微机原理课程设计—直流电机闭环调速控制系统

实验课题：直流电机调速控制

实验内容：

本实验完成的是一个实现对直流电机转速调节的应用。

编写实验程序，用ADC0809完成模拟信号到数字信号的转换。输入模拟信号有A/D转换单元可调电位器提供的0~5V，将其转换后的数字信号读入累加器，做为控制电机的给定转速。用8255的B口作为直流电机的控制信号输出口，通过对电机转速反馈量的运算，调节控制信号，达到控制电机匀速转动的的作用。并将累加器中给定的转速和当前测量转速显示在屏幕上。再通过LED灯显示出转速的大小变化。

实验目的：

（1）学习掌握模/数信号转换的基本原理。

（2）掌握的ADC0809、8255芯片的使用方法。

（3）学习PC系统中扩展简单I/O接口的方法。

（4）了解实现直流电机转速调节的基本方法。

实验要求：

利用微机接口实验系统的硬件资源，运用汇编语言设计实现直流电机的调速控制功能。

基本功能要求：1、利用A/D转换方式实现模拟量给定信号的采样；2、实现PWM方式直流电机速度调节；3、LED灯显示当前直流电机速度状态。

实验设备：

（1）硬件要求： PC微机一台、TD-PIT实验系统一套

（2）软件要求：唐都编程软件，tdpit编程软件，“轻松编程”软件

实验原理：

各芯片的功能简介：

（1）8255的基本输出接口电路：

并行接口是以数据的字节为单位与I/O设备或被控制对象之间传递信息，CPU 和接口之间的数据传递总是并行的，即可以同时进行传递8位，16位，32位等。8255可编程外围接口芯片是具有A、B、C三个并行接口，+5V单电源供电，能在以下三种方式下工作：方式0—基本输入/出方式、方式1—选通输入/出方式、方式2—双向选通工作方式。

8255的内部结构图和引脚图如下：

本实验利用8255的A口作为输出口，控制8个单色LED灯，来实现电机转速的大小显示。

（2）转速调节原理：

* PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压.

PWM不是调节电流的.PWM的意思是脉宽调节,也就是调节方波高电平和低电平的时间比,一个20%占空比波形,会有20%的高电平时间和80%的低电平时间，而一个60%占空比的波形则具有60%的高电平时间和40%的低电平时间,占空比越大,高电平时间越长,则输出的脉冲幅度越高,即电压越高.如果占空比为0%,那么高电平时间为0,则没有电压输出.如果占空比为100%,那么输出全部电压.

所以通过调节占空比,可以实现调节输出电压的目的,而且输出电压可以无级连续调节.

在使用PWM控制的直流无刷电动机中，PWM控制有两种方式：

1.使用PWM信号，控制三极管的导通时间，导通的时间越长，那么做功的时间越

长，电机的转速就越高

2.使用PWM控制信号控制三极管导通时间，改变控制电压高低来实现

** 利用实验平台上8255的PB0产生脉冲信号作为控制量，经驱动电路驱动电机运转。霍尔测速元件输出的脉冲信号记录电机转速构成反馈量。在参数给定的情况下，经PID运算，电机可在控制量的作用下，按PC机累加器给定的转速运转。实验通过PC的0号通道，设置为输出1ms方波，作为采样时钟，PB0产生PWM脉冲计时及转速累加，系统总线上INTR中断用于测量电机转速。

（3）A/D转换原理：

本实验用ADC0809完成模拟信号到数字信号的转换。输入模拟信号有A/D转换单元可调电位器提供的0~5V，将其转换后的数字信号读入累加器，做为控制电机的给定转速。

（5） LED灯的工作原理：

LED灯显示器有8个单色发光二极管构成，在共阳极接法中，各二极管的阳极被连在一起，使用的时候要将它与+5V项链，而把各段的阴极连到器件的相应引脚上。当某的LED灯的引脚为低电平的时候，该灯工作。

本实验上通过8255的A口信号作为输入信号，控制各灯的工作状态。来显示出此时电机转速的大小变化。

（6）实现两位十进制数的显示：

在计算机中，对数字的输入和输出是用二进制进行的，而在计算机内部十进制数要转换为二进制来表示，要实现两位十进制数的显示，必须将他们转换为目前最普遍使用的字符编码ASCII码。

本实验中通过作除法。即拆分法。如两位十进制AB转换为A*10+B的形式，再通过A+30H与B+30H来转换为ASCII码，若溢出，加7运算。

DECSHOW PROC NEAR ;完成两位十进制数显示子程序

MOV DX,0

MOV BX,10 ;计算AX/10

DIV BX

ADD AL,30H ;商+30H，即为十位数ASCII码

MOV AH,0EH

INT 10H

ADD DL,30H ;余+30H，即为个位数ASCII码

MOV AH,2

INT 21H

RET

DECSHOW ENDP

实验接线图：

D0~D7 PA0~PA7

PA0~PA7

转速调节程序设计框图：

B口转速调节与测量程序（a）转速调节主程序

主程序流程图：

程序清单：

;***************根据CHECK配置信息修改下列符号值******************* INTR_IVADD EQU 0038H ;INTR对应的中断矢量地址

INTR_OCW1 EQU 21H ;INTR对应PC机内部8259的OCW1地址

INTR_OCW2 EQU 20H ;INTR对应PC机内部8259的OCW2地址

INTR_IM EQU 0BFH ;INTR对应的中断屏蔽字

PCI_INTCSR EQU 0CC38H ;PCI卡中断控制寄存器地址

IOY0 EQU 0C400H ;片选IOY0对应的端口始地址

IOY1 EQU 0C440H ;片选IOY0对应的端口始地址

;***************************************************************** MY8255_A EQU IOY0+00H*4 ;8255的A口地址

MY8255_B EQU IOY0+01H*4 ;8255的B口地址

MY8255_C EQU IOY0+02H*4 ;8255的C口地址

MY8255_MODE EQU IOY0+03H*4 ;8255的控制寄存器地址

AD0809 EQU IOY1+00H ;AD0809的端口地址

STACK1 SEGMENT STACK

DW 64 DUP(?)

TOP LABEL WORD

STACK1 ENDS

DATA SEGMENT

TABLE1 DB 'Assumed Fan Speed:(/s)',0AH,0DH,'$' ;字符串变量 TABLE2 DB 'Current Fan Speed:(/s)',0AH,0DH,'$' ;字符串变量

ENT DB 0AH,0DH,'$' ;换行，回车

CS_BAK DW ? ;保存INTR原中断处理程序入口段地址的变量

IP_BAK DW ? ;保存INTR原中断处理程序入口偏移地址的变量 IM_BAK DB ? ;保存INTR原中断屏蔽字的变量

CS_BAK1 DW ? ;保存定时器0中断处理程序入口段地址的变量

IP_BAK1 DW ? ;保存定时器0中断处理程序入口偏移地址的变量

IM_BAK1 DB ? ;保存定时器0中断屏蔽字的变量

TS DB 14H ;采样周期

SPEC DW 55 ;转速给定值

IBAND DW 0060H ;积分分离值

KPP DW 1060H ;比例系数

KII DW 0010H ;积分系数

KDD DW 0020H ;微分系数

YK DW ?

CK DB ?

VADD DW ?

ZV DB ?

ZVV DB ?

TC DB ?