智能纸张拉力试验机控制系统hhq副本最新精选

1、检测电路主要完成压.5 DAC75123. 接口工作模式采用三线制（SYNC，SCLK及DIN）串行接口，其串行写操作时序如图3.5 DAC7512所示。写操作开始前，SYNC要置低，DIN的数据在串行时钟SCLK的下降沿依次移入16位寄存器。在串行时钟的第16个下降沿到来时，将最后一位移入寄存器，可实现对工作模式的设置及DAC7512内容的刷新，从而完成一个写周期的操作。此时，SYNC可保持低电平或置高，但在下一个写周期开始前，SYNC必须转为高电平并至少保持33ns，以便SYNC有时间产生下降沿来启动下一个写周期。若 SYNC在一个写周期内转为高电平，则本次写操作失败，寄存器强行复位。由于

2、施密特缓冲器在SYNC高电平时的电流消耗大于低电平时的电流消耗，因此，在两次写操作之间，应把SYNC置低电平以降低功耗。DAC7512的片内移位寄存器宽度为16位，其中DB15、DB14是空闲位，DB13、DB12是工作模式选择位、DB11DB0是数据位。器件内部带有上电复位电路。上电后，寄存器置0，所以DAC7512处于正常工作模式，模拟输出电压为0 V。掉电模式下，不仅器件功耗要减小，而且缓冲放大器的输出级通过内部电阻网络接到1、100或开路。而处于掉电模式时，所有的线性电路都断开，但寄存器内的数据不受影响。3. 5 执行机构的设计执行机构是本设计的核心所在，包括直流伺服电机和直流电机驱动

3、器，下面主要介绍直流电机、直流电机驱动器的型号和原理，以及直流伺服驱动单元的工作原理。351 直流伺服电机和直流电机驱动器的简介伺服电机有直流和交流两大类。直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛应用。本系统采用的是SEM伺服直流电机和LMD18200直流电动机驱动器。（1） SEM直流伺服电机是一种性能优良的永久磁体伺服马达，输出扭矩0.5Nm-37Nm，对于高低压驱动器均适用，具有最优电流速度特性，所有MT马达按标准均配备高精度的测速发电机，最高转速：1400-5000RPM，型号MT20/30/40/52编码器可选。适

4、用于输送机，给料器，包装设备，印刷设备等。（2）LMD18200直流电动机驱动器的功能及作用如下： LMD18200是美国国家半导体公司(NS)推出的专用于直流电动机驱动的H桥组件。同一芯片上集成有CMOS和DMOS功率器件，利用它可以与主处理器、电机和增量型编码器构成一个完整的运动控制系统。LMD18200广泛应用于打印机、机器人和各种自动化控制领域。本文介绍了 LMD18200芯片的结构、原理及其典型应用。主要性能 ：峰值输出电流高达6 A，连续输出电流达3 A，工作电压高达55 VLow RDS(ON)typically0.3Wper switch， TTL/CMOS兼容电平的输入，无

5、“shoot-through” 电流；具有温度报警和过热与短路保护功能芯片结温达145，结温达170时，芯片关断，具有良好的抗干扰性。典型应用：驱动直流电机、步机电机、伺服机构系统位置与转速、应用于机器人控制系统、应用于数字控制系统、应用于电脑打印机与绘图仪。管脚说明和内部结构说明：LMD18200外形结构和内部电路框图如图所示。它有11个引脚,采用TO-220和双列直插式封装。 电动机的数字控制是电动机控制的发展趋势，用单片机对电动机进行控制是实现电动机数字控制的最常用的手段。使用专门的电机控制芯片LMD18200可以减轻单片机负担，工作更可靠。驱动器和直流伺服电机的连接电路：LMD1820

6、0与直流伺服电机的连接电路如图3.7所示：. 图3.7 驱动器与直流伺服电机的连接图352 直流伺服驱动单元的工作原理直流PWM伺服驱动单元是利用大功率晶体管的开关特性来调制固定电压的直流电源，按一个固定的频率来接通和断开，并根据需要改变一个周期内“接通”与“断开”时间的长短，通过调节直流伺服电动机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。因此，这种装置又称为“开关驱动装置”。PWM控制原理示意图如图3.8所示，可控开关S以一定的时间间隔重复地接通和断开，当S接通时，供电电源U、通过开关S施加到电动机电枢两端，电源向电动机提供能量，电动机储能;当开关S断开时，中断了供电

7、电源U向电动机提供能量，但在开关S接通期间电枢电感所储存的能量此时通过续流二级管VD使电动机电流继续流通。15 图3.8 PWM控制原理示意图在电动机电枢两端间得到的电压波形如上图右所示，电压平均值U可用下式表示：Uav= ton/T * US =* Us (3-4)式中ton 开关每周期接通的时间T开关通断的工作周期占空比， = ton / T由式(3-4)可见，改变占空比即可改变电动机电枢两端间的平均电压，达到调速的目的。但必须有将控制转速的指令转换为脉冲宽度或开关周期的电路或装置来实现。36 外围电路的设计所谓的外围电路的设计就是人机交互接口，是指人与计算机之间建立联系、交换信息的输入/

8、输出设备的接口，这些输入/输出设备主要有键盘和显示器等。361 BC7281A芯片的介绍BC7281A芯片是由海外知名厂家制造，比高公司拥有版权的 LED 数码管显示及64键键盘接口专用芯片。BC7280最多可以驱动8位LED显示，而BC7281B则最多可以驱动16位。二者软件硬件均兼容，BC7281A可以直接替代BC7280/BC7281/BC7281A，而不用对硬件或软件作任何修改。该芯片的主要特点如下: 抗干扰工作模式，亮度控制，单独关闭显示但保留键盘功能，有多种译码显示方式，同时可以直接修改显示寄存器，显示任意内容特有的光柱显示方式，用一条指令即可控制光柱显示译码显示时不影响小数点位，

9、便于将小数点位用作单独指示灯段寻址方式，可以单独控制任意显示段，16位可单独控制闪烁显示，闪烁速度可调，键盘部分具有去抖和键值锁存功能段驱动极性和时序均可控，可以配合多种驱动电路，可适用于任何尺寸数码管，内部寄存器的内容可读，按键指示输出，2线高速串行接口，使用简便，具有标准 DIP18 和 SOP20 两种封装具有2种键盘工作模式，适应不同应用需求。29362 键盘显示电路的设计在对纸张拉力试验机的控制中，利用键盘/显示系统来实现监视和分析通过键盘输入的命令和数据，以及显示纸张拉力试验机的工作状态，及时显示材料的张力。在本次设计中用到的显示器件为LED数码管，这种显示器成本低廉，配置灵活，接

10、口方便。LED显示器结构与原理：LED显示块是由发光二极管显示字段的显示器件。在单片机应用系统中通常使用的是七段LED。这种显示块有共阴极与共阳极两种。共阴极LED显示块的发光二级管阴极共地。当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二级管点亮；共阳极LED显示块的发光二极管阳极并接。通常的七段LED显示块中有八个发光二级管，故也有人叫做八段显示器。其中七个发光二极管构成七笔字形“8”。一个发光二级管构成小数点。七段显示块与单片机接口非常容易。只要将一个8位并行输出口与显示块的发光二极管引脚相连即可。8位并行输出口输出不同的字节数据即可获得不同的数字或字符。通常将控制发光二极管的8位字节数据称为段

11、选码。共阳极与共阴极的段选码互为补数。27键盘在单片机应用系统中能实现向单片机输入数据，传送命令等功能，是人工干预单片机的主要手段。键盘实质是一组按键开关的集合。通常，键盘开关利用了机械触点的合、断作用。本设计采用的是矩阵式按键4*8式键盘。此键盘按键的功能如下：打印下降日期停止8 上升3清零有效速度小数点9641测量无效F1参数0752N1BDN3电路原理图参见附录1363接口芯片 8155的介绍系统采用8155外扩接口芯片带一个4*8键盘和由8个LED数码管组成的显示器，分别显示路数，欲置数，实测值。8155是INTEL公司生产的可编程的并行I/O接口芯片。它具有3个8位的并行I/O口，三

12、种工作方式，可通过编程改变其他功能，因而使用灵活方便，通用性强，可作为单片机与多种外围设备连接使得中央接口电路。8155A引脚如图3.9所示 图3.9 8155引角图带有RAM和定时器的并行口8155的引脚功能及引脚介绍： 8155采用40脚双列直插式封装，单一5v的电源。RESET:复位信号线，高电平有效，在该输入端加一脉冲宽度为600ns 的高电平信号，就可使8155可靠复位，复位时三个输入/输出口预置为输入方式。CE:片选端,8155为低电平有效，8156为高电平有效，当8155上加上一个低电平时，芯片被选中，可以与单片机交换信息。AD0AD7:三态地址/数据总线，在ALE 的下降沿把8

13、位地址锁存于内部地址锁存器，地址可代RAM或输入/输出用，由IO/M信号的极性而定，8位数据的流向取决于RD或WR信号的状态。WR:写信号线，低电平有效，当片选信号和WR信号有效时，AD0AD7上的数据将根据IO/M极性写入RAM或I/O口。PA0PA7:输入/输出口A的信号线，通用8位输入/输出口，输入/输出的方向通过对命令/状态寄存器的编程来选择。PB0PB7:输入/输出口B的信号线，通用8位输入/输出口，输入/输出的方向通过对命令/状态寄存器的编程来选择。PC0PC5:输入/输出口C的信号线，6位可编程输入/输出口，也可用作A口和B口的控制信号线通过对命令/状态寄存器编程来选择。INT:

14、定时/计数器输入信号线，定时/计数器的时钟由此线输入。TOUT:定时/计数器的输出信号线,输出信号为方波还是脉冲则由定时/计数器的工作方式而定。VCC:电源线，接5V直流电源。VSS:接地线，接到公用地线上。8155与89C52的硬件设计如下图所示：364 电源监控芯片MAX708MAX708 是一种微处理器电源监控芯片，具有比较器、手动复位、两组复位电平输出的功能，可同时输出高电平有效和低电平有效的复位信号。复位信号可由VCC电压、手动复位输入、或由独立的比较器触发。独立的比较器可用于监视第二个电源信号，为处理器提供电压跌落的预警功能。这一功能是为器件发出复位信号前的正常关机、向操作者发送警

15、报、或电源切换而考虑的。MAX708 提供 SO-8或 TSSOP-8 的表面封装形式，有3种域值电平可供选择。MAX708的引角排列如图3.9：图3.3 MAX708原理图365 电源单元的设计纸张拉力试验机控制系统在设计时用到+12V电源，它们均可通过对交流220V降压后，经整流模块、电容滤波、稳压模块而得。设计如下：对交流220V通过变压器降压为交流12V，然后经过整流模块、电容滤波变为直流，再经LM7805CT电源模块输出+12V的直流电源。 +12V直流电源 4软件设计41 引言随着纸张拉力试验机和电子技术的发展，人们对纸张拉力试验机的控制系统要求越来越高。拉力试验机用户不仅希望测控

16、系统除了能够按照标准要求，对纸张、塑料、橡胶等材料实施精确有效的张力测量与控制外，也希望能够充分利用先进的计算机技术提供方便、实用、美观的试验操作环境。这些功能最终都需通过软件来实现。本章将围绕89C-52单片机和计算机技术，利用软件编程的方法，来实现直流电机伺服控制、PWM调速等一系列功能，从而完成了智能纸张拉力试验机控制系统的设计，实现了一个系统中以单片机为控制核心的控制模式。42 编程语言的确定汇编语言的优点是速度快，可以直接对硬件进行操作，这对诸如图形处理等关键应用是非常重要的。作为最基本的编程语言之一，汇编语言虽然应用的范围不算很广，但重要性却勿庸置疑，因为它能够完成许多其它语言所无

17、法完成的功能。就拿 Linux 内核来讲，虽然绝大部分代码是用 C 语言编写的，但仍然不可避免地在某些关键地方使用了汇编代码，其中主要是在 Linux 的启动部分。由于这部分代码与硬件的关系非常密切，即使是 C 语言也会有些力不从心，而汇编语言则能够很好扬长避短，最大限度地发挥硬件的性能。汇编语言直接同计算机的底层软件甚至硬件进行交互，它具有如下一些优点：30 能够直接访问与硬件相关的存储器或 I/O 端口； 能够不受编译器的限制，对生成的二进制代码进行完全的控制；能够对关键代码进行更准确的控制，避免因线程共同访问或者硬件设备共享引 起的死锁； 现在应用的除了汇编语言还有C语言，C语言是一种得

18、到广泛重视并应用的计算机程序设计语言，也是国际公认的最重要的几种通用语言之一。C语言的优点很多，比如它具有丰富的运算能力，数据类型比较丰富，具有预处理能力。但也有一些不足，如语法限制不严格，类型检验太弱，不同类型数据转换比较随便等等。所以本课题的软件设计采用的是汇编语言编程。4.3 程序设计方法（1）模块化程序设计模块化程序设计的出发点是把一个复杂的程序，分解为若干个功能模块，每个模块执行单一的功能，并且具有单入口单出口结构，在分别进行独立设计、编程、测试和查错之后，最终装配在一起，连结成完整的大程序。模块化程序设计的方法有两种，即自底向上模块化设计和自顶向下模块化设计。（2）结构化程序设计结

19、构化程序设计是一种程序设计方法，它采用自顶向下逐步求精的设计方法和单入口单出口的控制结构。在总体设计阶段采用自顶向下逐步求精的方法，可以把一个复杂问题的解法分解和细化成一个由许多模块组成的层次结构的软件系统。在详细设计或编码阶段采用自顶向下逐步求精的方法，可以把一个模块的功能逐步分解细化为一系列具体的处理步骤或某种高级语言的语句。在本文研制智能纸张拉力试验机控制系统软件设计过程中，为了更好的利用系统的硬件资源，为编写方便，根据模块化原理，采用了分块编写的方法，每个子程序都完成一定的功能。并具有相对独立性，这样做不仅简单，而且一旦出现问题，可以有针对性的进行调试和处理。44 程序的设计本系统程序

20、包括主程序的设计、PWM调速系统软件设计，滤波程序的设计、中断服务程序的设计、采样程序的设计。441主程序的设计系统的主程序主要实现系统的初始化，包括存储器初始化，定时器初始化，堆栈初始化，I/O初始化等。主程序流程图如下图所示：442 PWM调速系统软件设计 用微型计算机或单片机实现脉冲宽度调制是很容易的，只要改变电机定子绕组电压的通、断电时间，即可达到调节电机转速的目的。电机控制系统程序设计的基本思想是，首先对8155初始化，设其A口为输出方式，B口、C口为输出方式，然后分别读入给定值N和方向控制标志。接着进行启动判断，决定是否启动电机。如不启动，则继续检查；若需要启动，还需进一步判断设置

21、的电机转动方向，然后按照要求输出正向（或反向）控制代码，并查对及判断脉冲宽度（单位脉冲个数）是否达到给定值，便输出刹车（或滑行）代码。然后，继续重复上述过程，即可调整电机旋转速度。其程序流程图如下：443 中断服务程序中断服务程序主要实现定时采样，数字滤波，报警处理，控制计算等功能。该中断程序流程图如下图所示：444 采样子程序的设计 采样子程序主要包括：采样次数，设计通道数，启动A/D转换，转换主程序和结果保存等。其流程图如下图所示：4. 4. 5显示子程序流程图的设计 4. 4. 6键盘子程序流程图的设计 4. 4. 7报警子程序的设计在单片机测控系统发生故障或处于某中紧急状态时，单片机系

22、统应能发出提醒人们警觉的报警信号。当检测的温度超过设定温度的上限或低于温度的下限，单片机发出报警信号，蜂鸣器响。报警子程序流程图如下图所示：5结束语51 系统总结从系统的整体结构和软件硬件的设计情况来看，可以得出以下结论：论文根据课题的特点，以单片机为核心，成功的完成了纸张拉力试验机对纸张等材料测量的工作，把单片机实时控制性好的有点表现出来。（1）本论文采用了专用的伺服电机驱动器LMD18200进行对电机的驱动，提高了系统的可靠性。（2）本论文采用了PWM调速方法对系统进行调节，成功的让系统再34秒之内稳定，该控制算法动态性能好，在该系统模型未知的情况下，也能实现较好的控制效果。（3）智能纸张

23、拉力试验机控制系统经过专家证明，本试验系统达到了纸张拉力试验机控制系统的要求，整个试验系统稳定，故障率低，且有低成本，高精度的特点。52 存在的问题本设计有些地方还有待改进和完善：系统稳定时间虽然已经达到了用户的要求，但和国内同类产品相比，还有待提高。试验的核心采用的是8位处理器，其处理数据能力较弱，难以实现更为先进的PID算法。参考文献1 纸张拉力试验机说明书 长春纸张拉力试验机厂 2 陆一心主编 液压与气动技术 化学工业出版社 3 史国生主编 交直流调速系统 化学工业出版社 4 于微波主编 微型计算机控制技术 吉林人民出版社5 隗幼鹏主编 材料试验机的现状与展望. 现代制造工程 5 孙和平

24、 杨宁 白晶 主编 单片机微机原理与接口技术 冶金工业出版社 6 白文峰 李霄燕 自动控制原理 吉林科学技术出版社 7 冒天成主编 电力拖动自动控制系统 人民交通出版社 8 李华主编 MCS51系列单片机实用接口技术 北京 北京航空航天出版社 9林义忠.液压拉力试验机计算机实时控制系统的设计和开发.液压与气动.200210章宏甲等. 液压与气压传动.北京:机械工业出版社.200211胡封轩.液压式和电子式万能材料试验机测量性能的比较.安阳师范学院报.200212骆涵秀.试验机的电液控制系统.北京:机械工业出版社 .199113曲明.抗折强度试验的加荷速率.耐火材料.199514 陈杰 黄鸿 主

25、编 传感器与检测技术 高等教育出版社15郑小年.基于交直流伺服的试验机测控系统.机械与电子 .200116项祖丰.计算机控制电液式水泥抗折抗压试验机设计研究.液压与气动.200317宋培义.单片微机原理、接口技术及应用.北京:中国广播电视出版社，199918孙克梅.交流伺服电机的单片机控制及其应用.沈阳航空土业学院学报.200319王晓明.电动机的单片机控制M.北京:北京航空航天大学出版社，2002.20何立民 MCS-51单片机应用系统设计 北京航空航天大学出版社 1998年7月第一版 1998年7月第一次印刷 北京21程道喜 张联铎 传感器的信号处理及接口科学出版社 1989年7月第一版

26、1989年7月第一次印刷 北京P39页 “传感器信号放大电路”22李标荣 张绪礼 电子传感器 国防工业出版社 1993年1月第一版 1993年1月第一次印刷 长沙23王兆安 黄俊 电力电子技术 机械工业出版社 2002年1月第四次印刷 北京24方佩敏 新编传感器原理应用与电路详解 电子工业出版社 1998年第一版 北京 25赵保京 蒋建飞 大规模集成数-模和模-数转换器设计原理 科学出版社 1986年第一版 北京 26康华光 电子技术基础 高等教育出版社 1988年第一版 北京27 沈红卫编著 单片机应用系统设计实例与分析 北京航天大学出版社 28 李仁定编著 电机的微机控制 机械工业出版社

27、北京 1999 29 单片机外围器件使用手册存储器分册 北京 航天航空大学出版社 199930 潘新民 王燕芳 编著 微型计算机控制技术 电子工业出版社 北京 31 Nick Sigrimis, Robort E. King. Advances in greenhouse environment control. Computers and Electronics Agriculture, 20D0,26(3)32 Zhou Changji，Wang Yingkuan. Moder Greenhouses and Their Performances in China.Transactions

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30、urs, H. J. J. Janssen. A computer network with scada and case tools for on-line process control in greenhouses. Advances in Space Research. 1996, iR(1-2):171-17437 P. Jones, Simulation For Determining Greenhouse Temperature Setpoints,Transactions of the ASAF 1990,33 (5)38 Nasser Sionit,Hellmers,B R

31、strain. Growth and yield of wheat under CO2 enrichment and water stress.Crop Sciense.1980.20: 687-69039 Katsu Imai, Manami Okamoto Saro. Effect of temperature on C02 dependence of gas exchanges in C3 and C4 crop plants,japan,J Crop Sci 1991.60(1): 139-145附录1：硬件图附录2：软件清单程序清单 ： RET ORG 8000H START: MO

32、V DPTR ,#0FD00 ；指向8155控制口 MOV A, #01H ；8155岸初始化：设A口为输出，B口，C口为输入 MOVX DPTR , A LOOP: MOV DPTR ,#0FD02H ；指向8155B口，读入并存储给定值N MOVX A, DPTR MOV 20H, A CPL A ；计算并储存N/ INC A MOV 21H,A MOV DPTR #0FD03H ；指向8155C 口，读入状态标志 MOVX A ,DPTR JB ACC .0 INVERT ；判断电机的旋转方向，反向，转INVERT MOV A,#02H ；取正向代码 OUTPUT: MOV DPTR ,

33、0FD01H ；指向8155A口，输出控制代码 MOVX DPTR ,A MOV 22H ,20H ；延时t1 DELAY1: ACALL DELAY0 DJNZ 22H , DELAY1 MOV A ,#00H ；输出滑行代码 MOVX DPTR ,A MOV 23H ,21H ； 延时t2 DELAY2: ACALL DALAY0 DJNZ 23H ,DELAY2 AJMP LOOP STOP : MOV A ,03H MOV DPTR ,#0FD01H ； 指向8155A口，输出刹车代码 MOVX DPTR ,A AJMP LOOP INVENT: MOV A ,01H ； 输出反向代码

34、 AJMP : OUTPUT DELAY0 ：（略） ；软件延时显示子程序清单 DIR： MOV R0，#79H ；置缓冲区指针初值 MOV R3，#01H MOV A， R3LD0： MOV DPTR，#7F01H ；扫描模式-8155H PA口，最左边LED亮 MOV DPTR,A INC DPTR ；数据指针指向PB口 MOV A, R0 ；显示数据-A ADD A, #0DH ；加偏移量，既根据显示数据查到想对应的字型码 MOVX A,A+PC ；查表去字型码DIR1: MOVX DPTR,A ；段码-8155H的PB口 ACALL DL1 ms ；延时1ms INC R0 ；显示数据缓冲区指针指向下一个单元 MOV A, R3 JB ACC.5,LD1 ；判断是否扫描到最右边的LED，如到