利用单片机80C51芯片作为核心元件的染整机控制系统技术设计研究与探讨

目录摘要 IAbstract II1绪论 1染整工艺的概述 11.1.1当前染整业的背景 1我国纺织染整行业现状 1染整机控制系统的原理 1国内外的研究现状 2本文的主要研究内容 22.硬件设计 2硬件系统组成 2硬件系统技术路线和具体要求 3硬件器件的选择 42.3.1染整机控制器 42.3.1.180C51的引脚及功能 52.3.1.280C51的定时计数器的原理 82.3.1.3定时器/计数器的工作方式 92.3.2A/D转换器芯片ADC0809 92.3.2.1ADC0809的内部逻辑结构 92.3.2.2信号引脚图 102.3.2.380C51单片机与ADC0809接口 122.3.2.48路模拟通道选择 122.3.2.5转换数据的传送 122.3.3D/A转换器芯片DAC0832 132.3.3.1芯片DAC0832的引脚及功能 132.3.3.2DAC0832的工作方式 162.3.4单片机的输出端口芯片 162.3.4.18155的引脚极其功能 162.3.4.28155的工作方式 172.3.5看门狗电路 182.3.6光电耦合器 192.3.7整波电路 202.3.8显示局部设计 20 213三菱变频器 213.1三菱变频器〔FRA-540〕的特性 213.2回路端子说明 22 254染整机控制系统的实现 265软件设计 265.1程序流程图 265.2程序编程 33结论 38参考文献 40摘要本文根据染整机控制系统的需求，利用单片机系统中80C51芯片作为控制局部的核心元件，通过霍尔检测元件检测电机转速，光电隔离电路的电气隔离，整波电路的整波，以及ADC0809、DAC0832、8155等外围芯片，同三菱变频器〔FRA-540〕、染整机电动机相配合，实现了步速、步长的调整，使其工作在所期望的范围之内。染整机运行时，开始检测脉冲信号个数，并换算为当前布速。之后，比拟当前布速与实际布速之差是否小于1m，如果是小于1m话，不进行布速调整；否那么调整当前布速。【关键词】：染整机；单片机；三菱变频器〔FRA-540〕；霍尔检测元件；AbstractBasedonthedyeingmachinecontrolsystemtotheneedsofSCMsystemasa80C51chipcontrolpartofthecorecomponents,Hallthroughdetectionsensorforthedetectionofmotorspeedandopticalisolationoftheelectricalcircuitisolation,thewholecircuitofthewholewave,andtheConnectionbetweenADC0809,DAC0832,8155forexternalchips,InverterwithMitsubishi(FRA-540),tiedyeingmachinemotortoachievethespeed,stepadjustmentitsworkinthedesiredrange.Dyeingmachineoperation,hasbeguntestingpulsenumber,andtheconversionrateforthecurrentBush.AfterBushcomparedthecurrentspeedandtheactualspeedclothdifferenceissmallerthan1m,ifitislessthan1m,noclothspeedadjustment;Otherwise,adjustthespeedcloth.Keywords：DyeingandFinishingMachine；SCM；Mitsubishiinverter(FRA-540)；HallSensor；1绪论随着生活节奏的明显加快，我国服装消费升级和休闲化态势显著，这不仅给予品牌服装企业开展的空间，而且为面料的染整加工企业也提供了好的成长契机。印染及整理是面料质地提升的重要环节，目前我国染整业整体仍存在着档次低、大批量生产、行业集中度分散的问题，消费和产业升级将催生新型染整企业的诞生和开展。1长期以来，中国纺织工业得益于具有丰富的纤维原料、相对廉价的劳动力资源等优势，成为世界最大的纺织品生产国。目前全国纤维加工总量已经到达2007万吨，占全球纤维加工量30%，棉纺、化纤、丝绸、印染、服装等主要纺织产品产量居世界首位。纺织品销售总值占全国生产总值的18%，在国民经济中占有重要的地位。但是，最近10年世界产业结构调整的过程中，兴旺国家把附加值不高、用工多、能耗大的纺织产品向开展中国家转移，如中国、印度、巴基斯坦等.而他们自己牢牢控制着新技术产品的研发、先进装备的生产开发及信息技术在生产过程中及销售网络中的应用。可以说，中国的纺织大国地位主要源于较低的制造本钱和较低的劳动力价格。产品的附加值和创新能力还很薄弱，产品的质量水平低，对市场的快速反映能力滞后。因此，我国虽是纺织大国，但绝对不是纺织强国。染整作为纺织加工过程的关键环节，其过程包括前处理染色、印花后整理等工序。它对改善织物外观，改善使用性能，提高产品质量，增加花色品种等有重要作用，是决定纺织品附加值的直接环节，其工艺技术直接决定了产品质量水平。目前，我国的染整业还存在着很多问题，传统的生产方式和管理方法越来越成为染整行业开展的障碍，大局部印染企业的生产技术都比拟落后。染色、印花、后整理的每个工序过程都与德、英、美、日、韩等兴旺国家存在着巨大的差距。在今后的开展过程中，我国要继续在世界纺织品市场的竞争中处于优势地位，高新技术的注入就显得十分迫切。测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量。数字式通常采用光电编码器、圆光栅、霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。随着微型计算机的广泛应用．特别是高性能价格比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法。系统以单片机80C51为控制核心，用霍尔集成传感器作为测量电机转速的检测元件，经过单片机数据处理，传感器采用霍尔器件将电机的转速转化为脉冲信号，处理器采用80C51单片机。计数器采用单片机片内计数器完成对脉冲的计数，通过单片机的内部数据的处理，来控制变频器，进而到达控制各同步电机单元速度的目地。随着染整工艺的开展，以电子计算机为主体的现代信息控制技术已经渗透到染整机械的各个领域。普遍采用电子、电脑控制电子技术的应用范围不断扩大，水平不断提高。自动化控制染整机染色已成为世界开展的趋势。另外，在水资源日益短缺环境污染不断恶化的情况下，环境保护已成为当今国内外最关注的话题。在生态环保技术方面，国际纺织业开展很快，国内外染整机制造商都更加注重环保节能，注重设备的效能，为有利于生态环保，力求做到染色工艺优化，减少化学药剂和能源消耗，以求到达高效，高速，短流程的目的。1.4课题主要研究内容系统是以单片机80C51为控制核心，用霍尔集成传感器作为测量转速的检测元件，与三菱变频器(FR-A540)组成简单易行、运行稳定、调速比大、调试方便的多单元同步变频调速系统。2硬件设计〔1〕变频调节器5个，用于驱动5个变频电机的运转，调速。〔2〕变频电机5台，用于驱动布辊的运转。〔3〕调速器1个，用于布速调整。〔4〕比例调节器1个，用于调整5个变频电机运行速度之间的配合，使布速在罐中运行速度均匀。〔5〕控制器1个，用于布速，布长，张力等信号的采集，运算。〔6〕显示器1组，可显示5位布长，2位布速，2位张力。5个变频器分别带动5个变频电机驱动主辊及4个从轴运转，通过比例调节器调节5个电机的转速，使之到达罐中布速均匀运行的目的。控制机柜面板上没有布速显示，布长显示，张力显示，布速调节转钮及布长清0按钮。比例调节器和变频器控制器单元均设置在控制机柜内。如图2-1所示变频器1变频器1霍尔传感器M1M5M4M3M2变频器4变频器2变频器3变频器5布速调整比例调节器张力传感器控制器显示器图2-1系统流程图染整机的整个工作过程是在控制器的控制下运行的。控制器的硬件电路的设计应考虑本钱，功耗，可靠性等因素。染整机控制器需配置数码显示器，输入通道外围电路包括脉冲整电路，光电隔离，模拟开关，A/D转换器，译码电路，看门狗电路，掉电保护电路，电源监视等。输入通道除了负责采集转速传感器来的数字信号外，还要考虑与系统的之间的电平转换问题。输入通道与系统之间采用光电隔离方式，工作电源采用DC/DC隔离电源。面板配置一个复位清零键，用于布长计数的清零。一个手动调速旋钮，用于布速的调整，一个八位LED数码显示器，其中5位用于显示布长，3位用于显示布速，2位显示布在罐内运行的张力(由于能力和时间问题没能实现)，整个控制器安装于控制柜中。配置“看门狗〞电路，防止因各种干扰和软件故障而造成系统死机的现象。硬件系统框图如图2-2所示。调速系统调速系统看门狗电路张力传感器A/D转换霍尔传感器整形电路处理器布长、布速、张力显示M1M2电源及掉电保护220v+5v+12v-12v图2-2硬件系统框图我们选择80C51为控制器的核心元件。80C51是INTEL公司MCS-51系列单片机中最根本的产品，采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，继承和扩展了MCS-48单片机的体系结构和指令系统。

80C51内置中央处理单元、128字节内部数据存储器RAM、32个双向输入/输出(I/O)口、2个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。

此外，80C51还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。80C51有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。2.3.1.180C51的引脚及功能80C51单片机采用40引脚双列直插封装〔DIP〕形式。80C51的内部结构图如图2-3所示。80C51的引脚图如图2-4所示。下面详细介绍80C51单片机的引脚名称及功能：〔1〕电源引脚VCC和VSSVCC：接+5V电源。VSS：接地。〔2〕时钟电路引脚XTAL1和XTAL2XTAL1：接外部石英晶体和微调电容的一端。在片内它是振荡器的反向放大器的输入。假设使用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚必须接地；对于CHMOS单片机，该引脚作为驱动端。XTAL2：接外部石英晶体和微调电容的另一端。在片内它是振荡器的反相放大器的输出段端，振荡电路的频率是晶体振荡频率。假设使用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚输入外部时钟脉冲；对于CHMOS单片机，该引脚应悬浮。图2-380C51的内部结构图〔3〕控制信号引脚ALE、SPEN、EA、和RSTALE：地址锁存允许信号输入端。在存取片外存储器时，用于锁存低8位地址。当单片机上电正常工作后，ALE端就周期性的以时钟振荡频率的1/6的固定频率向外输出正脉冲信号。SPEN：程序存储允许输出端。是片外程序存储器的读选通信号，低电平有效。CPU从外部程序存储器取指令时，SPEN在每个机器周期中两次有效。但在访问片外数据存储器时，要少产生两次负脉冲信号。EA/VPP：程序存储器地址允许输入端。当EA为高电平时，CPU执行片内程序存储器指令，但当PC中的值超过0FFFH时，将自动转成向执行片外程序存储器指令。当EA为低电平时，CPU只执行片外程序存储器指令。RST：复位信号输入端。高电平有效，在此输入端保持两个机械周期的高电平后，就可以完成复位操作。系统中，接看门狗电路，实现复位操作。图2-480C51的引脚图〔4〕输入/输出引脚P0—P3是4个存储器，也称为4个端口，是80C51单片机与外界联系的4个8位双向并行I/O口。由于在数据的传输过程中，CPU需要对接口电路中输入输出数据的存放器进行读写操作，所以在单片机中对这些存放器像对存储单元一样进行编址。—P0.7〕：是一个8位的准双向I/O口。在访问片外存储器时，它分时操作为8位地址线和8位双向数据线。不做总线使用时，也可作普通I/O口。—P1.7〕：是一个带内部上拉电阻的8位的准双向I/O口。—P2.7〕：也是一个带内部上拉电阻的8位的准双向I/O口。在访问片外存储器时，它作为8位地址线，不做总线使用时，也可作普通I/O口。—P3.7〕：也是一个带内部上拉电阻的8位的准双向I/O口。P3口除了作为一般准双向使用外，每个引脚还具有第二功能见表2-1。表2-1P3口的第二功能口线第二功能RXD〔串行口输入〕TXD〔串行口输出〕INT0〔外部中断0输入〕INT1〔外部中断1输入〕T0〔定时器0的外部输入〕T1〔定时器1的外部输入〕WR〔片外数据存储器写选通控制输出〕RD〔片外数据存储器读选通控制输出〕2.3.1.280C51的定时计数器的原理16位的定时器/计数器实质上就是一个加1计数器，其控制电路受软件控制、切换。当定时器/计数器为定时工作方式时，计数器的加1信号由振荡器的12分频信号产生，即每过一个机器周期，计数器加1，直至计满溢出为止。显然，定时器的定时时间与系统的振荡频率有关。因一个机器周期等于12个振荡周期，所以计数频率fcount=1/12osc。如果晶振为12MHz，那么计数周期为：

T=1/〔12×106〕Hz×1/12=1μs这是最短的定时周期。假设要延长定时时间，那么需要改变定时器的初值，并要适中选择定时器的长度〔如8位、13位、16位等〕。当定时器/计数器为计数工作方式时，通过引脚T0和T1对外部信号计数，外部脉冲的下降沿将触发计数。计数器在每个机器周期的S5P2期间采样引脚输入电平。假设一个机器周期采样值为1，下一个机器周期采样值为0，那么计数器加1。此后的机器周期S3P1期间，新的计数值装入计数器。所以检测一个由1至0的跳变需要两个机器周期，故外部的最高计数频率为振荡频率的1/24。例如，如果选用12MHz晶振，那么最高计数频率为0.5MHz。虽然对外部输入信号的占空比无特殊要求，但为了确保某给定电平在变化前至少被采样一次，外部计数脉冲的高电平与低电平保持时间均需在一个机器周期以上。当CPU用软件给定时器设置了某种工作方式之后，定时器就会按设定的工作方式独立运行，不再占用CPU的操作时间，除非定时器计满溢出，才可能中断CPU当前操作。CPU也可以重新设置定时器工作方式，以改变定时器的操作。由此可见，定时器是单片机中效率高而且工作灵活的部件。定时器/计数器的工作方式T0或T1无论用作定时器或计数器都有4种工作方式：方式0、方式1、方式2和方式3。除方式3外，T0和T1有完全相同的工作状态。系统中，我们置T1为定时器，T0为计数器；T0，T1选择工作方式1，T1定时时间为50ms。方式1是16位计数结构的工作方式，计数器由TH0全部8位和TL0全部8位构成。定时／计数选择：C／T＝0，T1为定时器，定时信号为振荡周期12分频后的脉冲；C／T＝l，T0为计数器，计数信号来自引脚T0的外部信号。定时器T1能否启开工作，还受到了R1、GATE和引脚信号INT1的控制。当GATE＝0时，只要TR1＝1就可翻开控制门，使定时器工作；当GATE＝1时，只有TR1＝1且INT1＝1，才可翻开控制门。GATE，TR1，C／T的状态选择由定时器的控制存放器TMOD，TCON中相应位状态确定，INT1那么是外部引脚上的信号。在一般的应用中，通常使GATE＝0，从而由TRl的状态控制Tl的开闭：TRl＝1，翻开T1；TRl＝0，关闭T1。在特殊的应用场合，例如利用定时器测量接于INT1引脚上的外部脉冲高电平的宽度时，可使GATE＝1，TRl＝1。当外部脉冲出现上升沿，亦即INT1由0变1电平时，启动T1定时，测量开始；一旦外部脉冲出现下降沿，亦即INT1由l变0就关闭了T1。

定时器启动后，定时或计数脉冲加到TLl的低5位，从预先设置的初值(时间常数)开始不断增1。TL1计满后，向THl进位。当TL1和THl都计满之后，置位T1的定时器回零标志TFl，说明定时时间或计数次数已到，以供查询或在翻开中断的条件下，可向CPU请求中断。如需进一步定时/计数，需用指令重置时间常数。当为计数工作方式时，计数值的范围是：

1～65536〔216〕当为定时工作方式时，定时时间计算公式为：〔216－计数初值〕×晶振周期×12

或

〔216－计数初值〕×机器周期A/D转换器芯片ADC0809ADC0809是一种典型的8路模拟输入的8通道逐次逼近式A/D转换器，CMOS工艺。

2.3.2.1ADC0809的内部逻辑结构图2-5为ADC0809内部逻辑结构框图。图中,八路模拟量开关可选通8个模拟通道,允许8路模拟量分时输入,共用1个A/D转换器进行转换.地址锁存与译码电路完成对ADDA,ADDB,ADDC三个地址位进行锁存和译码,其译码输出用于8路模拟通道的选择.8位A/D转换器是逐次逼近式,三态输出锁存器用于存放和输出转换得到的数字量。

图2-5ADC0809内部逻辑结构框图2信号引脚图ADC0809芯片为28引脚双列直插式封装的芯片，其引脚排列如图2-6所示。各引脚功能如下：

：信号单极性，电压范围0～5V,假设信号过小，还需进行放大.另外,模拟量输入在A/D转换的过程中，其值应保持不变，因此，对变化速度快的模拟输入量，在输入前应增加采样保持电路。图2-6ADC0809引脚图，B，C——地址线。A为低位地址，C为高位地址，用于对8路模拟通道进行选择，引脚图中相应为ADDA，ADDB和ADDC。其地址状态与通道的对应关系见表2-3。3.ALE——地址锁存允许信号。由低至高电平的正跳变将通道地址锁存至地址锁存器中。4.START——启动转换信号。START上跳沿时，所有内部存放器清0；START下跳沿时，开始进行A/D转换。在A/D转换期间，START应保持低电平。5.D7～D0——数据输出线。为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。6.OE——输出允许信号。用于控制三态输出锁存器向单片机上输出转换得到的数据。OE=0，输出数据线呈高电阻态；OE=1，输出转换得到的数据。7.CLOCK——时钟信号。ADC0809内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，。通常使用频率为500kHz的时钟信号。8.EOC——转换结束状态信号。EOC=0，正在进行转换；EOC=1，转换结束。该状态信号既可作为查询的状态标志，又可以作为中断请求信号使用。9.VCC——+5V电源。10.REF(+)，REF(-)——参考电压。参考电压用来与输入的模拟信号进行比拟，作为逐次逼近的基准，其典型值为REF(+)=+5V，REF(-)=0V。80C51单片机与ADC0809接口电路ADC0809与单片机接口电路

图2-7ADC0809与单片机接口电路ADC0809与8031单片机的连接如图2-7所示。与80C51的连接一样。电路连接主要涉及两个问题:一是8路模拟信号通道选择,二是A/D转换完成后转换数据的送。2.3.2.48路模拟通道选择ADDA，ADDB,ADDC分别接地址锁存器提供的低3位地址,只要把3位地址写入ADC0809内部的地址锁存器,就实现了模拟通道选择.对图2-7所示的系统来说,地址锁存器是一个输出口,为了把3位地址写入0809,还要提供0809的片选信号(口地址).图中使用的是线选法,片选信号由P2.7确定,当P2.7为低电平时对ADC0809进行操作.和分别为读选通和写选通信号.因此,模拟通道IN0～IN7的地址依次为7FF8H～7FFFH。2.3.2.5转换数据的传送。1.定时传送方式

对于一种A/D转换器来说,转换时间作为一项技术指标是的和固定的.例如,对于ADC0809,假设其时钟信号为500KHz时,转换时间约为128μs,相当于晶振6MHz的单片机工作64个机器周期.根据此设计一个延时子程序,A/D转换启动后,就调用这个延时子程序,延迟时间一到,转换肯定已经完成了.接着,就可进行数据传送。

2.查询方式

A/D转换芯片有转换结束状态信号,例如ADC0809的EOC端.因此可以通过查询方式用软件测试EOC的状态,即可确定转换是否完成,假设完成,就可进行数据传送。

3.中断方式

把转换结束状态信号(EOC)作为中断请求信号,以中断方式进行数据传送.

不管采用上述哪种方式,一旦确认转换完成,即可通过指令进行数据传送,把转换数据送上数据总线,供单片机接收。表2-3通道的选择CBA选择的通道000INT0001INT1010INT2011INT3100INT4101INT5110INT6111INT7ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比拟器。START上升沿将逐次逼近存放器复位。下降沿启动A／D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A／D转换完成，EOC变为高电平，指示A／D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门翻开，转换结果的数字量输出到数据总线上。CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ，VREF〔＋〕，VREF〔－〕为参考电压输入。D/A转换器芯片DAC0832，从+5V～+15V均可正常工作。基准电压的范围为±10V；电流建立时间为1μs；CMOS工艺,低功耗20mW。

DAC0832转换器芯片为20引脚，双列直插式封装。其引脚排列图如图2-8所示。DAC0832内部结构框图如图2-9所示。

图2-8DAC0832引脚图图2-9DAC0832内部结构框图该转换器由输入存放器和DAC存放器构成两级数据输入锁存。使用时，数据输入可以采用两级锁存(双锁存)形式，或单级锁存(一级锁存、一级直通)形式，或直接输入(两级直通)形式。此外，由三个与门电路组成存放器输出控制逻辑电路，该逻辑电路的功能是进行数据锁存控制，当=0时，输入数据被锁存；当=1时，锁存器的输出跟随输入的数据。D/A转换电路是一个R-2RT型电阻网络，实现8位数据的转换。对各引脚信号说明如下：(1)DI7～DI0：转换数据输入

(2)/CS：片选信号(输入)，低电平有效

(3)ILE:数据锁存允许信号(输入)，高电平有效

(4)/WR1：第1写信号(输入)，低电平有效上述两个信号控制输入存放器是数据直通方式还是数据锁存方式，当ILE=1和=0时，为输入存放器直通方式；当ILE=1和=1时，为输入存放器锁存方式。(5)/WR2：第2写信号(输入)，低电平有效

(6)/XFER：数据传送控制信号(输入)，低电平有效上述两个信号控制DAC存放器是数据直通方式还是数据锁存方式，当=0和=0时，为DAC存放器直通方式；当=1和=0时,为DAC存放器锁存方式。

(7)Iout1：电流输出1

(8)Iout2：电流输出2

DAC转换器的特性之一是:Iout1+Iout2=常数

(9)FRB：反应电阻端

DAC0832是电流输出,为了取得电压输出,需在电压输出端接运算放大器〔FRB为运算放大器的反应电阻端〕。从而实现数字调整信号转换成模拟电压调整信号，调整染整机电机的转速使之按照预置布速运转的功能。运算放大器的接法如图2-10所示。

(10)Verve：基准电压,其电压可正可负,范围是-10V～+10V

(11)DGND：数字地

(12)AGND：模拟地图2-10运算放大器接法DAC0832的工作方式DAC0832可处于三种不同的工作方式：直通方式、单缓冲方式、双缓冲方式。系统中，我们采用单缓冲方式，如图2-10。直通方式：当ILE接高电平，、、和都接数字地时，DAC处于直通方式，8位数字量一旦到达DI7～DI0输入端，就立即加到8位D/A转换器，被转换成模拟量。单缓冲方式：只要把两个存放器中的任何一个接成直通方式，而用另一个锁存器数据，DAC就可处于单缓冲工作方式。将和都接地，使DAC存放器处于直通方式，另外把ILE接高电平，接端口地址译码信号，接CPU的信号，这样就可以通过一条MOVX指令，选中该端口，使和有效，启动D/A转换。8155是一个多功能的芯片，它的片内具有256字节的静态RAM、三个可编程选择工作方式的并行I/O端口〔2个8位口、一个6位口〕、1个14位的可编程选择工作方式的减法计数器、1个地址锁存器，因此外接一片8155，就相当于综合扩展了数据存储器、I/O口、定时器/计数器。2.3.4.18155的引脚极其功能8155的引脚图如图2-11。图2-118155的引脚图8155各引脚的功能如下：

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。

AD0～AD7:三态地址/数据总线。在ALE的下降沿把8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。

ALE:地址锁存器启用信号线，高电平有效，其下降沿把AD0～AD7上的地址，片选信号、IO/M信号锁存起来。

IO/M:IO和RAM选择信号线。高电平造反输入/输出，该线低电平选择存储器。

RD：读信号线，低电平有效。当片选信号与RD有效时，开启AD0～AD7缓冲器，如果IO/M为低电平，那么RAM的内容读至AD0～AD7，如果IO/M为高电平，那么选中的输入/输出口的内容读到AD0～AD7。

WR:写信号线，低电平有效。当片选信号和WR信号有效时，AD0～AD7上的数据将根据IO/M极性写入RAM或I/O口。

PA0～PA7: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/状态存放器的编程来选择。

PB0～PB7: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/状态存放器的编程来选择。

PC0～PC5: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和B口的控制信号线，通过对命令/状态存放器编程来选择。

INT: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那么由定时/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。工作方式8155有一个控制命令存放器和一个状态标志存放器.8155的工作方式由CPU写入控制命令存放器中的控制字来确定.8155工作方式控制字只能写入,不能读出；8155的状态标志存放器用来存放A口和B口的状态标志.状态标志存放器的地址与命令存放器的地址相同,只能读出不能写入。〔1〕定时器方式8155的定时器为14位的减法计数器,可以对输入脉冲进行减法计数,定时器由T13—T0设定时器时间长度,M2,M1设定输出方式。〔2〕方式1方式1是一种选通输入/输出方式。它把A口和B口用作数据传送,C口的局部引脚作为固定的专用应答信号,A口和B口可以通过方式控制字来设置方式1。这种方式多用于查询传送和中断传送。〔3〕方式2方式2是一种双向选通输入/输出方式.它利用A口为双向输入/输出口,C口的PC3～PC7作为专用应答线。方式2只用于端口A,在方式2下,外设可以通过端口A的8位数据线,向CPU发送数据,也可以从CPU接收数据。当接收到8155写入控制端口的控制字时,首先测试控制字的最高位,如为1,那么是方式选择控制字；如为0,那么不是方式选择控制字,而是对端口C置1/置0控制字,这是由于端口C的每一位可作为控制位来使用。MAX705是一组CMOS监控电路,能够监控电源电压,电池故障和微处理器(MPU或P)或微控制器(MCU或C)的工作状态。将常用的多项功能集成到一片8脚封装的小芯片内,与采用分立元件或单一功能芯片组合的电路相比,大大减小了系统电路的复杂性和元器件的数量,显著提高了系统可靠性和精确度,是MAXIM公司的价格低廉的微处理器监控芯片。MAX705其引图如图2-12所示。MAX705其引脚及具体功能如下：图2-12Max705引脚图。

(2)CCV:+5V电源输入。

(3)GND:地。(4)PFI:电源故障电压监控输入,低于1.25V时,PFO输出低电平。

(5)PFO:电源故障输出。

(6)WDI:监视跟踪定时器输入。假设WDI保持高电平或低电平1.6s,WDO就输出低电平。有三种情况可使内部监视跟踪定时器清零；发生复位,WDI处于三态及WDI检测到一个上升沿或下降沿。(7)RESET:复位输出。

(8)WDO:监视跟踪定时器输出。当内部监视跟踪定时器完成1.6s计数后,WDO输出低电平直到定时器被清零。CCV低于复位门限电压时,WDO也保持低电平直到CCV上升到复位门限电压以上。

MAX705具有以下几方面功能:

(1)系统上电,掉电以及供电电压降低时,产生复位输出,复位脉冲宽度的典型值为200ms,低电平有效。

(2)看门狗(Watchdog)电路输出,如果在1.6s内没有触发该电路,那么输出一个低电平信号。

(3)1.25V门限值检测器,可用于电源故障或其他外电源的监控。

(4)手动复位输入,低电平有效。具体功能的实现：①上电复位②0c51正常工作时,不断从P1.6输出脉冲信号至MAX705的WDI脚,当单片机程序"跑飞"后,P1.6不再输出脉冲信号,MAX705的WDI脚在1.6s内收不到脉冲信号,将产生复位信号。MAX705的复位脉冲输出有正脉冲和负脉冲两种方式,假设复位脉冲为负脉冲时,需要外接反相器74LS04后再连接到单片机的复位端。这时,MAX705的RESET脚变为低电平,触发单片机高优先级外部中断0,中断程序将去除中断激活标志,并迫使程序复位到入口处,使单片机复位。使用看门狗可增加抗干扰能力。单片机即使受到干扰出现死机现象,通过MAX705也可使其恢复工作。随着开关电源技术和绿色电源的飞速开展,APFC技术成为当前研究的热点,电子式开关电源技术已经成熟,而且有相当多的控制方式。对于数字式开关电源,隔离技术和抗干扰技术是至关重要的,随着电子元器件的迅速开展,光电耦合器的线性度越来越高,光电耦合器是目前在单片机和开关电源中用得最多隔离抗干扰器件。它是以光为媒介来传输电信号的器件,通常把发光器〔红外线发光二极管LED〕与受光器〔光敏半导体管〕封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线,受光器接受光线之后就产生光电流,从输出端流出,从而实现了“电—光—电〞转换。以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器,由于它具有体积小、寿命长、无触点,抗干扰能力强,输出和输入之间绝缘,单向传输信号等优点,在数字电路上获得广泛的应用。通常的光电耦合器由于它的非线性,因此在模拟电路中的应用只限于对较高频率的小信号的隔离传送。普通光耦合器只能传输数字〔开关〕信号,不适合传输模拟信号。近年来问世的线性光耦合器能够传输连续变化的模拟电压或模拟电流信号,使其应用领域大为拓宽。光耦合器的技术参数主要有发光二极管正向压降VF、正向电流IF、电流传输比CTR、输入级与输出级之间的绝缘电阻、集电极-发射极反向击穿电压V(BR)CEO、集电极-发射极饱和压降VCE(sat)。此外,在传输数字信号时还需考虑上升时间、下降时间、延迟时间和存储时间等参数。系统中，对霍尔传感器和张力检测器所检测的信号进行光电隔离。采用施密特触发器进行整波。通过输入电压的上升与下降，产生回差电压，再通过改变回差电压来实现波形的调整。本设计的显示局部由八个LED显示器组成，分为2组，其中有5个为一组，显示步长；另外3个为一组，显示转速，都为动态显示,用来显示当前电机的实际转速，LED显示原理：通常所说的LED显示器由7个发光二极管组成，因此也称之为七段LED显示器。此外，显示器中还有一个圆点型发光二极管〔即dip引脚〕，用于显示小数点。通过七段发光二极管亮暗的不同组合，可以显示多种数字、字母以及其它符号。LED显示器中的发光二极管共有两种连接方法：共阳极接法、共阴极接法。系统中我们采用共阴极接法。所谓共阴极接法，即把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。使用时公共阴极接地。这样阳极端输入高电平的段发光二极管就导通点亮，而输入低电平那么不点亮。LED的显示方式包括静态显示和动态显示。当LED显示器工作于静态显示方式时，各位的共阴极〔或共阳极〕连接在一起并接地〔或+5V〕；每位的段选线〔a-dip〕分别与一个8位的锁存器输出相连。之所以称为静态显示，是由于显示器中的各位相互独立，而且各位的显示字符一经确定，相应锁存器的输出将维持不变，直到显示另一个字符为止。也正因为如此，静态显示器的亮度都较高。静态显示方式的优点是编程容易，管理也简单，但付出的代价是占用口线资源较多。因此静态显示不适用于显示位数较多的情况。当在多位LED显示时，为了简化硬件电路，通常将所有位的段选线相应地并联在一起，由一个8位I/O口控制，形成段选线的多路复用。而各位的共阴极或共阳极分别由相应的I/O口线控制，实现各位的分时选通。LED不同位显示的时间间隔可以通过定时中断完成。如对8位LED显示器，扫描显示频率为50HZ，假假设显示一位保持1ms时间，那么显示完所有8位之后，只需8ms，于是另外12msCPU完全可以处理其它工作。上述保持1ms的时间应根据实际情况而定。不能太小，因为发光二极管从导通到发光有一定的延时，导通时间太小，发光太弱人眼无法看清。但也不能太大，因为毕竟要受限于临界闪烁频率，而且此时间越长，占用CPU时间也越多。另外，显示的位增多，也将占用大量的CPU时间，因此动态显示实质是以牺牲CPU时间换取元件和消耗的减少的。本设计采用共阴极显示器。利用7406TTL集电极开路六反相高压驱动器和7407TTL集电极开路六正相高压驱动器进行LED数码管显示。2.本局部的线路连线为把单片机系统区域中的P1.0－P1.7端口用8芯排线连接到“4X4行列式键盘〞区域中的C1－C4R1－R4端口上。这样，每个按键有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。每个按键的状态同样需变成数字量“0〞和“1〞，开关的一端〔列线〕通过电阻接VCC，而接地是通过程序输出数字“0〞实现的。通过软件程序确键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么；还要消除按键在闭合或断开时的抖动。两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地，另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和反应信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。3三菱变频器3.1三菱变频器〔FRA-540〕的特性多功能、通用型、重负载适用。1.功率范围：0.4～55KW〔3相380V，FR－A540型〕75～800KW〔3相380V，FR－A540〔L〕型〕2.采用先进磁通矢量控制方式，调速比可达1：120〔0.5-60Hz〕3.可拆卸式风扇和接线端子，维护方便。4.柔性PWM，实现更低噪音运行。5.内置RS485通信口，并可支持各种常用的现场。6.PID等多种功能适合各种应用场合。如图3-1所示三菱变频器的主要端子。图3-1三菱变频器的端子接线图3.2回路端子说明如表3-1,表3-2所示表3-1主回路端子说明端子记号端子名称说明R,S,T交流电源输入连接工频电源。当使用高功率因数转换器时，确保这些端子不连接(FR-HC)。U,V,W变频器输出接三相鼠笼电机。R1,S1控制回路电源与交流电源端子R,S连接。在保持异常显示和异常输出时或当使用高功率因数转换器时(FR-HC)时，请拆下R－R1和S-S1之间的短路片，并提供外部电源到此端子。P,PR连接制动电阻器拆开端子PR-PX之间的短路片，在P-PR之间连接选件制动电阻器(FR-ABR)。P,N连接制动单元连接选件FR-BU型制动单元或电源再生单元(FR-RC)或高功率因数转换器(FR-HC)。P,P1连接改善功率因数DC电抗器拆开端子P-P1间的短路片，连接选件改善功率因数用电抗器(FR-BEL。PR,PX连接内部制动回路用短路片将PX-PR间短路时(出厂设定)内部制动回路便生效(7.5K以下装有)。接地变频器外壳接地用，必须接大地。表3-2控制回路端子说明类型端子记号端子名称说明输入信号启动接点功能设定STF正转启动STF信号处于ON便正转，处于OFF便停止。程序运行模式时为程序运行开始信号,〔ON开始，OFF静止〕。当STF和STR信号同时处于ON时,相当于给出停止指令。STR反转启动STR信号ON为逆转，OFF为停止。STOP启动自保持选择使STOP信号处于ON,可以选择启动信号自保持。RH、RM、RL多段速度选择用RH,RM和RL信号的组合可以选择多段速度。输入端子功能选(Pr.180到Pr.186)用于改变端子功能。JOG点动模式选择JOG信号ON时选择点动运行〔出厂设定〕。用启动信号〔STF和STR〕可以点动运行。RT第2加/减速时间选择RT信号处于ON时选择第2加减速时间。设定了[第2力矩提升][第2V/F(基底频率)]时，也可以用RT信号处于ON时选择这些功能。MRS输出停止MRS信号为ON〔20ms以上〕时，变频器输出停止。用电磁制动停止电机时，用于断开变频器的输出。RES复位用于解除保护回路动作的保持状态。使端子RES信号处于ON在0.1秒以上,然后断开。AU电流输入选择只在端子AU信号处于ON时，变频器才可用直流4-20mA作为频率设定信号。输入端子功能选(Pr.180到Pr.186)用于改变端子功能。CS瞬停电再启动选择CS信号预先处于ON，瞬时停电再恢复时变频器便可自动启动。但用这种运行必须设定有关参数，因为出厂时设定为不能再启动。SD公共输入端子〔漏型〕接点输入端子和FM端子的公共端。直流24V,0.1A(PC端子)电源的输出公共端.PC直流24V电源和外部晶体管公共端当连接晶体管输出〔集电极开路输出〕，例如可编程控制器时，将晶体管输出用的外部电源公共端接到这个端子时,可以防止因漏电引起的误动作,这端子可用于直流24V,0.1A电源输出。中选择源型时，这端子作为接点输入的公共端。模拟频率设定10E频率设定用电源10VDC,容许负荷电流10mA按出厂设定状态连接频率设定电位器时,与端子10连接。当连接到10E时,请改变端子2的输入规格。105VDC,容许负荷电流10mA2频率设定(电压)输入0～5VDC(或0～10VDC)时5V(10VDC)对应于为最大输出频率。输入输出成比例。用参数单元进行输入直流0～5V(出厂设定)和0～10VDC的切换。输入阻抗10KΩ,容许最大电压为直流20V。4频率设定(电流)C4～20mA,20mA为最大输出频率,输入,输出成比例.只在端子AU信号处于ON时,该输入信号有效,输入阻抗250Ω,容许最大电流为30mA。1辅助频率设定输入0～±5VDC或0～±10VDC时,端子2或4的频率设定信号与这个信号相加。用参数单元进行输入0～±5VDC或0～±10VDC(出厂设定)的切换。输入阻抗10KΩ,容许电压±20VDC。5频率设定公共端频率设定信号(端子2,1或4)和模拟输出端子AM的公共端子。请不要接大地。输出信号接点A，B，C异常输出指示变频器因保护功能动作而输出停止的转换接点.AC200V0.3A,30VDC0.3A,异常时:B-C间不导通(A-C间导通),正常时:B-C间导通(A-C间不导通)输出端子的功能选择通过(Pr.190到Pr.195)改变端子集电极开路RUN变频器正在运行变频器输出频率为启动频率(出厂时为0.5Hz,可变更)以上时为低电平,正在停止或正在直流制动时为高电平*2。容许负荷为DC24V,0.1A。SU频率到达输出频率到达设定频率的±10%(出厂设定,可变更)时为低电平,正在加/减速或停止时为高电平*2。容许负荷为DC24V,0.1A。OL过负荷报警当失速保护功能动作时为低电平,失速保护解除时为高电平*2。容许负荷为DC24V,0.1A。IPF瞬时停电FU频率检测SE集电极开路输出公共端端子RUN,SU,OL,IPF,FU的公共端子脉冲FM指示仪表用可以从16种监示工程中选一种作为输出*3,例如输出频率,输出信号与监示工程的大小成比例出厂设定的输出工程:频率容许负荷电流0.001A60Hz时1440脉冲/s模拟AM模拟信号输出通讯RS1485PU接口通过操作面板的接口,进行RS-485通迅·遵守标准:EIARS-485标准·通讯方式:多任务通信·通迅速率:最大:19200bps·最长距离:500m图3-2是三菱变频器的频率设定输入端子。一般情况下，端子2为主频率设定信号输入端子，端子1为辅助信号输入端子。而当内部功能选择具有超调功能时，端子1〔或4〕就变成主频设定端子，而端子2变为超调信号输入端子，是端子1信号的50%～150%。即当端子1为某一信号时，端子2信号以0～±5V(或0～±10V)范围内变化，可使输出频率在端子1信号的根底上变化50%～150%。图3-2FRA-540变频器频率设定输入端子本系统中，通过变频器的回馈的频率变换，从而实现变频调速。4染整机控制系统的实现在对电机的控制中，控制系统可分为开环系统和闭环系统两类。开环控制比拟简单，能满足一般的控制要求；闭环控制系统那么用于有精度要求的控制。在电动机控制中，这些精度包括：电动机本身的精度要求，如角度和转速；执行机构的精度要求，如线位移和角位移。要实现对这些物理量的精确控制，就必须通过高精度的检测传感器对这些物理量进行检测，将检测结果转换为数字量，反应给单片机。通过单片机对这些数据进行处理，处理的结果作为控制量对电动机进行控制，从而实现了闭环控制。本系统中我们采用了闭环控制，为了精确校正电机的转速，我们利用速度检测仪器霍尔传感器检测电机的转速，将检测值以频率的形式反应到80c51的计数器0中。单片机根据反应值调用事先写好的程序来处理数据，调节脉冲的输出频率，从而使电机按我们的要求稳速运行。同时，利用显通过可以直观的显示步速、步长，使我们更好的控制电机的速度，使之到达我们所期望的范围。5软件设计主程序置T1为定时器，T0为计置T1为定时器，T0为计数器，设工作方式1T1定时时间50ms,T0从0开始记数启动T1定时，启动T0计数停止T0记数计数值存入50H与#2πr/m乘结果存入52H调用调整子程序调用显示子程序定时时间=1sT1定时时间=50ms返回开始NYNY调用子程序AA←〔52H〕进位清零A减1调D/A转换子程序与〔53H〕相比拟A减〔53H〕54H←A返回进位=1？A加1不等相等YN显示子程序：待显字符存储子程序进位=1？进位=1？A←〔52H〕，B←#60，R0←〔52H〕A乘BB←#10A除以B79H←BB←#107AH,7BH,7CH,7DH,7EH清零调用显示局部子程序7EH←AA加〔7EH〕A←BA除以BA←〔52H〕，B←#1052H←R0A除以B78H←B进位=1？进位清零，〔7DH〕加1进位清零，〔7CH〕加1进位清零，〔7BH〕加1进位清零，〔7AH〕加1进位=1？进位=1？NYNYNYYN显示局部子程序取显示字符的段选码取显示字符的段选码8155初始化R0←缓冲器末位地址，R2←#01HA←位选码段选码口←段选码A←待选字符调整指针位选码地址调整返回8位显示完位选码口←位选码NY预值子程序R2R2←#04H，R3←#01H53H←#0H结果存入53H延迟10ms去抖动发全0行描码，列线置1从第0行扫描A与R3相加有间按下？识别有键按下？找到行号？返回进行下一行扫描NYNYYNYND/A转换子程序赋地址指针赋地址指针A←〔54H〕送数据到0832返回5.2程序编程设定布轮的转轴半径为r，电机旋转一周产生m个脉冲。主程序：置T0为计数器，T1为定时器；T0，T1选择工作方式1，T1定时时间为50ms，X=65536-50000=15536=3CB0H〔TL1〕=0BH，〔TH1〕=3CHORG0000HAJMPMAINORG0003HAJMPINTMOV40H,#20MOVTMOD,#13HMOVTL1,#0B0HMOVTH1,#3CHMOVTL0,#0MOVTH0,#0MOVIE,#81HSETBTR0SETBTR1L2:JBCTF1,L1SJMPL2L1:MOVTL1,#0BHMOVTH1,#3CHDJNZ40H,L2CLRTR0MOV50H,TL0MOV51H,TH0MOVA,50HMOVB,2∏R/MMULABMOV51H,AACALLDISPLACALLAJUST调整子程序AJUST：CLRCMOVA,52HCJNEA,53H,L3JMPL5L3:JCL4SUBA，JMPL5L4：JMPL5L5：MOV54H,AACALLTRATERET显示程序：布速存储单元为78H-7