基于C8051的运动控制卡研制和应用
基于C8051F020单片机和SJA1000控制器实现深海测控系统的设计
基于C8051F020单片机和SJA1000控制器实现深海测控系统的设计1、引言为了开发海洋资源,人类必须首先了解海底环境。
然而,海底环境十分复杂,对海底探测的要求很高,深海环境下需要采集的参数比较多,包括深度、温度、盐度、PH值、溶解氧及各种化学元素等。
深海测控系统工作时需要接收来自甲板控制中心的命令,同时要将采集到的数据反送到甲板控制中心,二者之间的最大通信距离大于5km,因此,它们之间的通信要求很高。
CAN 总线与一般的通信总线相比,它的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。
CAN的直接通信距离最远可达10km(速率在5kb/s以下),报文采用短帧结构,传输时间短,受干扰概率低,保证了数据出错率极低。
为此,采用CAN总线作为通信方式。
2、深海测控系统的基本组成深海测控模块由二大部分组成:测控子模块和通信子模块。
测控子模块的主要功能是根据甲板控制中心的命令启动系统并完成参数提取、转换、数据处理、存储及发送等操作。
通信子模块的功能是完成甲板与水下测控系统的通信。
测控子模块以Cygnal公司的C8051F020型单片机为核心,扩展信号调理电路及与CAN 总线的接口。
通信子模块是Philips公司的SJA1000型CAN控制器。
2.1 测控子模块深海测控子模块由微控制器系统和I/O系统组成。
微控制器是Cygnal公司的C8051F020型单片机。
C8051F020采用CIP-51型微控制器内核及流水线指令结构,70%的指令执行时间为1个或2个系统时钟周期,峰值速度达到25MI/s,能满足深海环境下多路数据的快速采集与分析。
C8051F020型单片机内部集成1个12位8通道带可编程增益放大器的A/D转换器和1个8位8通道A/D转换器,能满足深海多路环境参数采集;2路12位电压输出D/A转换器;16位可编程定时/计数器阵列PCA可用于输出PWM以控制步进电机的运转;64个耐5V电压的通用I/O口可控制开关器件的启动和停止。
基于单片机C8051F的智能温控系统的设计与实现
基于单片机C8051F的智能温控系统的设计与实现.txt“我羡慕内些老人羡慕他们手牵手一直走到最后。
━交话费的时候,才发现自己的话那么值钱。
·490·计算机测量与控制.2009.17(3)Computer Measurement & Control 控制技术中华测控网收稿日期:2008-07-27; 修回日期:2008-08-30。
基金项目:西北工业大学创新实验室资助项目(07031)作者简介:赵跃齐(1983-),在读研究生,主要从事计算机测控技术方向的研究。
马瑞卿(1963-),教授,博士,主要从事电机智能控制技术方向的研究。
文章编号:1671-4598(2009)03-0490-02 中图分类号:TP274·5文献标识码:A基于单片机C8051F的智能温控系统的设计与实现赵跃齐,马瑞卿,梁贵毅,曾重,梁波(西北工业大学自动化学院,陕西西安710072)摘要:随着自动化水平的不断提高,工业现场对温度的控制越来越高,设计了一种适用于现代工业现场的实时高精度温度监控系统;采用单片机C8051F020和PC机相结合,具有数据采集、数据显示、数据通信及数据存储等功能,通过RS485总线和上位机相连,上位机可以通过软件对系统进行设置和控制,系统同时通过液晶模块实时显示监测到的温度和万年历;试验证明,本系统具有一定的实时高精度性能,有着很强的推广价值。
关键词:单片机;智能温控;液晶模块;上位机Design and Realization of Intelligent Temperature Control SystemBased on C8051F MicrocontrollersZhao Yueqi, Ma Ruiqing, Liang Guiyi, Zeng Zhong, Liang Bo(Automation College, Northwestern Polytechnical University, Xi an 710072, China) Abstract:With the continuous improvement of automated level, the requirements for temperature control is more and more high in in-dustry scene. This article develops a temperature control system, which can suit to modern industry, use single chip computer C8051F020and personal computer together, have the functions of data acquisition, data display, data communication and data storage. implementedthrough RS485 connect to host conputer, the host computer can use software to control and setting the system , at the same time, the sys-tem can display the temperature and calendar by LCD module in time. The practical results has proved that this system has high precisionand worthy of using abroad.Key words:microcontrollers; intelligent temperature control; LCD module; host computer0 引言现代工业技术的自动化程度在不断提高。
C8051F040在基于CAN总线的分布式测控系统中的应用
C8051F040 在基于 CAN 总线的分布式测控系统中的应用 摘要生产的单片机 8051040 是代表8位单片机发展方向的高速 25 混 合信号系统级芯片它不仅集成了一般测控系统需要的外设,而且集成了很 有发展前景的现场总线—总线控制器,文中对该芯片中的控制器结构作了 分析,并给出了在分布式测控系统中使用该芯片的智能节点的硬件、软件 设计方案。
关键词 8051040;总线;分布式;测控节点1 概述分布式在线测控系统是由多个面向设备的、以MCU为核心的智 能处理单元和多个并行运行且具有不同监测和故障诊断功能的微机构成 的。
该系统采取分治的设计思想 交给设备层的智能处理单元去完成 诊断。
分布式测控系统设计均应考虑各个节点之间的通信问题 网络的选取对系统性能有很大影响。
国内已开展了基于现场总线的在线测控系统的研究 并利用CAN 因为通信 它将数据采集以及部分数据处理任务 而监测诊断层主要负责监视和故障总线实现设备层的检测处理、单元间的通信以及与上层监测主机的通信。
CAN总线就是一种支持分布式实时控制系统的串行通信局域网络 总线。
它的主要特点如下●任一个节点均可在任一时刻主动向网络上的其它 节点发送数据,而从不分主从,因此, 通信比较灵活;●节点可分为不同的优先 级,可以满足不同的实时要求;●采用非破坏性总线仲裁,当两节点同时向总 线发送信息时,优先级低的节点主动停止数据发送 而优先级高的节点可不受影响地继续发送数据; ●通信距离最远可达10km,通信最高速率 可达1Mbps 每帧数据的有效字节数为8,因此,可保证很短的传输时间,而且实时性强,受干扰的概率低;范文先生网收集整理 ●每帧数 据都含有CRC循环冗余校验及其它校验措施,因而数据出错率很低; ● CAN总线节点在严重错误的情况下,可自动切断与总线的联系,以使总 线上的其它操作不受影响。
目前,CAN总线协议以其可靠性高、实时性好以及独特的设计已经 成为总线通信网络的首选 国内目前使用较广的是PHILIPS生产的SJA1000、82C200等独立的CAN控制器,由于这种独立 的控制器限制了测控节点的集成度,因此,很多微处理器生产厂家已经开 始生产内部集成有CAN控制器的MCU。
基于C8051单片机的步进电机控制系统_孙健
图5 两层组网模式3 结束语采用无线技术组建小区无线电表采集系统具有很大的优势,大大降低了系统构造成本,尤其是采用电池供电,给安装带了很大的灵活性。
本系统的总体特点是成本低、功耗低、稳定可靠,且易于实现,具有良好的理论价值与实用价值。
参考文献[1](DL/T698 1999)低压电力用户集中抄表系统技术条件[S].[2]孙利民,李建中等.无线传感器网络[M].北京:清华大学出版社,2005.[3]刘媛,孙艺红,程君,等.无线传感器网络通用平台的研发[J].控制工程,2006,1(2):123 126.[4]冯锡生.无线局域网(W LAN)综述[J].铁道学报,1997,19(1):22-24.[5]张洪彬,柳吉龄,齐伟,等.一种高速数据采集系统的实现.中国测试技术.2007,33(1):125 126.[6]J i an liang Zh eng,M yung J.L ee."A co m p rehens i ve perf or m ancest udy of IEEE802.15.4"[M].IEEE Press Book,2004.[7]陈聪,冯玉林,施惠昌,等.基于IEEE802.15.4的Ad hoc网络路由协议研究[J].微计算机信息,2006,22(5 3):124 126.作者简介:陈文宇(1982-),女,助理工程师;刘泽禧,男,研究生,毕业于广东工业大学信息工程。
收稿日期:2008-09-18(8482)文章编号:1671-1041(2009)02-0029-02基于C8051单片机的步进电机控制系统孙 健1,张国玉1,刘大勇2(1.长春理工大学光电学院,长春130022;2.吉林大学电子科学与工程学院,长春130012)摘要:步进电机由于其精确性及其良好的性能得到广泛的应用。
本文介绍了以C8051系列单片机为核心所设计的步进电机的控制系统,主要阐述了系统的硬件电路以及软件的设计方法。
基于C8051与VC的双足竞步机器人控制系统设计
0 引 言
随着 双 足 竞 步机 器 人 技 术 的不 断成 熟 与 完 善 , 这类机 器人 在 国民经 济 和 国防 建 设 等 诸 多行 业 有 着 越来越 广 泛 的应 用 。仅 就 单 一 的移 动功 能 而 言 ,双
( .江 西 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院 ,江西 赣 州 1 3 10 4 00;
2 .江西理工大学 电气 工程 与 自动化学 院 ,江西 赣州
3 10 ) 4 00
摘
要 :双足竞 步机 器人 是模仿 双足动物运 动形 式的仿生机器人 ,是一种双 足式移动机 构。本文 以中国机 器人大赛
地用于其它相关领域 。 关 键 词 :竞 步 机 器 人 ;单 片 机 ;v ;数 字 舵 机 c
中图分类号 :T 3 1 P4 M 8 ;T 2 2
文献标志码 :A
文章编号 :10 —88 2 1 )30 3 -4 0 16 4 (0 2 0 -0 60
De i n o n r l y tm o ak n b tBa e n C8 5 n sg fCo t o se f r W l i g Ro o s d o 0 a d VC S 1
双足竞 步机器人做为研究平台 ,提出一 种基 于 c o 1 8 5 单片机与 V c的双 足竞步机器人 控制 系统 ,设计 将给 出整体 的 硬件电路和软件设计思路 。通过近两年大赛 中实际运 用表明 ,该 系统 不仅具 有 良好 的人机对话 界面 和再扩展 功能 ,
还具有操作简单 、运行可靠等特点 ,能实现对双足竞步机器人的有效控制 ,而且本 系统功能能延 伸运用 ,可 以很好
e t n i l u ci n a d smp e a d r l b e o e a in,c u d a h e e t e efc ie c n r lo i e ak n xe sb e f n t n i l n ei l p r t o a o o l c iv h f t o to fa b p d w l i g e v
C8051F020在SD卡主控制器设计中的应用
C8051F020在SD卡主控制器设计中的应用1 引言飞机飞行状况监测及数据采集仪。
用于采集飞机试飞时的各种飞行数据,要求大量的存储容量。
它具有功能强、性价比高、安装和使用方便的特点。
采集仪可以根据用户的要求进行配置,对八路传感器输入信号进行调理、采样及数据处理,将测量结果实时动态显示,并通过其报警功能,实现设备故障预警。
采集仪既可以单机独立工作,也可以通过RS-485总线将多达16台采集仪与计算机联机组成在线监测系统。
应用范围包括各种不同类型的电机、风机、泵、齿轮箱、轧机、风力发电机、电站和离心机,以及各种机械设备常见故障的状态监测等。
2 硬件功能原理与设计SD卡的外形和接口。
根据SD卡与主控制器的通信协议不同,SD卡对外提供两种访问模式:SD模式和SPI模式。
所用通信模式不同,SD卡引脚的功能也不同,具体引脚功能如表1所示。
在具体通信过程中,主机只能选择其中一种通信模式。
通信模式的选择对于主控制器来说是透明的,卡会自动检测复位命令的通信协议模式,而且通信模式一旦选定,系统在通电情况下不能改变。
SD模式下,主控制器使用SD总线访问SD卡。
可通常的单片机没有硬件SD总线,尽管可以借助通用口线用软件仿真,但访问速度较低,还要大量占用CPU时间,而单片机多具有SPI总线。
注:S--电源;I--输入;O--推挽输出;PP--推挽I/O。
在SPI总线模式下。
CS为主控制器向卡发送的片选信号,SCLK为主控制器向卡发送的时钟信号。
DI(DataIn)为主控制器向卡发送的单向数据信号,DO(DataOut)为卡向主控制器发送的单向数据信号。
SD卡的内部结构,还具有卡接口控制器、寄存器以及SD和SPI两种模式的对外接口等。
外部主控制器访问卡的外部信号线并不与存储器单元直接相连,而是通过卡的接口控制器与存储器单元接口相连。
卡内存储单元的读,擦,写由卡接口控制器根据主控制器的命令自动处理完成,而主控制器无须知道卡内是如何操作、管理存储单元的。
C8051F系列单片机的发展和应用
C8051F系列单片机的发展和应用摘要:C8051F系列单片机的推出,使单片机进入SoC ( System on Chip )时代。
C8051F系列单片机功能强大,能够作为嵌入式系统的主控制器,具有上手快(全兼容8051指令集)、研发快(开发工具易用,可缩短研发周期)和见效快(调试手段灵活)等特点,使得C8051F系列单片机得到广泛的应用。
本文首先对C8051F 系列单片机做了大概的介绍,之后详细分析说明了它的原理机制,介绍了C8051F 系列单片机的特点,阐述了它的发展和应用。
关键词:C8051F SoC 发展应用前言在嵌入式系统低端的单片机领域, 80C51系列一直扮演着一个重要角色,近年来,由于80C51的速度低(每一条指令至少需要12个时钟周期) ,功耗高(几毫安到几十毫安) ,功能少(不能直接处理模拟信号)等等, 80C51系列单片机似乎已经走道了尽头,然而当前CYGNAL公司推出的C8051F系列单片机又将80C51兼容单片机推上了8位机的先进行列,使80C51系列从MCU时代进入到了SoC ( System on Chip )时代。
SoC是随着半导体生产技术的不断发展而产生的新概念,它是集成度越来越高和对嵌入式控制技术可靠性越来越高的产物[1]。
SoC是指片上系统或系统级芯片, SoC的完整定义为:在同一个芯片上集成了控制部件(微处理器,存储器)和执行部件( I/O接口,微型开关,微机械) ,能够自成体系,独立工作的芯片。
因此, C8051F系列单片机功能强大,能够作为嵌入式系统的主控制器。
本文主要介绍了C8051F系列单片机的特点,以及它的发展和应用。
一 C8051F系列单片机简介C8051F系列单片机是完全集成的混合信号系统级芯片,具有与8051兼容的CIP-51微控制器内核,采用流水线结构,单周期指令运行速度是8051的12倍,全指令集运行速度是原来的9.5倍。
C8051F020的内部电路包括CIP-51微控制器内核及RAM、ROM、I/O 口、定时/计数器、ADC、DAC、PCA(Printed Circuit Assembly 印制电路组装)、SPI(Serial Peripheral Interface--串行外设接口)和SMBus(System Management Bus)等部件,即把计算机的基本组成单元以及模拟和数字外设集成在一个芯片上,构成一个完整的片上系统(SoC) [2]。
单片机C8051F020及其在仪器和仪表中的应用
单片机C8051F020及其在仪器和仪表中的应用1引言当前,随着科学技术及工农业生产水平的不断提高,对相应的仪器仪表也提出越来越高的要求,因此,仪器仪表需扩展大量的外围功能部件来满足仪器仪表复杂性、高性能及智能化的要求。
这种方法虽然满足了仪器的复杂性要求,但随之而来的问题是由于系统扩展的过于复杂而造成系统可靠性降低,故障率增加,查找故障困难,从而失去了智能化仪器仪表的优势,如果能够将功能复杂的众多外围功能部件全部或大部分集成到系统所使用的单片机内部,则可大大提高仪器仪表系统的可靠性,同时又使系统的成本得以降低,还可利用单片机片内资源在不增加硬件成本的情况下增强仪器的性能,因而该方案是提高仪器仪表可靠性及性能的行之有效的方法,而美国Cygnal公司的C8051F020单片机便是1款可满足复杂高性能仪器仪表要求的单片机。
C8051F020单片机是集成在1块芯片上的混合信号系统级单片机,具有与MCS51内核及指令完全兼容的微控制器。
除了具有标准8051机的数字外设部件外,片内还集成了数据采集与控制系统中常用的模拟部件和其它数字外设及功能部件,主要包括模拟多路选择器、可编程增益放大器、ADC、DAC、电压比较器、电压基准、温度传感器、SMBus/I2C、UART、SPI、可编程计数器/定时器阵列、定时器、I/O端口、电源监视器、看门狗定时器和时钟振荡器等,且该单片机内部具有JTAG和调试电路,通过JATG接口可以使用安装在最终应用系统产品上的单片机进行非侵入、全速及在系统调试。
2功能与特点(1)25MIPS高速流水线式与8051机完全兼容的CIP-51内核。
(2)真正12位100KBps、8通道带可编程增益放大器的ADC。
(3)真正8位500KBps,带可编程增益放大器的ADC。
(4)5个16位通用定时器。
(5)具有5个捕捉/比较模块的可编程计数/定时器阵列。
(6)内部电压基准。
(7)内置温度传感器(±3℃)。
C8051F040中CAN控制器的应用
摘要:介绍C8051F040单片机内部CAN控制器的应用。
详细叙述此控制器的构成及其访问方式,指出在使用时是如何配置控制器的相关控制寄存器,并且给出CAN控制器在应用中的物理层硬件电路和应用层软件设计。
单片机与CAN总线连接的传统方式是将CPU与总线控制器和总线收发器相连后再接入总线网络,这样使CPU外围电路复杂化,整个系统受外部影响较大。
为了解决这一问题,很多单片机厂商纷纷将CAN控制器集成在单片机芯片上。
目前,单片机内部集成的CAN控制器有Motorola公司的MC68HC912DG128A、Philips公司的P87C591、Atmel公司的AT89C51CC01和A T89C51CC02、Intel公司的TN87C196CA和TN87C196CB以及Cygnal 公司的C8051F040等。
不同单片机内部CAN控制器的使用方法有所不同,但存在着很多相似之处。
这里以C8051F040为列详细介绍其内部CAN控制器的使用方法,希望通过这篇文章能给初学带来方便,并能和广大的单片机爱好者就这一问题做进一步的讨论。
1 C8051F040 CAN控制器构成及访问方式C8051F040单片机是美国Cygnal公司生产的完全集成的混合信号系统级芯SoC(System on Chip),具有与8051指令集完全兼容的CIP-51内核。
它在一块芯片上集成了构成一个单片机数据采样或控制系统所需要的几乎所有模拟和数字外设及其它功能部件。
它具有64KB Flash、4352B RAM、CAN控制器2.0、2个串行接口、5个16位定时器、12位A/D转换器、8位A/D转换器及12位D/A转换器等,它内部还带有JTAG接口,使调试变得非常方便。
C8051F040内部集成的CAN控制器为Bosch CAN控制器。
此CAN控制器有以下几部分构成:CAN内核、报文RAM(与C8051 RAM相互独立)、报文处理状态机制和CAN控制寄存器在CAN控制器里只有三个寄存器可通过CIP-51中的特殊功能寄存器直接访问,其它的寄存器只能通过CAN0ADR、CAN0DATH和CAN0DATL寄存器以地址索引的方式间接访问。
基于C8051F121在智能车辆检测器中的设计与应用
基于C8051F121在智能车辆检测器中的设计与应用
1 引言
随着我国交通基础设施建设加速发展的势头,交通量在快速增长,随之而来的便是道路拥堵、大气污染.以及交通事故带来的危害。
为缓解道路拥堵、改善出行条件、提高道路安全性.智能交通控制系统作为一种非现场执法手段. 可对闯红灯、超速、逆行、违章变道行驶、压黄线等多种违法现象起到迅速的监控、抓拍、远程传输.为迅速的获取违章证据及时处理交通违章,提供行之有效的监测手段.为减少和避免交通事故的发生起到积极作用。
因此.在文章中所开发的车辆检测器.其作用是为智能交通控制系统提供足够的信息以便于最优的控制。
从智能交通控制系统的应用形式上可以看出智能车辆检测器是交通信息采集的一个重要组成部分。
2 车辆检测器
车辆检测器是高速公路和城市交通道路监控系统中不可缺少的组成部分. 主要是通过数据采集和设备监视等方式.向监控系统中的信息处理和信息发布单元提供各种交通参数.作为监控中心分析、判断、发出信息和提出控制方案的主要依据。
因此,车辆柃测器及其检测技术水平的高低直接影响到公路交通监控系统的整体运行管理水平。
目前我们在现场应用的环形线圈车辆检测器.是一种基于电磁感应原理的车辆检测器.它的传感器是一个埋在路面下.通有一定丁作电流的环形线圈(一般为2 米x l 米)。
当车辆通过环形地埋线圈或停在环形地埋线圈上时.车辆自身铁质切割磁通线,引起线阁同路电感壁的变化.榆测器通过检测该电感变化量就可以检测出车辆的存在.检测这个电感变化量一般来说有两种方式:一种是利用相位锁存器和相位比较器,对相位的变化进行检测.另一种方式则是利用由环形地。
基于C8051F040电磁控制运动装置的实现
80CHINA PACKAGING INDUSTRY1 系统方案1.1 系统总体方案设计与结构框图根据题目要求,本电路由键盘模块、角度采样模块、液晶显示模块、恒流源模块、单片机控制模块、单摆机械装置模块、电磁控制模块等组成。
系统结构图如图1所示。
1.2 方案设计与论证(1)单片机控制模块。
方案:采用C8051F040系列单片机作为控制核心,该芯片是八位机价格但具有十六位微控制器功能,拥有12位的ADC和10位的DAC、22个中断源、100个引脚,可使用多种时钟,包括内部时钟和外部时钟,并且可用编程方式进行转换,因其同时具有ADC和DAC模块和八个I/O口,用户资源丰富,并能实现在线调试。
(2)电磁控制装置。
方案一:采用继电器控制,将16个线圈弧形排列,并通过单片机控制逐个向线圈通电,产生磁场,驱动单摆摆动;但各线圈产生的磁场强度相互干扰,单摆不能够平稳的振荡。
方案二:采用恒流电源为设计中心,通过单片机控制恒流源来改变电磁控制装置的线圈电流,在电流大小改变时电磁控制装置中的磁场随着变化,磁力由一个线圈提供,摆放在单摆的平衡位置,当单摆回到平衡位置时线圈磁力方向与单摆磁力方向相斥,单摆稍微偏离平衡位置便给单摆的磁体一个推力而推动单摆左右摆动,此方案结构简单,准确性较好。
综上所述我们选择方案二。
(3)角度采样模块。
采用精密导电塑料电位器WDD35作为角度传感器使用(用电位器转轴作为单摆轴心),并与高精度电位器组成电阻分压电路,将模拟信号送给单片机的ADC,单片机将数字量进行判断,进而改变电磁控制装置线圈的电流,从而驱动单摆摆幅。
(4)键盘模块。
采用矩阵式键盘,键盘中同一行或同一列的按键互相影响,用于按键数量较多的场合。
(5)恒流源模块。
采用恒流源电路为电磁控制装置提供可以由单片机控制其大小的电流,从而驱动单摆摆动到平衡位置的磁场强度。
(6)单摆机械模块。
采用单摆反映控制信号强弱及角度的准确性。
基于C8051F040电磁控制运动装置的实现贾德旺(甘肃畜牧工程职业技术学院,甘肃 武威 733006)【摘 要】本文设计的是以16位低功耗C8051F040单片机为控制芯片的简易电磁控制运动装置,整个系统包含键盘模块、液晶显示模块、角度采样模块、恒流源模块、单片机控制模块、单摆机械装置模块、电磁控制模块等。
基于C8051F040的小球滚动控制系统
用接 近开 关检 测 。通过 电机 带动 导轨 上 下运动 ,使 得小 球在 轨道
上滚 动 ,导轨 转轴 处安 装角 度传 感器 检测 导轨 升 降角度 ,在 小球 的滚 动过 程 中接近 开关 时刻 检测 小球 的移 动位 置 ,把角 度传 感器 和位 置传 感器 的检 测信 号反 馈 到控 制器 ,构成 双 闭环控 制系 统 , 依据 输 入 量和 反馈 信 息C 8 0 5 1 F 0 4 0 控 制器 进 行分 析计 算 ,按 功 能 要求 控 制小 球在 导轨滚 动 并到达 相 应位 置 ,下面 分别 论证 主要 模
图1 角度 分析 图
电机
图3 系 统总 体框 图
一 【
角 度 模 拟 量
. _ ]
_ _--
一
图2 接 近开 关位 置
图4 角 度传 感器 子 系统 电路
作 者简 介
贾德 旺 ( 1 9 8 5 一) ,男 ,籍贯 :甘肃通渭 ,学历 :大学本科 ,学位 :工 程硕士 ,职称 :讲 师,从事 《 自 动控制原理 原理与系统》 、 印A 》
2 7 l O
2 7
l
表2 调整到 平衡 位置 所用 时间测 量 ( 单位/ 秒)
次 数 时 间
1 l 3
2 l 7
3 1 0
4 1 2
5 8
I 6 l 9
I 7 l 1 5
I 8 l l O
数字 量 I 2 4 8 0
角 度 2 1 2 0 4 5
— 1 0
0 . 4 0 2 6
- 5
2 5 8 6
0
1 . 5 4 2
5
基于单片机C8051的数据采集和控制系统设计
基于单片机C8051的数据采集和控制系统设计本文将介绍如何使用基于单片机C8051的数据采集和控制系统。
此系统适用于需要实时采集和处理数据并进行控制的应用,如机器人控制、环境监测等。
1. 概述基于单片机C8051的数据采集和控制系统由硬件和软件两部分组成。
硬件包括主控板、传感器和执行器等。
软件则是由C 语言编写,用于采集、处理数据和进行相关控制。
2. 系统设计在硬件方面,主控板使用C8051F系列单片机,该系列具有丰富的外设资源,包括模数转换器、计时器、USART等,可以满足数据采集和控制的需求。
传感器和执行器使用数字型设备,其输出信号可直接与单片机接口对接,便于数据采集和控制。
在软件方面,系统采用基于单片机的嵌入式开发环境Keil C51进行编写。
具体实现上,采用中断方式对传感器数据进行采集,并通过串口将数据传送到计算机端进行处理和显示。
同时,通过PWM信号控制执行器的工作状态,实现对执行器的控制。
3. 系统特点基于单片机C8051的数据采集和控制系统具有以下特点:a. 系统响应速度快,采集数据和进行相关控制能够以高速度进行。
b. 通过串口与计算机连接,便于数据传输和显示。
c. 可以进行实时控制,通过PWM信号控制执行器的工作状态,实现对执行器的控制。
4. 应用领域基于单片机C8051的数据采集和控制系统适用于各种需要实时采集和处理数据并进行控制的应用。
例如机器人控制、工业自动化、环境监测等领域。
5. 结论本文介绍了基于单片机C8051的数据采集和控制系统的设计方案。
该系统采集速度快、控制可靠,并可应用于各种实时采集和处理数据的应用领域。
C8051F系列SOC单片机原理及应用课程设计
C8051F系列SOC单片机原理及应用课程设计一、引言C8051F系列SOC单片机是由美国Silicon Labs公司推出的一款面向嵌入式应用的单片机。
SOC单片机,即System-on-a-Chip单片机,是指将系统多个部分如中央处理器(CPU)、存储器、输入输出等集成在一个芯片上的单片机。
本文将重点介绍C8051F系列SOC单片机的原理和应用,并提出一种基于C8051F系列SOC单片机的自动喷涂机控制系统设计方案。
此设计方案旨在提高自动喷涂机生产效率和产品质量,降低出错率,减少人工成本。
二、C8051F系列SOC单片机基础知识2.1 单片机基础概念单片机作为一种重要的集成电路,其内部集成了处理器、存储器、输入输出端口等多种功能,可用于控制、计算等多种应用。
常用的单片机包括51、AVR、PIC等。
2.2 C8051F系列SOC单片机特点C8051F系列SOC单片机是由美国Silicon Labs公司推出的一款高性能、低功耗的嵌入式单片机,主要特点如下:•高性能:C8051F系列SOC单片机采用C8051F系列CPU,运行速度高,且具有很强的计算能力;•低功耗:C8051F系列SOC单片机内置了多种节能技术,可有效降低功耗,提高电池续航时间;•丰富的外设:C8051F系列SOC单片机集成了多种输入输出端口,包括ADC、PWM、UART、SPI等,可适用于不同的应用场景;•多种封装:C8051F系列SOC单片机适用于多种封装方式,包括QFN、SSOP、TSSOP等。
2.3 C8051F系列SOC单片机原理C8051F系列SOC单片机由CPU、存储器、输入输出端口等多种功能模块组成。
其中,CPU是单片机的核心部件,主要用于控制程序的执行;存储器分为闪存和RAM两部分,闪存用于存储程序代码和数据,RAM用于存储变量和中间结果;输入输出端口包括GPIO、PWM、ADC等。
C8051F系列SOC单片机的工作流程如下:首先将程序代码烧录到闪存中,然后由CPU控制程序按照指令执行。
C8051单片机原理及应用3
;两数交换
;修改指针 ;内循环未完,则继续 ;若上次内循环从未交换,则结束 ;未完,继续
22
例3.10
设晶振主频为20MHz,试编写延时2ms的子程序 解:延时时间主要与两个因素有关:一是循环体(内循环)中指 令的执行时间;二是外循环变量(时间常数)的设臵。 因为主频为20MHz,所以一个时钟周期为0.05цs,执行一条 DJNZ Rn,rel指令需2个时钟周期,即0.1цs。
第3章
51单片机编程语言
3.1 单片机编程语言概述 3.2 汇编语言 3.3 C51语言
1
3.1 单片机编程语言概述
51单片机的编程语言可以是汇编语言,也可以是高级语言,如 由C语言演变而成的C51语言等。
汇编语言产生的目标代码短,占用的存储空间小,执行速度快,
能充分发挥单片机的硬件功能。但对于复杂的应用来讲使用汇编
如果要求比较精确的延时,程序可修改如下:
DELAY:MOV DLY0: MOV R7,#200 R6,#98 ;98×2×0.05=9.8цs
NOP
DLYl: DJNZ R6,DLYl DJNZ RET •它的实际延时时间为: (9.8цs +0.2цs)×200+0.15цs=2000.15цs =2.00015ms 24 R7,DLY0
…
5
3.2.1 汇编指令(2)
END • 必须放在源程序末尾。汇编时遇到END就认为源程序已结束, 对END后面的指令不再汇编。一个源程序只能有一个END。 标号:DB x1, x2, …, xn • DB(Define Byte)将其右边的数据依次存放到标号为起始 地址的存储单元中,xi为字节数据,位二、十、十六进制和 ASCII码等多种表示形式。DB通常用于定义一个常数表。 • 例3.2 ORG 7F00H TAB: DB 01110010B,16H,45,‘8‟,‘A‟ 汇编后存贮单元内容为: (7F00H)= 72H、(7F01H)= 16H、(7F02H)= 2DH (7F03H)= 38H、(7F04H)= 41H 6
C8051F单片机原理及应用课程设计
C8051F单片机原理及应用课程设计
一、设计背景及意义
C8051F单片机具有结构简单、易于编程、使用灵活等特点,在嵌入
式行业越来越受到重视。
设计这门课程的主要目的是向学生介绍
C8051F单片机的基本结构、编程技巧和应用场景,培养学生的嵌入式
系统管理和开发能力,从而满足市场对嵌入式人才的需求。
二、教学内容与目标
1. 教学内容
•C8051F单片机的硬件介绍:内部结构、各部件功能、寄存器、引脚说明等;
•C8051F单片机的编程技巧:汇编语言、C语言、应用程序设计;
•C8051F单片机的应用场景:实时控制、AD转换、PWM控制、串口通信等。
2. 教学目标
•了解C8051F单片机的内部结构和工作原理;
•掌握C8051F单片机的编程技巧;
•能够运用C8051F单片机进行嵌入式系统开发。
1。
基于单片机C8051的数据采集和控制系统设计
5数据采集和处理技术的发展迅速,可以说是日新月异,现在集成技术和软件技术的发展也越来越快,使得解决问题的能力不断提高,对于数据采集来说,其设计方式也在不断发生着变化,对于现在的数据采集来说,已经不仅仅是采集这么简单了,包括高速、复杂的运算和信号处理,要求数据采集的可扩展性和易用性越来越高。
1 单片机C8051的概述1.1 单片机C8051出现的背景对于单片机来说,先后经历了单片微型计算机SCM、微控制器器MCU以及片上系统SOC三个阶段,MCS-51是单片微型计算机SCM的代表,80C51是微控制器器MCU的代表。
随着嵌入式领域的深入发展,对单片机的性能和功能的要求越来越高,C8051F系列单片机就是在这样的背景下出现的,是片上系统SOC的代表,无论是运行速度还是集成效果都较前面的系列更先进。
1.2 单片机C8051系列的特点概述由于单片机C8051将8051指令集全部兼容了,所以其上手非常快,其开发工具较为容易,使用起来非常方便,可以极大的缩短研发周期,加之C8051系列单片机的调试手段非常灵活使得其见效非常快,可以在极短的时间内看到成效。
其性能优势也非常显著,主要表现在:(1)CIP-51内核的增强,在此基础上将指令集和MCS-51进行了完全兼容,使得8051的组织结构非常标准化,在进行软件开发时,利用标准的803x/805x汇编器和编译器,可以使开发效率更高。
对于运行速度来说,采用CIP-51流水线结构,使得其执行速度是标准8051的12倍,C8051F120的峰值执行速度可以达到100MIPS,目前来看,是世界上速度最快的8位单片机。
(2)中断源的增加。
对于标准的8051单片机来说,其中断源只有7个,C8051F系列单片机对中断源进行了扩展,可以更加方便的进行实时多任务系统的处理,扩展的中断系统通过向CIP-51提供22个中断源,可以使得在进行大量的数字外设和模拟中断时,CPU干预可以减少但是执行效率反而会提高。
基于C8051F020的SD卡主控制器设计
基于C8051F020的SD卡主控制器设计
李长有;武学东;孙步胜;马齐爽
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2007(023)026
【摘要】给出一种应用于飞机飞行数据采集仪的SD卡设计方案.该方案选用与8051完全兼容的高性能单片机C8051F020作为主控制器,采用SPI总线与SD卡通信.文章详细介绍了SD卡以及C8051F020芯片中SPI接口的结构和工作原理,讨论了相关的设置、硬件连接和软件设计.
【总页数】3页(P120-122)
【作者】李长有;武学东;孙步胜;马齐爽
【作者单位】100083,北京,北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院;454003,焦作,焦作大学机电系;454003,焦作,焦作大学机电系;100083,北京,北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院;525011,山东,山东科技大学机械电子工程学
院;100083,北京,北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP368.1
【相关文献】
1.基于C8051F020的以太网嵌入式控制器设计 [J], 陆蔺
2.基于C8051F020单片机埋弧自动焊接机床专用运动控制器设计 [J], 祁雷;周建平;许燕;卢刚;胡寅
3.基于C8051F020微控制器的车床数控系统设计 [J], 孙业明
4.基于C8051F020单片机的操纵杆控制器设计 [J], 薛耀;刘青青
5.基于C8051F020单片机的双接口OLED控制器设计与实现 [J], WU Chunfeng;WANG Yongwei;WANG Zhiqian;LIU Shaojin;LIU Yusheng
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PID前馈控制器的算法如图4所示,公式为:
坼(f)=群(“f)+专丘,渺+%警)+巧(‰(o一咯(f))
式中,K是比例常数:乃是积分常数%是微分常数,
%+l O)为第k次采样时所给定的k+1时刻的指令位置值,
巧为前馈系数-
由于计算机控制是一种采样控制,所以数字PID控
制是根据采样时刻的偏差值计算控制量,因此上式中的 积分项和微分项要进行离散化处理,离散的PID表达式 为:
The DeVeIopment and Application of Motion Control Card Based
on
C8051
Wang Ting
Yao Chen
Li
Xiao胁
Bai Haicheng
(SlQte}ce)}L曲ordtory巧R曲olics She唧nng lnstilHte可AHtomntion Chi№se Acddem),《Sciences She唧n曙iiooj6 Chi∞)
第29卷第8期增刊仪器仪表 Nhomakorabea学
报
voI.29No.8
兰塑!笙苎星
篁垫l翌兰塑!全坚婴垒!竺!墨里!!里堑!!!!翌堑坐里呈坐
垒竺墨:三塑墨
基于C805 1的运动控制卡研制和应用
王挺 姚辰 李小凡
中科院沈阳自动化所,
白海城
沈阳
110016)
(机器人学国家重点实验室
摘要:本文针对排爆机器人手臂多关节联动控制的需要,开发了一种具有高集成度的基于c8051单片机和CAN总线的 运动控制卡。介绍了运动控制卡的原理及实施方案,同时给出了运动控制卡在机器人平台的应用实例。在排爆机器人平台 上的应用表明该运动控制卡具有较高的精度及很好的可靠性和实时性。 关键词:c805l CAN总线运动控制卡
KB
物图,幽3为采Hj该运动控制模块进行手臂控制
的国家863计划支持项目“灵豹”排爆机器人及控 制器,圈中机器人人臂一删可以看到一个外置的
ur在系统编科
的FI壮h内存.4352r4K+2561字节的片内RAM,
运动控制模块。机器人手臂通过运动动控制卡实 现了对多关节的高丰卉度联动控制。
-4寻址64KB地址空间的外部数据存储器接口, 硬件实现的sPI、sMBm/I 2c和2个uART申 行接口;5个通J1j的16位定时器,6个捕捉/比 较模块的可编科计数器/定时器数组,片内看门 狗定叫器、vDD监视器、时钟振荡器和温度传癌
reliabili谚and real—time
Keywords:C805 l
perfo册ance.
motion control card
CAN bus
器采用的是ADW州CED 1引言
排爆机器人的机械臂控制是工业机械臂在移 动载体上和在非结构环境中的一种特殊应用。与 典型的工业机械臂设备相比,排爆机器人的机械
j
3硬件系统设计
c805IF060是sⅢcon LabomIorIes公司推出
的完全集成的混合信号片上系统型Mcu…。具 有59个数字I/O引脚,片内集成了2个16位、 lMs叩的ADc;有与高速流水线鲒构的805l兼
容的cI卜5l内核r可达25MlPsL有DMA控制器 和局域网(c^N2 0B)控制器;32个消息对象,母
露
翻2运动控制模块实物罔
-二-&&日日。§&_g女_■■●
图2为本课题中的运动控制卡与
“ADc.10A8”PwM纽台构成的运动控制模块实
个消息对象有自己的标识屏蔽,具有全迷、非侵
^式的系统调试接口(片内).10忾、200 ksps的 ADc,带8通道模拟多路开关,2个12位DAc: 具有可编程数据更新方式:64
单片机。编码器差动信号转换单端信号采用了 26LS32AC的芯片。由于PWM的模拟输入端的 输入电压为一lOV—10V,选用WARA2412CS一 2w型Dc.DC变换模块,输入24V,输出一12v 和12V。板卡上所的5V和3.3V电压由LDll7 型芯片进行转换。控制卡与Pc通过串行口UART 进行连接,可以通过VB控制界面完成对板卡的
国际上应用最为广泛的现场总线之一【3】。 电路原理图的设训时充分考虑了总体元件的
分布.使其满足热效应原则、抗十扰原则、最近
相邻原则并同时保证了扳卡设计的正确性、可
靠性、合理性、经济性以及热设计、电磁抗干扰 等(接地、配置退耦电容等).丽卡上外部信号与 内部信号使用光耦合器进行有效隔离。
争蕊
罔1运动挣制%蚺构组成翻
on
techllique is introduced,as well弱the application of motion control card application
0n
robot platfo爪l is presented.The
bomb disposal robot shows that the mo“on control card haS the characteristics of high-precision,
位置反钒
止时可能会有较小幅度的过冲要使电机停止时无过冲和
图4前馈PID控制器
振荡,可以再适当减小巧。
5程序设计
伺服控制卡系统软件主要由监控模块,通讯 模块和控制模块3部分组成。 监控模块。主要进行系统的初始化,初始化完 成后进入等待中断状态,对程序运行过程中出现的 异常进行监督。 通讯模块。单片机接收CAN线上来自主控计算 机的指令数据包,对包内数据进行分解并发送给控 制模块,同时将电机和控制卡的数据通过c-AN总线 发送给主控计算机。 控制算法模块。由于伺服驱动器集成了位置 环和速度环,利用前馈PID算法对电机的位置和速 度进行控制。
lO(12),1028-1150
图5控制程序流程图
2l
嚣。
c805lF060是真正能独立T作的片E系统。 所有模拟和数字外鞋均可由HJ户胤件使能/禁Ih
和配置。FIash存储器还具有在系统重新编程能
力,可川于非易失性数据存储.井允许现场更新
805l硎件【2】。
选Ⅲc805IF060作为控制器一方面因为 c805lF060的体积小,功耗低,功能强人,更土
定的k+l时刻指令位置值,%是第k-1次采样时所给定的k
时刻指令位置值,巧是为前馈系数・
20
第8期增T1】
王挺等:摹于C8051的运动控制卡研制和应用
6结论
高速c805 1单片机和cAN总线的采用使得 机器人手臂的可以完成实时性较高的联动作业任 务;前馈PlD的控制算法经验证具有足够的精度, 可以满足排爆机器人手臂高精度控制的需要。采 用C805 l单片机构成的运动控制卡经验证具有实 时性好,集成度高,可靠性好等特点。 参考文献
F060
臂具有更大的作业空间,关节问的连杆商径通常
较小,受到使用环境的限制,关节之间只能有少 量的外部连接电缆。典型的工业机器人实现各个 关节的伺服控制往往都采用集中控制的方式,通 过4轴到6轴的运动控制卡同时完成对手臂上多 关节的控制。排爆机器人机械臂受上述使崩环境 和自身结构限制通常无法使用集中式的运动控制 方式(尤其是在关节自由度较多的情况下),而只 能采用分布式的运动控制方式。本文介绍了针对 一种“灵豹”排爆机器人的5自由度机械臂开发的 小型单轴运动控制卡的原理及实现。
里面加上速度前馈来闭合控制回路,以减小跟随误差。
群,乃,%三个参数可以采用ziegler.Nichol经验 公式可求得a巧的大小可按如下方法确定,先通过阶 跃响应实验或其他常用的方法可确定巧・然后使电机 做速度变为抛物线的运动,来确定速度前馈巧使之从。 开始逐渐增大同时,减小群值并观察跟随误差,速度的 均值。当均值为。时说明q已达到最大设定值最大跟随误 差已经达到最小值・但按照巧参数控制电机,电机停
材t=砗(P+三砉巳等(气一气一・))+巧(‘¨一气)+zfo
式中k是采样信号七=0,1,2…,‰是第k次采样时刻的 输出值,气是第k次采样时刻输入的偏差值,气一l是第k —1次采样时刻输入的偏差值,%+l是第k次采样时所给
为实现多轴联动,各轴必需同步地到达各自 规定的指令位置,才能形成正确的加工轨迹。主程 序通过cAN总线,从上位主控制计算机将预先计算 好的各轴的指令位置数据读人内存,按顺序依次将 位置数据传递给中断服务程序,控制各轴的指令位 置按一定的速率变化。在此规定:当各轴同时到达 指令位置时,中断服务程序设定标志位,当主程序 得到这个标志位后,才可以向中断控制器发送下一 个点的指令位置。控制总程序设计如图5所示。
Abst髓ct:1b satis黟the
requirement
of controlling
on
arm
cooperatiVely
for
bomb disposal
robot,the
high-integrated motion control card based
C805 l and CAN bus is deVeloped.The principle and implement
【1】
S订icon
L曲oratories.C805 l FO
Data
Sheet【P/0L】.
【2008・Ol】.www.Silabs.com. 【2】张迎新,等.C8051 F系列SOC单片机原理及应用【M】 北京:国防工业出版社,2005,08. 【3】 吕京建,张宏韬.CAN总线的浅析CANopen协议【J】. 嵌入式系统,2002,9A:1005.5517 【4】易思伟,胡勇,宋张,龙绪明.基于DSP的SMT贴 片机运动控制卡设计【J】.世界仪表与自动化,2006,
2系统构成
由于“灵豹”排爆机器人的机械臂的电机控制
18
参数设置。运动控制卡的结构组成及与外部设备
第8渤埔lⅥ
m挺等:基于c805l的运动控制卡研制和应尉