学习情境1直流电机控制系统的设计江西环境工程职业学院张小波直流电动机具有优良的调速特性,调速平滑，方便，调速范围广，过载能力大，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速起动、制动和反转；能满足生产过程中自动化系统各种不同的特殊运行要求。电动机调速系统采用微机实现自动控制，是电气传动发展的主要方向之一。采用微机控制后，整个调速系统体积小、结构简单、可靠性高、操作维护方便，电动机稳态运转时转速精度可达到较高水平，静动态各项指标均能较好地满足工业生产中高性能电气传动的要求。1.1项目分析1.1.1项目总体功能分析本系统能实现对电动机的启动、停止、正反转、调速、测速和显示等功能。本系统由信号预处理电路、8051单片机、LCD显示电路、系统软件组成。其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。信号预处理电路中的放大器用于对待测信号进行放大,以降低对待测信号的幅度要求；波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机接口的TTL信号；通过单片机的设置可使T0引脚能够对内部定时器T1的工作进行控制,这样能精确地测出加到T1引脚的正脉冲宽度(即测出脉冲信号的周期)；速度显示部分采用LCD1602显示模块。系统软件包括单片机和液晶模块的初始化模块、液晶模块的写数据/命令子模块、数据显示模块以及实时中断服务模块等。该设计能实时地将所测的速度显示出来。能将传感器输入到单片机的脉冲信号的宽度(传感器将速转变成相应宽度的脉冲信号)实时地测量出来,然后通过单片机计算出速度,并由LCD1602显示模块实时显示出所测速度。考虑到信号的衰减、干扰等影响,在信号送入单片机前应对其进行放大整形,然后再输入到单片机进行测速。系统方框图如图1-1所示。8051单片机图1-1系统方框图1.1.2有关芯片1．1.2.18253内部结构和工作方式8253具有3个独立的计数通道，采用减1计数方式。在门控信号有效时，每输入1个计数脉冲，通道作1次计数操作。当计数脉冲是已知周期的时钟信号时，计数就成为定时。一、8253内部结构8253芯片有24条引脚，封装在双列直插式陶瓷管壳内。图1-28253内部结构1.数据总线缓冲器数据总线缓冲器与系统总线连接，8位双向，与CPU交换信息的通道。这是8253与CPU之间的数据接口，它由8位双向三态缓冲存储器构成，是CPU与8253之间交换信息的必经之路。2.读／写控制读／写控制分别连接系统的IOR#和IOW#，由CPU控制着访问8253的内部通道。接收CPU送入的读／写控制信号，并完成对芯片内部各功能部件的控制功能，因此，它实际上是8253芯片内部的控制器。A1A0：端口选择信号，由CPU输入。8253内部有3个独立的通道和一个控制字寄存器，它们构成8253芯片的4个端口，CPU可对3个通道进行读／写时钟电路复位电路电源电路PWM控制电路测速电路LCD显示电路直流电机操作3对控制字寄存器进行写操作。这4个端口地址由最低2位地址码A1A0来选择。如表1-1所示。表1-1读/写控制3.通道选择(1)CS#——片选信号，由CPU输入，低电平有效，通常由端口地址的高位地址译码形成。(2)RD#、WR#——读／写控制命令，由CPU输入，低电平有效。RD#效时，CPU读取由A1A0所选定的通道内计数器的内容。WR#有效时，CPU将计数值写入各个通道的计数器中，或者是将方式控制字写入控制字寄存器中。CPU对8253的读／写操作如表1-2所示。表1-2通道选择控制4.计数通道0～2每个计数通道内含1个16位的初值寄存器、减1计数器和1个16位的（输出）锁存器。8253内部包含3个功能完全相同的通道，每个通道内部设有一个16位计数器，可进行二进制或十进制（BCD码）计数。采用二进制计数时，最大计数值是FFFFH，采用BCD码计数时。最大计数值是9999。与此计数器相对应，每个通道内设有一个16位计数值锁存器。必要时可用来锁存计数值。图1-3通道内部结构当某通道用作计数器时，应将要求计数的次数预置到该通道的计数器中、被计数的事件应以脉冲方式从CLK端输入，每输入一个计数脉冲，计数器内容减“1”，待计数值计到“0”。OUT端将有输出。表示计数次数到。当某个通道用作定时器时。由CLK输入一定频率的时钟脉冲。根据要求定时的时间长短确定所需的计数值。并预置到计数器中，每输入一个...
