微型计算机控制技术第4章 常用控制程序设计

地址之间符合某一函数关系的表格，可以通过函数运算直接求得关键字的所
在地址，然后将该地址单元的内容取出即可。 直接查找法有时也称为计算查表法。
例如，某微型机控制系统中数据采集点记录的关键字K与存储地地址D之
间的函数式为 ： D=K*M+F （4-2）
式中 M——每个记录的字节数；
F——数据表（记录）的首地址。
4.2.2 直接查找
要求数据结构应满足下列条件：关键字K与存储地址D之间应满足某个函 数式D（K），关键字数值分散性不大；各元素在有序表格中排列的格式及 所占用的空间完全一致，而且各元素严格按顺序排列。 在微型机数据处理系统中，通常使用线性的表格，它是基于多个元素X1、 X2、…… XN的集合，各数据元素的排列方法及占用的存储器单元数量都相 同。即，要搜索的内容与表格的排列有一定的关系。对于这种关键字与存储
设Vmax 为电动机最大转速，Vmin 为最小转速，Vd 为平均转速 ， D=t /T 为占空比，则
Vd=( Vmax – Vmin) D
4.5.2 开环PWM调速系统
1．开环PWM调速系统原理 （1）转速给定部分 通过输入设备输入给定转速给微机。 （2）脉冲宽度发生器 微机根据给定转速，计算出占空比， 产生满足给定要求的脉冲宽度调制信号，输出给驱动器。 （3）驱动器 放大脉冲宽度调制信号，通常由放大器或继电 器组成，也可由TTL集成电路构成。 （4）电子开关 接通或断开电机电枢的供电电源，可用晶体 管、场效应管、晶闸管等功率器件组成，或者由继电器控制。 （5）电动机 执行机构，用以带动被控对象。
4.1.2 逻辑判断程序
逻辑判断程序：根据逻辑关系来确定程序流向的程序。 MCS-51单片机指令系统中，可用于逻辑操作类的指令有： ANL、ORL、XRL、RL、RLC、RR、RRC、CPL、CLR，它们 与其他的控制转移类指令结合起来就可以构成逻辑判断程序。 例4-2 电路如图所示。S1～S4表示4个开关。它们全部都打 开时，绿色指示灯亮，表明系统正常运行，否则等待指令。
以三相六拍通电方式来说明程序的设计。 设R2存放步数；F0H存放转向标志，正转为“0”；20H～25H存放正转模型 ；26H存放正转结束标志；27H～2CH存放反转模型；2DH存放反转结束标志。 程序清单为： ORG 2100H PUSH ACC ；保护现场
MOV R2，#N
CLR C ORL C，PSW.5
2．声音报警驱动电路 常用KD956X系列的模拟集成电路芯片，工作电压宽、静态电流小、声 音节奏可调、可以外接晶体管来驱动喇叭。 下图是一个设计实例。
KD9561
4.4.2 报警程序的设计技术
根据传感器与报警参数的具体情况，报警程序的设计有两种 方法。
全软件报警程序：基本思想是将被测参数的采样值送到单片 机后，再与规定的上、下限值进行比较，根据比较的结果进行 报警或处理，整个过程都由软件实现。
4.3.2 硬件结构
模／数
图4-5 MCS-51通用数据采集和处理系统硬件框图
AD574是12位的，数据要分2次读出。按照数据总线的布置，相应地组合数据。 AD574内部没有模拟开关，外加2片7501。 采用延时后读取数据方式，没有使用中断请求线。
4.4 报警程序设计
4.4.1 微机测控系统中常用的报警方式
4.1.3 标志判断程序
4.1.1 算术判断程序
算术判断：根据算术运 算结果进行判断。
例4-1 查找关键字。
入口条件：在外部 RAM3000H～3020H 的 区 域中检查关键字ABH。 出口条件：找到则将关 键字送入累加器A，否则A 清零。 画出流程图，如图4-1所 示。
图4-1 查找关键字程序流程图
在励磁电压和负载转矩恒定时，电动机转速由电枢电压决定 。电枢电压越高，电动机转速就越高。
改变电枢电压的极性，就可改变电动机转向。 利用微机改变输出量大小和极性，进而改变电机电枢电压。
可以考虑：D/A转换方式；PWM脉冲宽度调制方式。 PWM方式方便，硬件投入少、精度高、抗干扰性能好。其原 理如图所示。
步进电动机控制接口主要由步进控制器和功率放大器组成。
（1）步进控制器 由缓冲寄存器、环形分配器、控制逻辑及 正、反转控制门等到组成，作用是把控制信号变成能够控制步 进电动机动作的脉冲序列。
（2）功率放大器 作用是把控制器输出的控制脉冲加以放大 ，以驱动步进电机转动
2．步进电动机的脉冲序列 步进电动机是否转动是由控制绕组中输入脉冲的有无来控制 ，每步转过的角度和方向由控制绕组中的通电方式决定。所以 ，步进电动机的脉冲序列就是按系统的控制要求，由微机软件 产生的一组时序变化的脉冲组。 3．脉冲序列的组合形式
；步数送R2
；送转向标志
JC
ROTE
；若为反转，则转ROTE
MOV R0 ，#20H ；正转模型始址送R0
AJMP NEXT ROTE：MOV R0，#27H ；反转模型始址送R0
NEXT：MOV A，@R0
MOV P1，A ACALL DELAY
；输出控制模型
；送出控制模型 ；延时
INC R0
MOV A，#00H ORL A，@R0
；修正模型地址
；判断送完一遍
JZ TPL
；送完一遍，则TPL
；步数未送完，则NEXT
LOOP： DJNZ R2，NEXT POP ACC
；恢复现场
RET
TPL：
MOV A，R0
CLR C
；恢复模型始址
SUBB A，#06H
MOV R0，A
AJMP LOOP DELAY: MOV R4，#M1 ；延时
又分成上、下限报警程序以及上、下限报警处理程序。 硬件申请、软件处理报警程序：直接由传感器产生报警信号 （例如电结点式压力报警装置，当压力高于或低于某一极限值 时，结点即闭合，正常时则打开），将这类开关量信号安排为 单片机的中断信号；当单片机响应中断后，在中断服务程序中 完成对相应报警的处理。
4.5 电动机、步进电动机接口技术
第4章 常用控制程序设计
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 判断程序 数据查找技术 数据采集系统设计 报警程序设计 电动机、步进电动机接口技术 二进制双字节定点数运算子程序 数字滤波程序 标度变换 非线性补偿
4.1 判断程序
4.1.1 算术判断程序 4.1.2 逻辑判断程序
定时器工作方式控制字：TMOD=00H。 允许定时器T0中断。
程序清单
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 000BH AJMP ZD
；上电转主程序
；T0中断入口地址
ORG 2000H
MAIN：CLR P1.3 MOV TMOD，#00H MOV SP， #60H MOV TL0，#0CH MOV TH0，#0F0H SETB ET0 SETB EA SETB TR0 SJMP $ ；T0置初值 ；允许T0中断 ；CPU开中断 ；启动T0 ；T0工作方式0
例4-6 求函数y=x!（x=0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7）的值。 特点：计算程序复杂；数据不多，且对应关系唯一。 解法：事先做好表格，查找数表。
4. 3 数据采集系统设计
4.3.1 系统主要功能
4.3.2 硬件结构
4.3.1 系统主要功能
以8031单片机为核心的通用数据采集处理系统设计的实例。 系统主要功能要求如下
4.4.2 报警程序的设计技术
4.4.1 微机测控系统中常用的报警方式
主要依据：现场采样数值与设定紧急状况数值比较。 主要方式：声音、灯光等。 1．发光二极管（LED）与白炽灯驱动电路 用驱动器74LS06或74LS07输出数十mA的驱动电流，点亮LED。 采用通用锁存器或带有锁存器的I/O接口芯片维持报警输出。 利用白炽灯报警时，要使用微型继电器或固态继电器。
4.6.1 二进制双字节定点数乘法运算
无符号双字节乘法子程序QMUL 功能：（R2R3）×（R6R7）→（R4R5R6R7）；（R2R3）、
（R6R7）改变。
使用单元：A，B，R2～R7，D
经由P3.4控制，直流电动机单向旋转。其它器件无直接关系。
4.5.3 步进电动机控制接口技术
步进电动机将电脉冲直接转换成相应的角位移或线位移，具有快 速启停、步进精度高等特点，广泛应用于需要精确定位的场合。
步进电动机直接接收计算机输出的数字信号，不需要D/A转换。
步进电动机的角位移与控制脉冲精确同步，若将角位移的改变转 变为线性位移、位置、体积、流量等物理量的变化，便可实现对它 们的控制。 1．步进电动机控制原理
4.2 数据查找技术
4.2.1 顺序查找
4.2.2 直接查找
4.2.1 顺序查找
顺序查找是针对无序排列表格的查找方法，对数据表的结 构无任何要求 。 过程：从数据表头开始，依次取出每个记录的关键字，与 待查记录的关键字比较。如果两者相符，表明查到了记录。如 果整个表查找完毕仍未找到所需记录，则查找失败。 该方法主要用CJNE比较指令，待查找的关键字放在某RAM 单元中，数据表格放在程序存储器ROM中，因此需要MOVC A ，@A+PC指令或MOVC A ，@A+DPTR指令传送数据。 顺序查找速度慢。有n个记录组成的表，平均查找次数为（ n+1）/2，因此只适用于数据记录个数较少的情况。 顺序查表法程序设计方法如下： 1．置表的起始地址PC或DPTR； 2．表格的长度存放在某一个寄存器中； 3．要查找的关键字放在某一内存单元中； 4．用CJNE A ，direct，rel指令进行查找。
4.1.3 标志判断程序
标志判断：根据标志单元或标志位的状态进行判断，以确定 程序流向的程序。
例4-4 设MCS-51系统采用6MHZ晶体，用定时器0产生1ms定 时，由 P1.3 输出2ms方波。