计算机控制实验指导2024

试验一工业依次限制器

•试验目的

(1)了解工业依次限制的一般状况；

(2)驾驭工业依次限制程序的设计方法；

•试验内容

编写注塑机的限制程序，实现如下工艺要求

工序名称动作转移条件

待机无P3.0=0

合模P1.0=0P3.1二0

注射P1.1=0P3.2=0

加热P1.2=0延时10秒

开模Pl.3=()P3.3=0

顶进Pl.4=0P3.4=0

顶退Pl.5=0P3.5=0

1、预备学问

工业限制中的依次限制以开关量进行限制的，如机械手、生产线、装配线等，它按依次

有规律地完成规定的动作，每个动作称为一个工序，推断工序的终结的条件是反馈和延时,

条件满意则进行工序转移，起先下一个动作的执行。

2、试验步骤

顶退到位

<TEXT>

K5P3.7/RD

P3.6/VMRP\6

15_

■OO-P3.5mP-5

顶进到位P3.4/TDP'4

<TEXT>P3.3/INT1P\3

P3.2/INTDP*2

•1

K4P3.1/TXDp,1

I-----11P3.0/RXDP'.O

OO-

开模到位P2.7/A15

<TEXT>ifcP2.6/A14

P2.5/A13EA

K3P2.4/A12ALE

i-P2.3/A11PSEN

P2.2/A10

注射到位t-P2.1/A9

<TEXT>P2.0/A8

£」

K2ifcP0.7/AD7R5T

P0.6/AD6

FP0.5/AD5

0爸模到o位-

P0.4/AD4

<TEXT>P0.3/AD3XTA.2

K1P0.2/AD2

P0.1/AD1

OO-t-PO.O/ADOXTA-1*

启动挪H

<TEXT>AT89C51

♦TEXT#

在Proteus环境下画出依次限制器的试验电路，将单片机的P1口接LED进行动作显示,

将P3口接按键开关作为条件反馈的模拟。在Keil环境下输入程序并编译生成HEX文件，然

后下载到单片机上，进行调试。

•试验报告

(1)整理好试验程序。

(2)为什么I/O口一般要运用负逻辑。

参考程序TH0=lime»8;TL0=lime;TR0=l;

^include<reg51.h>state=0;

^definetime65536-10000for(;;)

unsignedinttimcO,timel;(

charstate;P3=0xff;

sbitDoutl=Pl*0;switch(state)

sbitDout2=Pl1;(

sbitDout3=Pl2;case0:Light=0;

sbitDout4=Pl"3;if(!TinO)(state=l;Light=l：}

sbitDout5=Pr4;break：

sbitDout6=Pl"5;case1:Doutl=0;

sbitLight=Pl7;if(!Tinl){state=2;Doutl=l;}

break;

sbitTinO=P3'0;case2:Dout2=0;

sbitTini=P3*1;if(!Tin2){state=3;Dout2=l;timel=10;}

sbitTin2=P3'2;break;

sbitTin4=P3*3;case3:Dout3=0;

sbitTin5=P3"4;if(timcl==0){statc=4;Dout3=l;}

sbitTin6=P3"5;break：

case4:Dout4=0;

voidtimer()interrupt1if(!Tin4)(state=5;Dout4=l;}

|break：

THO=time»8;TLO=time;case5:Dout5=0;

if(time0++>100)if(!Tin5)(state=6;Dout5=l;}

(break;

time0=0;case6:Dout6=0;

if(timel>0)timel—;if(!Tin6){state=0;Dout6=l;}

)break;

)}

voidmain(void))

()

IE0x82;TM0D=0xll;

试验二步进电机限制

•试验目的

(1)了解步进电机限制的基本原理;

(2)驾驭步进电机转动的编程方法;

•试验内容

设计四相步进电机的单片机限制电路，并编写步进电机的正反转程序，实现转速限制和

正反转限制。用P3.7做转向限制，为1则正转，为()贝!反转；P3.6做启停限制，为1则起

先转动，为0则停止转动，

1.预备学问

步进电机驱动原理是通过对它每相线圈中的电流的依次切换来使其做步进式旋转的，切

换次序限制转向，切换间隔限制转速。

四相八拍步进电机的通电方式(1电平有效)为：A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A-o

四相八拍步进电机运行的验证电路如卜.：

A

SW1

SW-SPDT

SW2

SW-SPDT

SW3

SW-SPDT

SW4

SW-SPDT

试验三数据采集与显示

•试验目的

(1)驾驭A/D转换与单片机的接口方法；

(2)驾驭A/D芯片TLC549的编程方法；

(3)驾驭数据采集程序的设计方法；

•试验内容

利用试验开发装置上的TLC549做A/D转换器，对电位器供应的模拟电压信号进行定时

采样，结果在数码管上进行显示。

1、I/O地址

A/D转换芯片TLC549

CLKP1.5时钟位

DATPl.7数据位

CSPl.6选片位

2、试验线路

将TLC549的CLK接P1.5、DAT接P1.7、CS接P1.6,将模拟电压输入端连到电位器的

电压输出端，并接万用表进行输入电压测量。

A

U1

P3.5/T1

P3.4/TD

而

P3.2/INT

P3.1/TXD

P30/RJO

P2.7/A15

P2.6/AM

P2&AJ3

P2.4/AQ

P2.3/A11

P2.2/A10

P21K

P2QW

31

R$TPO7/AD7等

PO6/AD6

P05/AD5

3r

P04/AM=I

XTAL2P03/AIB=f

P02/AD2

PO1/AD1

P0.0/AD0

3、试验步骤

在PC机输入源程序尹汇编，然后下载到单片机上，进行调试。

调整电位器，电压从0V到5V改变，记录数码管的显示数值。记录到表中。

输入电压v00.511.522.533.544.55

A/D结果

显示电压V

在此基础上增加数码管或LCD进行参数的显示。

•试验报告

(1)整理好试验程序和试验记录,进行数据处理分析并做图。

(2)数据采集中，如何实现精确的定时数据采集？

(3)数码管动态扫描显示程序设计中，显示刷新的时间如何确定？

^include<reg52.h>voiddelay(uintt)

tJdefineucharunsignedcharI

#defineuintunsignedintwhile(t-);

sbitDAT=Pr7;)

sbitCS=P1*6;

sbitCLK=Pr5;

voidmain()

ucharTLC549ADC(void)(

(ucharx,m;

uchari,x;uinty;

CLK=O;DAT=1;CS=O;whi1o(1)

for(i=0;i<8;i++)(

(delay(10000);

CLK=1;x=TLC549ADC();

x«=l;y=x*50;m=y»8;

if(DAT==l)x++;x=m%10+(m/10)*16;

CLK=O;Pl=x;

})

CS=1;)

return(x);

}

试验四数字PID限制器

•试验目的

(1)了解工业过程限制的一般状况；

(2)驾驭数字PI1)限制器程序设计方法;

•试验内容

设计单片机限制电路,其中A/D用TLC549、D/A用TLC5片机并编写数字PI限制器程

序，对一阶惯性对象进行限制，要求采样周期100毫秒，对设定值和被控量进行实时显示。

PID采纳增量式，定点计算，输入要漉波，输出要限幅。

请大家将设定值、测量值、限制量修改为电压显示，精度为0.1伏：

U1

>XTAL1PO.O/AOO

PO.1/AD1

PO.2/AD2

18

XTAL2PO.3/AD3

P0.4/AD4

PO.5/AD5

PO.6/AD6

9

RSTPO.7/AD7

P2.O/A8U2

P2.1/A9

6

P22/A10SDOAJN

29言

PSENP23/A11CSREF+

EZALER2.4/A12SCLKREF.

31

EAP2.5/A13

P26/A14

P27/A15

1

-

2

-P1.0P3.0/RXDU3

3P1.1R.VTXD

-2

4P1.2P3.2/INT0SCLKOUT

-133

5P1.3P3.3/INT1CSREFIN

-14

6

-P1.4P3.4ZT0行DIN

7

-P1.5P3.5/T1DOUT

8P1.6P36WR

一77TLCM15C(L)P

P1.7P37/RD

<TEXT>

ATS9c51

<TEXT>

♦2.5v

1、预备学问

限制系统软件的设计，一般必需有严格的时间限制，故必需基于定时中断进行设计，在

中断中运行实时性要求的程序，如A/D采样程序、PID限制程序、D/A输出程序、数裆管显

示刷新程序和键盘扫描程序等。在主程序中进行一些实时性要求低的程序，如打印程序、数

据输入程序等。

2、试验步骤

从D/A输出点接一个一阶惯性对象，将对象输出接A/D输入点。

在PC机输入源程序尹汇编，然后下载到单片机上，进行调试。

在此基础上增加数码管或LCD进行参数的显示。

•试验报告

(1)整理好试验程序,

(2)总结比例参数P积分参数I和采样周期对限制系统性能的影响。

#include<reg52.h>#defineki3

#defineucharunsignedchar#definekp80

#dcfincuintunsignedint#dcfinck10

sbilADAT=P2A2;#defineTIM-10000

sbitACS=P2A3;inte0,el,e2,y,r,u,s;

sbitACLK=P2A4;voidPID()interrupt3

{

ucharTLC549(void)TH1=TIM»8；TL1=TIM&OXFF;

(r=(30*255)/50;

uchari,x；y=TLC549();

ACLK=O;ADAT=1;ACS=O;e1=eO;eO=r-y;

for(i=0;i<8;i++)u+=c0*ki+(e0-el)*kp:

{if(u>IO23*k)u=1023*k;

ACLK=1;if(u<0)u=0;

x«=I;s=u/k;

if(ADAT==l)x++；TLC5615(s);

ACLK=O;

I

ACS=1;voidmain()

return(x);(

)IE=Ox88;TMOD=OXll;

TH1=TIM»8;

sbitDDAT=P3A4;TL1=TIM&OXFF;TR1=1;

sbitDCS=P3人3;whilc(l);

sbilDCLK=P3A2;

voidTLC5615(uintj)

]

uchari;

DCLK=0;DCS=0;

j=j«6；

for(i=0;i<12;i++)

{

j=j«l;DDAT=CY;

DCLK=0;DCLK=I;

DCLK=0;DCS=1;

试验五直流伺服电机角度限制

•试验目的

(3)了解直流伺幅电机限制的一般状况；

(4)驾驭数字PID限制器程序设计方法；

•试验内容

设计单片机限制电路,其中A/D用TLC549、D/A用TLC5片5,并编写数字PI限制器程

序，对直流伺幅电机进行限制，要求采样周期100亳秒，对设定值和被控量进行实时显示。

PID采纳增量式，定点计算，输入要漉波，输出要限幅。

请大家将设定值、测量值、限制量修改为电压显示，限制范围TOO度〜+100度：

参考的模拟限制接口电路如下，请用单片机限制电路实现如下的直流电机角度限制。

1.预备学问

限制系统软件的设计，一般必需有严格的时间限制，故必需基于定时中断进行设计，在

中断中运行实时性要求的程序，如A/D采样程序、PID限制程序、D/A输出程序、数四管显

示刷新程序和键盘扫描程序等。在主程序中进行一些实时性要求低的程序，如打印程序、数

据输入程序等。

2.试验步骤

从D/A输出的。〜5V电压通过模拟电路变为型0V电压，在通过功率放大驱动直流电动

机，将位置反馈0〜5V电压接A/D输入点进行角度检测.

在PC机输入源程序尹汇编，然后下载到单片机上，进行调试。

在此基础上增加数码管或LCD进行参数的显示。

•试验报告

(1)整理好试验程序，

(2)总结比例参数P积分参数I和采样周期对限制系统性能的影响。

#includc<rcg52.h>#dcfinckd2

#deflneucharunsignedchar#definekp90

#defineuintunsignedint#definek10

sbitADAT=P2A2;