基于单片机多功能工业控制平台设计论文

自20世纪80年代初期诞生至今，工业控制软件已有20年的发展历史。工业控制与上位机软件相结合，是随着PC机的兴起而不断发展的。工业控制与上位机软件经济效益。2000年“九五”国家科技攻关计划项目“大型骨干石化生产系统控制及2系统设计2.2开发设计思路2.3系统方框图步进电机继电器单片机MSP430系列单片机是美国德州仪器(TI)1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器(MixedSignalProcessor)。称之为混合信号处理器，主要是由于其针对实际应用需求，把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在MSP430系列是一个16位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机，在1996年问世，由于它具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活的开开始阶段从1996年推出MSP430系列开始到2000年初，这个阶段首先推出有33X、32X、31X等几个系列，而后于2000年初又推出了11X、11X12000年推出了11X/11X1系列。这个系列采用20脚封装，内存容量、片足够的I/0引脚等，只有33X系列才具备。33X系列价格较高，比较适合于较为复杂的应用系统。当用户设计需要更多考虑成本时，33X并不一定是最适合的。而片内高精度A/D转换器又只有32X系列才有。寻找突破，引入Flash技术随着Flash技术的迅速发展，TI公司也将这一技术引入MSP430系列中。在2000年7月推出F13X/F14X系列，在2001年7月到2002年又相继推出F41X、F43X、F44X这些全部是Flash型单F41X单片机是目前应用比较广的单片机，它有48个I/0口，96段LCD驱动。F43X、F44X系列是在13X、14X的基础上，增加了液晶驱动器，将驱动LCD的段数由3XX系列的最多120段增加到160段。并且相应地调整了都表现出较明显的优点。这是TI公司推出具有Flash扫描技术的廉价开发工具MSP-FET430X110,将国际上先进的JTAG技术和功能扩展打下了良好的基础。于是TI公司在2002年底和2003年期间又陆续3.3MSP430单片机的特点令集(RISC)结构，具有丰富的寻址方式(7种源操作数寻址、4种目的操作125ns的指令周期。16位的数据宽度、125ns的指令周期以及多功能的硬件有着显著的不同。在系统中共有一种活动模式(AM)和五种低功耗模式 (LPMO~LPM4)。在等待方式下，耗电为0.7uA,在节电方式下，最低可达-40~+85摄氏度，所设计的产品适合用于工业环境下。16.A/D转换器(10位或更高精度)。首先，89C51单片机是8位单片机。其指令是采用的被称为“CISC”的复杂指令集，共具有111条指令。而MSP430单片机是16位的单片机，采用MSP430F4xx基于闪存的MCU提供1.8V至3.6V工作电压、高达60kB的MSP430F2xx基于闪存的MCU提供1.8V至3.6V工作电压、掉电复位及16MIP(带有基本时钟)。达60kB和8MIP(带有基本时钟)。3.6开发环境及程序下载project中的options的xlink3.由于430支持汇编语言和C语言两种语言，因此可以在一个工程文件中同5.在线调试时，不能将58管脚(复位/非屏蔽中断)外部变高，否则，会强制3.7MSP430F149单片机的功能介绍16个中断源，还可以直接利用P口的输入输出寄存器，直接对外进行通信。因初始化初始化定各P口功能用P口给电容充电开始放电至捕获电压定时器开始定时比较器开始工作读捕获时间计算时间图3-2定时器及数模转换3.7.3时钟模块板中有一个测试程序是实现通过RS202与计算机超级终端串行口相连的测试程决定，以后类推。而调整位取“O”还是“1”,取决于当前的分频因子与需要的分频因子的差距，如果大于0.5取“1”,如果小于0.5取“O”。3.7.5比较器模块3.7.6模数转换模块选择通道模式，参考电平选择通道模式，参考电平时钟源，分频因子下次转换转换结束写结束采样控制，开始转换加信号，开始延时到采样结束图3-3模数转换模块按键接口按键接口3.3V电源晶振电路下面将分模块介绍各模块原理(标示见原理图)及调试程序和结果：外存和考虑到单片机有时需要实时时钟和外存，因此本设计加了一个8563实时时由于本设计中只有一个片外存储，因此其芯片地址为1010000,8563的读的芯片地址为1010011,写地址为1010010,关于I2C总线的帧结构为：3.7.7485和232通讯模块电平驱动电平驱动电平转换计算机的串口电平反向发送的通讯口超级终输出口接收发送进入中断，发送字符调试结果可以看出发送的正确性，也可以看出用4.1直流电机的控制部分图4-1L298N芯片脚图L298N的引脚9为LOGICSUPPLYVOLTAGEVss,即逻辑供应电压。引脚4为它的引脚2,3,13,14为L298N芯片输入到电动机的输出端，其中引脚2和14也可控制一个直流电动机。引脚6和11脚为电动电机运行情况HHL正转HLHH同IN2(IN4)同IN1(IN3)快速停止LXX3.逻辑部分工作电流Iss:≤36mA7.工作温度：-25℃~+130℃之间可分别接电动机，本实验装置我们选用驱动一台电动机。5,7,10,12脚接输入控制电平，控制电机的正反转。EnA,En4.1.2直流电机驱动电路原理机器人无法借助循环处理实现PWM,需要通过中断处理方式实现。设计靠的是国硅通用半导体公司(SiliconGeneral)推出SG3525。SG3525是用于驱动N沟工业品、民品三个等级。下面我们对SG3525特点、引脚功能、电气参数、工作过输出电感线圈的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比使有提高，是目前比较理想的新型控制器。SG3525引脚功能及特点简介其原理图123456789AA1.Inv.input(引脚1):误差放大器反向输入端。在闭环系统中，该引脚接反馈信号。在开环系统中，该端与补偿信号输入端(引脚9)相连，可构成跟随2.Noninv.input(引脚2):误差放大器同向输入端。在闭环系统和开环系统中，该端接给定信号。根据需要，在该端与补偿信号输入端(引脚9)之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型的调节器。3.Sync(引脚3):振荡器外接同步信号输入端。该端接外部同步脉冲信号可实现与外电路同步。4.0SC.0utput(引脚4):振荡器输出端。5.CT(引脚5):振荡器定时电容接入端。6.RT(引脚6):振荡器定时电阻接入端。欠电压欠电压言基准电源言RSG3525A输出级7.Discharge(引脚7):振荡器放电端。该端与引脚5之间外接一只放电电阻，构成放电回路。8.Soft-Start(引脚8):软启动电容接入端。该端通常接一只5的软启动电9.Compensation(引脚9):PWM比较器补偿信号输入端。在该端与引脚2之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型调节器。10.Shutdown(引脚10):外部关断信号输入端。该端接高电平时控制器输出被禁止。该端可与保护电路相连，以实现故障保护。11.0utputA(引脚11):输出端A。引脚11和引脚14是两路互补输出端。12.Ground(引脚12):信号地。14.0utputB(引脚14):输出端B。引脚14和引脚11是两路互补输出端。15.Vcc(引脚15):偏置电源接入端。(10)双路输出(灌电流/拉电流):mA(峰值)。动接入端(引脚8)上通常接一个5的软启动电容。上电过程中，由于电容两端禁止SG3525的输出，同时，软启动电容将开始放电。如果该高电平持续，软启引脚不能悬空，应通过接地电阻可靠接地，以防止外部干扰信号耦合而影SG3525的正常工作。欠电压锁定功能同样作用于输出级和软启动电路。如果输入电压过低，在SG3525的输出被关断同时，软启动电容将开始放电。此外，SG3525还具有以下功能，即无论因为什么原因造成PWM脉冲中止，输出都将被中止，直到下一个时钟信号到来，PWM琐存器才被复位。4.1.4控制直流电机程序设计流程4.2步进电机的控制部分图4-6步进电机驱动电路原理2.步进电机的驱动电路返回第一步正转0111返回1011返回1101返回1110返回1110返回1101返回1011返回0111返回一CNm83NE555D527418脚：外接电源VCC,双极型时基电路VCC的范围是4.5~16V,CMOS型时基电路VCC的范围为3~18V,一般用5V。图4-8555定时器组成框图在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为表4-3555定时器的功能表0XX0导通0导通111不变555定时器的应用1.构成多谐振荡器用555定时器构成多谐振荡器的电路和工作波形如图4-9所示2.多谐振荡器电路和工作波形接通电源后，假定Vo截止，电容C充电。充电回路是VCC—R1—R2—C—地，Vo按指数规律上升，当Vc到2/3VCC端电平大于2/3VCC),输出Vo翻转为低电下降，当Vc下降到1/3VCC平小于1/3VCC转为高电平，放电管T截止，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡，经分析可得：输出高电平时间tph=0.7(R₁+R₂)C输出低电平时间tpL=0.7R₂C振荡周期T=tpn+tpL=0.7(R₁+2R₂)C输出方波的占空比4.2.3控制步进电机的程序设计流程图4-11继电器控制部分电路原理图5.1VB6.0软件的介绍Visualbasic是在Basic语言的基础上发展起来的，因此它有Basic语言Basic相对于其他的计算机编程语言来最初由美国计算机科学家Johnkemeny和ThomasKurtz设计，诞生于1964年，迄今为止经历了40多年。其间经历了GW-Basic、TrueBasic、TurboBasic、QuickBasicC等很多版本。随着Windows的流行，微软的工程师们着眼于未来在改进QuickBasic的基础上开发了VisualBasic的第一个版本。其后，VisualBasic1.0以后，于1992年、1993年、1995年、1997年、1998年接连发布了VisualBasic2.0、3.0、4.0、5.0、6.0版本。VisualBasic是一种可视化的、面向对象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言，可用于开发Windows环境下的各类应用程序。与传统程序化设计语言相比，VisualBasic提供了可视化象的属性之后，VisualBasic会自动产生界面代码，从VisualBasic4.0以后的版本都支持面向对象的程序设计，但它与一般的和描述每个对象的程序代码，而是用工具把它们画在界面上，由VisualBasicVisualBasic由于是在QuickBasic的基础上发展而来的，所以具有高级解翻译成计算机可以识别的机器指令，并判断每个语句的语法错误。在设计