自动控制实验大四微控课设报告xiaotong

1、微机控制课程设计直流电机转速的调节与控制班级：自动化 0801学号：3080502003：2012/1/12一、实验原理根据霍尔效应原理，将一块磁钢固定在电机转轴上的转盘边沿，转盘随被测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘附近安装一个霍尔器件 3013T，转盘随轴旋转时，受磁钢所产生的磁场的影响，霍尔器件输出脉冲信号，其频率与转速成正比，测出脉冲的周期或频率即可计算出转速。本实验利用 8253 定时中断的方法，容易实现此目的。直流电机的转速与施加于电机两端的电压、电流大小有关。本实验用 8253定时测速，8259 中断，经过算法计算，用 DAC0832 控制输出到直流电机的电压，电流值即通过控

2、制DAC0832 的模拟输出信号来控制电机的转速。实验原理图见图 1。电机转速控制特性参考表：伏（5V/42mA）一、设计要求要求学生了解霍尔器件的工作原理；掌握利用微机技术进行转速测量与控制的基本原理和方法。二、系统组成和测控原理转速是工程上一个常用参数，旋转体的转速常以每秒钟或每分钟转数来表示。转速测量方法很多，由于转速是以时间内的转数来衡量，在变换过程中大多是有规律的重复运动；霍尔开关传感器由于其体积小，无接触，动态特性好，使用长等特点，在测量旋转体的转速领域得到 了广泛的应用。霍尔器件是由于半导体材料制成的一种薄片，在垂直于平面方向上施加外磁场 B，在沿平面方向两端加外电场，则使电子在

3、磁场中运动，结果在器件的两个侧面之间产生霍尔电势，其大小和外磁场的磁场强度及电流大小成比例。本设计选用 SPRAGUE300 系列霍尔开关传感器 3013T，它是一种硅单片集成电路，内含稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、 出电路，器件采用三端平塑封装，引出端符号如下：触发器和集电极开路输引出端序号123功能电源地输出符号VC1GNDOUTVb12412513139149174184197215224283546Vc27627427262815108030201008006备注停速爬速启速阀值高速根据霍尔效应原理，将一块磁钢固定在电机封轴上的转盘边沿，转盘随被器件受磁钢所产生的磁场的影响输出脉冲

4、信号，其频率和转速成正比，测出该脉冲的周期或频率即可计算出转速。直流电机的转速与施加于电机两端的电压、电流大小有关，本设计利用 DAC0832控制输出到直流电机的电压，电流值即通过控制 DAC0832 的模拟输出信号量来控制电机的转速。当测出电机转速小于设定值时增大 D/A 输出电压；当测出电机转速大于设定值时减小 D/A 输出电压，从而使电机以某一速度恒速旋转。控制算法可采用算法。三、设计内容1、采用控制算法设计、调试系统控制，实现直流电机转速的测控，并利用FD-ST8088A 实验或显示器件动态显示所测转速、控制量大小等信息，转速给定由键盘置入。图中虚框内为直流调速系统执行器部分和转速信号

5、发生器，由设计者在面包板上搭接，其余部分利用FD-8088A 资源。电机转速控制特性见附表。2、编制测控程序，建议采用模块化结构；定时中断和测速可利用 8253T0、T1编制相应的服务程序；显示相关信息科调用14。3、将调速系统按接线图连接无误后，再将编好的 源程序汇编、，形成可执行文件并到FD-SJ8088 进行调试、运行，直到满意为止。二、流程图显示 space 的字符串中断控制器 8259 初始化显示 tmmess 的字符串调用子程序TIMER0显示转速的千、百、十、个位数置中断向量显示 spmess 的字符串从 T1 采样转速置getsp显示 MESS 信息恢复 waitt 初值 1转

6、速采样间隔 waitt-1waitt=0重置T1 初值置初值 Count,waitt,speed,getsp, cons0,cons1,cons2,VB,sub1,sub2,sub3,mid0,mid1恢复 count 初值 38中断次数count-1count=0将数据段段址送 DS、ES装入数据段段址开始保护现场关中断调节主程序中断服务子程序中断返回开中断VB 置为 66中断结束标志N恢复现场判断 VB 是否大于 66YAdjust 返回VB 输入 DAC0832开中断调子程序 TIMER1三、程序;MOTOR.ASM;DC MOTOR;SPEED;main;data speed gets

7、p cons0 cons1 cons2 sub0 sub1 sub2 mid0 mid1 outp waitt count data;code0-40 R/Sprocfarsegment dbdb db db db db db db dw dw db db db endsdata 20h 00h22100h 00h 00h 00h 00h 40h 138;存放给定转速;存放反馈转速;存放系数 a0=KP(1+T/Ti+Td/T);存放系数 a1=KP(1+2Td/T);存放系数 a2=KP*Td/T;存放偏差值e（k）=speed-getsp;存放偏差值e（k-1);存放偏差值e（k-2);存

8、放乘积 a0*e(k);存放乘积 a1*e(k-1);存放 u(k-1);采样时间;时钟频率为 1/38segmentcode cs:code,ds:data,es:dataamebegin:mov mov mov mov mov mov mov movax,data ds,ax es,ax speed,cl ax,cs es,ax bp,offset ah,414h;将数据段送 DS、ES;显示 MESS 信息mtmess;取 MESS 偏移地址给 BP;置中断向量，利用中断push xor mov lea mov mov movds ax,ax ds,ax ax,ringds:20h,ax

9、 ax,cs ds:22h,ax;置中断处理程序;中断类型为 08H，时钟中断mov out mov out mov out mov out mov out popal,13h 20h,al al,08h 21h,al al,0dh 21h,al al,0feh 21h,al al,20h 20h,al ds;8259 初始化，置初始化命令字 ICW1;置初始化命令字 ICW2;ICW4，中断正常结束方式;置操作命令字 OCW1，仅 IR0 未被;置操作命令字 OCW2，令 EOI 为 1，结束中断calltimer0;调用计数器 0 初始化程序call timer1 stimoval,0ff

10、h;因为电机爬速最低电压为 b 极为 1.25,c 极为 2.74,消除死区电压out out09h,al 08h,alrun:;ring:jmpruncli push push push push push mov mov dec;关中断，中断服务子程序;保护现场ds ax bx cx dxax,data ds,ax count;载入数据段;中断次数 COUNT-1，判断是否为 0，为 0，1秒到jnz mov call dec0，1 秒到jnz mov callexit count,38 timer1 waitt;恢复初值;重置 T1 初值;转速采样间隔 WAITT-1，判断是否为 0，为

11、exit waitt,1 adjust dxcx bx;恢复 WITT 为 1exit:pop pop pop;恢复现场pop pop movax dsal,20h;8259 操作命令字 OCW2 中 EOI 置 1，结束中断out sti iret20h,al;中断结束，返回;adjust: in脉冲数mov mov sub das moval,41h;从 T1 采样转速值赋给 GETSP，读入值为 99H-ah,al al,99h al,ah;最 终为脉冲数，分高 8 位，低 8 位;十进制调整，结果为十进制数getsp,almov mov mov movax,cs es,ax bp,of

12、fset ah,4;显示 SETMESS 的字符串setmess;串行通信中断调用，发送 ES：BP 开始的字符串14hmoval,speed;speed 显示十位mov sar add movcl,4 al,cl al,30h ah,1 14hal,speed al,0fh al,30h ah,114hmov and add mov;speed 显示个位mov mov mov movax,cs es,ax bp,offset ah,414h;显示 GETMESS 的字符串getmessmov mov shral,getsp cl,4 al,cl;getsp 十位数add moval,30h

13、ah,1 14hmov and add moval,getsp al,0fh al,30h ah,114h;getsp 个位数mov mov mov movax,cs es,ax bp,offset ah,414h;显示 RSMESSrsmessmov mov shr mov imul mov mov and add moval,speed cl,4 al,cl dl,10 dl bl,alal,speed al,0fh bl,al bh,bl;码制转换mov mov sar mov imul mov mov and addal,getsp cl,4 al,cl dl,10dl bl,alal

14、,getsp al,0fh bl,al;码制转换sub mov mov mov imul mov movbh,bl sub0,bh al,bh dl,cons0 dl mid0,ax al,sub1;计算e（k）;取 a0;取 a0*e（k）放入 AX;a0*e（k）暂存单元;取e（k-1）mov imul mov mov mov imul add sbb add adc cmp jg cmp jl jmpdl,cons1 dl mid1,ax al,sub2 dl,cons2 dl ax,mid0 ax,mid1 al,outp ah,00h ax,0ffh adjst0 ax,40h ad

15、jst1 adjst2;a1*e（k-1）暂存单元;u(k-1)+a0*e(k)-a1*e(k-1)+e*(k-2);计算;上限值比较;下限值比较adjst0:mov jmp mov out out mov mov mov mov moval,0ffh adjst2 al,40h 09h,al 08h,al outp,al al,sub1 sub2,al al,sub0 sub1,aladjst1: adjst2:;e(k-1)-e(k-2);e(k)-e(k-1)retn;timer1:moval,59h;8253 计数器 1 初始化（01 选择计数器 1；触发选通，控制字写入 OUT 为高

16、；1 表01 表示只写入低 8 位；100 方式 4，示十进制）out mov out retn43h,al al,99h 41h,altimer0:moval,34h;8253 定时器 0 初始化（00 选择计数器 0；11 为 16 位计数，先低 8 位，后高 8 位；010 方式 2，分频工作方式，控制字写入 OUT 为高；0 为二进制计数）out43h,al al,79 40h,al al,245 40h,almov out mov outretnmtmess setmess getmess rsmessdb db db db*DCMotor*,0r/s r/sSetspeed=,0

17、Getspeed=,0 ,0main codeendp ends endbegin三、调试过程当程序完成后，由于 waitt=5，所以转速调节速度比较慢，当 waitt 改为 3后，调节速度明显加快，对 于调节的参数，刚开始时， cons0=1,cons1=1,cons2=1,调节速度很快，但超调很大；于是又将参数改为 cons0=2,cons1=5,cons2=5,微分调节比较小，将速度给定在 25r/s，但是速度在 25r/s 左右波动很大，于是又将 cons0=2,cons1=4,cons2=3，将速度给定在 25r/s，速度先上升，上升到 25r/s 时继续上升，到 26r/s 后速度

18、下降，速度降至 24r/s，然后又上升，最后稳定在 25r/s.四、小结经过一个以前的时间，完成了直流电机的转速调节与控制。用方法，实现过直流电机的转速调节与控制，而现在要在原有的基础上用算法实现此控制。在这一周的时间里，所做的事就是，先理解方法中的流程图及原理图，在原有的基础上，设计算法控制控制算法的流程图及原理图首先进行了硬件电路的设计，用到了三极管，运放器，电阻，实验箱，电机等实验器材。在使用三极管前，先对它的管脚进行了辨别，型三极管有点的一面朝上，顺时针依次是 c、b、e 极。由于从输出的电压是负值，所以需在其输出端，加一个反相器使的值为正。反相器的输入电阻及反馈电阻选用的是的电阻，平衡电阻选用的是。三极管的限流电阻是。依照原理图连完硬件电路，将输出端连到V 接口，电机转动则证明反向器电路连接正确。在程序设计中，在原有的基础上，将 8255 的相关程序改为 0832 的，将方法改为算法，采用增量型算法，用给定转速减去测得转速，得到 e(k)，再计算u。0832 将u+u（k-1）转化为模拟量，经过反相器，送到控制电机转速。在这次课程设