 3.3ms 对 WATCHDOG 的清零一次。 应该提出的是, 在建立定时器中断方式的纯软件 WATCHDOG 系统后, 8279键盘 /显示器接口芯片与 8088之间的联系应该由中断方式为查询方式。复习题1.本设计中 74LS245是什么?其作用是什么?2.请画出一个边沿检测器电路图并说明其原理

40、。3.微机控制系统复位时, 8088的 CS 和 IP 处于什么状态?4.同步变压器为什么与主变压器一样接成 Y/Y-12型?5. 8253定时器最长定时时间为多少?由什么决定 ?6. i 8259初始化需要设置哪两类控制字?7.说明接口在微机控制系统中的地位及作用。8.说明 8279的主要功能 。9.本设计使用了哪两片存储器,各起什么作用?10. 若 8255的片选端地址是 13H ,请问 8255的其它端口地址是多少?11. 若中断类型为 10,则中断服务程序的入口地址在中断向量表的哪些单元 内?12. 本设计采用 8088的哪种组态,如何实现?13. 8088中 ALE 的作用是什么?本

41、设计中它与什么相连?14. 若 8253为计数器,则能计的最大数是多少?(从 BCD 码和十六进制分别 说明15. 简述 9259的主要功能。16. 本设计中 8253起什么作用?17. 本设计中 8253的地址是多少?各个端口的地址是什么?18. 说明 8255的主要功能。19. 说明采用微机控制的优点?20. 本设计中, 8279的频率是多少,如何实现的?21. 微机双闭环调速系统中 8088如何知道电源状态的?22. 微机控制的数字触发系统有何优点?23. 微机双闭环调速系统中 A/D转换芯片 0809的功能是什么?24. 8255的工作方式有哪些?25. 整流电路中 R 和 C 的作用是什么?26. 本系统中,时钟发生器的功能是什么?27. 微机双闭环调速系统硬件部件中主要包括哪三个?28. 请画出一个高频滤波电路。29. 双闭环控制系统的优点是什么?30. 微机系统接到外设中断请求后如何得到中断服务程序的入口地址?31. 说出中断的类型和种类。32. 数据线的低 8位为何分时复用?33. A/D转换的是什么信号?为何要转换?34. 说明本设计涉及的主要接口及各自的主要功能