目錄摘要 IAbstract II1緒論 1染整工藝的概述 11.1.1當前染整業的背景 1我國紡織染整行業現狀 1染整機控制系統的原理 1國內外的研究現狀 2本文的主要研究內容 22.硬件設計 2硬件系統組成 2硬件系統技術路線和具體要求 3硬件器件的選擇 42.3.1染整機控制器 42.3.1.180C51的引腳及功能 52.3.1.280C51的定時計數器的原理 82.3.1.3定時器/計數器的工作方式 92.3.2A/D轉換器芯片ADC0809 92.3.2.1ADC0809的內部邏輯結構 92.3.2.2信號引腳圖 102.3.2.380C51單片機與ADC0809接口 122.3.2.48路模擬通道選擇 122.3.2.5轉換數據的傳送 122.3.3D/A轉換器芯片DAC0832 132.3.3.1芯片DAC0832的引腳及功能 132.3.3.2DAC0832的工作方式 162.3.4單片機的輸出端口芯片 162.3.4.18155的引腳極其功能 162.3.4.28155的工作方式 172.3.5看門狗電路 182.3.6光電耦合器 192.3.7整波電路 202.3.8顯示局部設計 20 213三菱變頻器 213.1三菱變頻器〔FRA-540〕的特性 213.2回路端子說明 22 254染整機控制系統的實現 265軟件設計 265.1程序流程圖 265.2程序編程 33結論 38參考文獻 40摘要本文根據染整機控制系統的需求，利用單片機系統中80C51芯片作為控制局部的核心元件，通過霍爾檢測元件檢測電機轉速，光電隔離電路的電氣隔離，整波電路的整波，以及ADC0809、DAC0832、8155等外圍芯片，同三菱變頻器〔FRA-540〕、染整機電動機相配合，實現了步速、步長的調整，使其工作在所期望的范圍之內。染整機運行時，開始檢測脈沖信號個數，并換算為當前布速。之后，比擬當前布速與實際布速之差是否小于1m，如果是小于1m話，不進行布速調整；否那么調整當前布速。【關鍵詞】：染整機；單片機；三菱變頻器〔FRA-540〕；霍爾檢測元件；AbstractBasedonthedyeingmachinecontrolsystemtotheneedsofSCMsystemasa80C51chipcontrolpartofthecorecomponents,Hallthroughdetectionsensorforthedetectionofmotorspeedandopticalisolationoftheelectricalcircuitisolation,thewholecircuitofthewholewave,andtheConnectionbetweenADC0809,DAC0832,8155forexternalchips,InverterwithMitsubishi(FRA-540),tiedyeingmachinemotortoachievethespeed,stepadjustmentitsworkinthedesiredrange.Dyeingmachineoperation,hasbeguntestingpulsenumber,andtheconversionrateforthecurrentBush.AfterBushcomparedthecurrentspeedandtheactualspeedclothdifferenceissmallerthan1m,ifitislessthan1m,noclothspeedadjustment;Otherwise,adjustthespeedcloth.Keywords：DyeingandFinishingMachine；SCM；Mitsubishiinverter(FRA-540)；HallSensor；1緒論隨著生活節奏的明顯加快，我國服裝消費升級和休閑化態勢顯著，這不僅給予品牌服裝企業開展的空間，而且為面料的染整加工企業也提供了好的成長契機。印染及整理是面料質地提升的重要環節，目前我國染整業整體仍存在著檔次低、大批量生產、行業集中度分散的問題，消費和產業升級將催生新型染整企業的誕生和開展。1長期以來，中國紡織工業得益于具有豐富的纖維原料、相對廉價的勞動力資源等優勢，成為世界最大的紡織品生產國。目前全國纖維加工總量已經到達2007萬噸，占全球纖維加工量30%，棉紡、化纖、絲綢、印染、服裝等主要紡織產品產量居世界首位。紡織品銷售總值占全國生產總值的18%，在國民經濟中占有重要的地位。但是，最近10年世界產業結構調整的過程中，興旺國家把附加值不高、用工多、能耗大的紡織產品向開展中國家轉移，如中國、印度、巴基斯坦等.而他們自己牢牢控制著新技術產品的研發、先進裝備的生產開發及信息技術在生產過程中及銷售網絡中的應用。可以說，中國的紡織大國地位主要源于較低的制造本錢和較低的勞動力價格。產品的附加值和創新能力還很薄弱，產品的質量水平低，對市場的快速反映能力滯后。因此，我國雖是紡織大國，但絕對不是紡織強國。染整作為紡織加工過程的關鍵環節，其過程包括前處理染色、印花后整理等工序。它對改善織物外觀，改善使用性能，提高產品質量，增加花色品種等有重要作用，是決定紡織品附加值的直接環節，其工藝技術直接決定了產品質量水平。目前，我國的染整業還存在著很多問題，傳統的生產方式和管理方法越來越成為染整行業開展的障礙，大局部印染企業的生產技術都比擬落后。染色、印花、后整理的每個工序過程都與德、英、美、日、韓等興旺國家存在著巨大的差距。在今后的開展過程中，我國要繼續在世界紡織品市場的競爭中處于優勢地位，高新技術的注入就顯得十分迫切。測量轉速的方法分為模擬式和數字式兩種。模擬式采用測速發電機為檢測元件，得到的信號是模擬量。數字式通常采用光電編碼器、圓光柵、霍爾元件等為檢測元件，得到的信號是脈沖信號。隨著微型計算機的廣泛應用．特別是高性能價格比的單片機的出現，轉速測量普遍采用以單片機為核心的數字式測量方法。系統以單片機80C51為控制核心，用霍爾集成傳感器作為測量電機轉速的檢測元件，經過單片機數據處理，傳感器采用霍爾器件將電機的轉速轉化為脈沖信號，處理器采用80C51單片機。計數器采用單片機片內計數器完成對脈沖的計數，通過單片機的內部數據的處理，來控制變頻器，進而到達控制各同步電機單元速度的目地。隨著染整工藝的開展，以電子計算機為主體的現代信息控制技術已經滲透到染整機械的各個領域。普遍采用電子、電腦控制電子技術的應用范圍不斷擴大，水平不斷提高。自動化控制染整機染色已成為世界開展的趨勢。另外，在水資源日益短缺環境污染不斷惡化的情況下，環境保護已成為當今國內外最關注的話題。在生態環保技術方面，國際紡織業開展很快，國內外染整機制造商都更加注重環保節能，注重設備的效能，為有利于生態環保，力求做到染色工藝優化，減少化學藥劑和能源消耗，以求到達高效，高速，短流程的目的。1.4課題主要研究內容系統是以單片機80C51為控制核心，用霍爾集成傳感器作為測量轉速的檢測元件，與三菱變頻器(FR-A540)組成簡單易行、運行穩定、調速比大、調試方便的多單元同步變頻調速系統。2硬件設計〔1〕變頻調節器5個，用于驅動5個變頻電機的運轉，調速。〔2〕變頻電機5臺，用于驅動布輥的運轉。〔3〕調速器1個，用于布速調整。〔4〕比例調節器1個，用于調整5個變頻電機運行速度之間的配合，使布速在罐中運行速度均勻。〔5〕控制器1個，用于布速，布長，張力等信號的采集，運算。〔6〕顯示器1組，可顯示5位布長，2位布速，2位張力。5個變頻器分別帶動5個變頻電機驅動主輥及4個從軸運轉，通過比例調節器調節5個電機的轉速，使之到達罐中布速均勻運行的目的。控制機柜面板上沒有布速顯示，布長顯示，張力顯示，布速調節轉鈕及布長清0按鈕。比例調節器和變頻器控制器單元均設置在控制機柜內。如圖2-1所示變頻器1變頻器1霍爾傳感器M1M5M4M3M2變頻器4變頻器2變頻器3變頻器5布速調整比例調節器張力傳感器控制器顯示器圖2-1系統流程圖染整機的整個工作過程是在控制器的控制下運行的。控制器的硬件電路的設計應考慮本錢，功耗，可靠性等因素。染整機控制器需配置數碼顯示器，輸入通道外圍電路包括脈沖整電路，光電隔離，模擬開關，A/D轉換器，譯碼電路，看門狗電路，掉電保護電路，電源監視等。輸入通道除了負責采集轉速傳感器來的數字信號外，還要考慮與系統的之間的電平轉換問題。輸入通道與系統之間采用光電隔離方式，工作電源采用DC/DC隔離電源。面板配置一個復位清零鍵，用于布長計數的清零。一個手動調速旋鈕，用于布速的調整，一個八位LED數碼顯示器，其中5位用于顯示布長，3位用于顯示布速，2位顯示布在罐內運行的張力(由于能力和時間問題沒能實現)，整個控制器安裝于控制柜中。配置“看門狗〞電路，防止因各種干擾和軟件故障而造成系統死機的現象。硬件系統框圖如圖2-2所示。調速系統調速系統看門狗電路張力傳感器A/D轉換霍爾傳感器整形電路處理器布長、布速、張力顯示M1M2電源及掉電保護220v+5v+12v-12v圖2-2硬件系統框圖我們選擇80C51為控制器的核心元件。80C51是INTEL公司MCS-51系列單片機中最根本的產品，采用INTEL公司可靠的CHMOS工藝技術制造的高性能8位單片機，屬于標準的MCS-51的HCMOS產品。結合了HMOS的高速和高密度技術及CHMOS的低功耗特征，繼承和擴展了MCS-48單片機的體系結構和指令系統。

80C51內置中央處理單元、128字節內部數據存儲器RAM、32個雙向輸入/輸出(I/O)口、2個16位定時/計數器和5個兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內時鐘振蕩電路。

此外，80C51還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結CPU而RAM定時器、串行口和中斷系統維持其功能。掉電模式下，保存RAM數據，時鐘振蕩停止，同時停止芯片內其它功能。80C51有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)兩種封裝形式。2.3.1.180C51的引腳及功能80C51單片機采用40引腳雙列直插封裝〔DIP〕形式。80C51的內部結構圖如圖2-3所示。80C51的引腳圖如圖2-4所示。下面詳細介紹80C51單片機的引腳名稱及功能：〔1〕電源引腳VCC和VSSVCC：接+5V電源。VSS：接地。〔2〕時鐘電路引腳XTAL1和XTAL2XTAL1：接外部石英晶體和微調電容的一端。在片內它是振蕩器的反向放大器的輸入。假設使用外部時鐘時，對于HMOS單片機，該引腳必須接地；對于CHMOS單片機，該引腳作為驅動端。XTAL2：接外部石英晶體和微調電容的另一端。在片內它是振蕩器的反相放大器的輸出段端，振蕩電路的頻率是晶體振蕩頻率。假設使用外部時鐘時，對于HMOS單片機，該引腳輸入外部時鐘脈沖；對于CHMOS單片機，該引腳應懸浮。圖2-380C51的內部結構圖〔3〕控制信號引腳ALE、SPEN、EA、和RSTALE：地址鎖存允許信號輸入端。在存取片外存儲器時，用于鎖存低8位地址。當單片機上電正常工作后，ALE端就周期性的以時鐘振蕩頻率的1/6的固定頻率向外輸出正脈沖信號。SPEN：程序存儲允許輸出端。是片外程序存儲器的讀選通信號，低電平有效。CPU從外部程序存儲器取指令時，SPEN在每個機器周期中兩次有效。但在訪問片外數據存儲器時，要少產生兩次負脈沖信號。EA/VPP：程序存儲器地址允許輸入端。當EA為高電平時，CPU執行片內程序存儲器指令，但當PC中的值超過0FFFH時，將自動轉成向執行片外程序存儲器指令。當EA為低電平時，CPU只執行片外程序存儲器指令。RST：復位信號輸入端。高電平有效，在此輸入端保持兩個機械周期的高電平后，就可以完成復位操作。系統中，接看門狗電路，實現復位操作。圖2-480C51的引腳圖〔4〕輸入/輸出引腳P0—P3是4個存儲器，也稱為4個端口，是80C51單片機與外界聯系的4個8位雙向并行I/O口。由于在數據的傳輸過程中，CPU需要對接口電路中輸入輸出數據的存放器進行讀寫操作，所以在單片機中對這些存放器像對存儲單元一樣進行編址。—P0.7〕：是一個8位的準雙向I/O口。在訪問片外存儲器時，它分時操作為8位地址線和8位雙向數據線。不做總線使用時，也可作普通I/O口。—P1.7〕：是一個帶內部上拉電阻的8位的準雙向I/O口。—P2.7〕：也是一個帶內部上拉電阻的8位的準雙向I/O口。在訪問片外存儲器時，它作為8位地址線，不做總線使用時，也可作普通I/O口。—P3.7〕：也是一個帶內部上拉電阻的8位的準雙向I/O口。P3口除了作為一般準雙向使用外，每個引腳還具有第二功能見表2-1。表2-1P3口的第二功能口線第二功能RXD〔串行口輸入〕TXD〔串行口輸出〕INT0〔外部中斷0輸入〕INT1〔外部中斷1輸入〕T0〔定時器0的外部輸入〕T1〔定時器1的外部輸入〕WR〔片外數據存儲器寫選通控制輸出〕RD〔片外數據存儲器讀選通控制輸出〕2.3.1.280C51的定時計數器的原理16位的定時器/計數器實質上就是一個加1計數器，其控制電路受軟件控制、切換。當定時器/計數器為定時工作方式時，計數器的加1信號由振蕩器的12分頻信號產生，即每過一個機器周期，計數器加1，直至計滿溢出為止。顯然，定時器的定時時間與系統的振蕩頻率有關。因一個機器周期等于12個振蕩周期，所以計數頻率fcount=1/12osc。如果晶振為12MHz，那么計數周期為：

T=1/〔12×106〕Hz×1/12=1μs這是最短的定時周期。假設要延長定時時間，那么需要改變定時器的初值，并要適中選擇定時器的長度〔如8位、13位、16位等〕。當定時器/計數器為計數工作方式時，通過引腳T0和T1對外部信號計數，外部脈沖的下降沿將觸發計數。計數器在每個機器周期的S5P2期間采樣引腳輸入電平。假設一個機器周期采樣值為1，下一個機器周期采樣值為0，那么計數器加1。此后的機器周期S3P1期間，新的計數值裝入計數器。所以檢測一個由1至0的跳變需要兩個機器周期，故外部的最高計數頻率為振蕩頻率的1/24。例如，如果選用12MHz晶振，那么最高計數頻率為0.5MHz。雖然對外部輸入信號的占空比無特殊要求，但為了確保某給定電平在變化前至少被采樣一次，外部計數脈沖的高電平與低電平保持時間均需在一個機器周期以上。當CPU用軟件給定時器設置了某種工作方式之后，定時器就會按設定的工作方式獨立運行，不再占用CPU的操作時間，除非定時器計滿溢出，才可能中斷CPU當前操作。CPU也可以重新設置定時器工作方式，以改變定時器的操作。由此可見，定時器是單片機中效率高而且工作靈活的部件。定時器/計數器的工作方式T0或T1無論用作定時器或計數器都有4種工作方式：方式0、方式1、方式2和方式3。除方式3外，T0和T1有完全相同的工作狀態。系統中，我們置T1為定時器，T0為計數器；T0，T1選擇工作方式1，T1定時時間為50ms。方式1是16位計數結構的工作方式，計數器由TH0全部8位和TL0全部8位構成。定時／計數選擇：C／T＝0，T1為定時器，定時信號為振蕩周期12分頻后的脈沖；C／T＝l，T0為計數器，計數信號來自引腳T0的外部信號。定時器T1能否啟開工作，還受到了R1、GATE和引腳信號INT1的控制。當GATE＝0時，只要TR1＝1就可翻開控制門，使定時器工作；當GATE＝1時，只有TR1＝1且INT1＝1，才可翻開控制門。GATE，TR1，C／T的狀態選擇由定時器的控制存放器TMOD，TCON中相應位狀態確定，INT1那么是外部引腳上的信號。在一般的應用中，通常使GATE＝0，從而由TRl的狀態控制Tl的開閉：TRl＝1，翻開T1；TRl＝0，關閉T1。在特殊的應用場合，例如利用定時器測量接于INT1引腳上的外部脈沖高電平的寬度時，可使GATE＝1，TRl＝1。當外部脈沖出現上升沿，亦即INT1由0變1電平時，啟動T1定時，測量開始；一旦外部脈沖出現下降沿，亦即INT1由l變0就關閉了T1。

定時器啟動后，定時或計數脈沖加到TLl的低5位，從預先設置的初值(時間常數)開始不斷增1。TL1計滿后，向THl進位。當TL1和THl都計滿之后，置位T1的定時器回零標志TFl，說明定時時間或計數次數已到，以供查詢或在翻開中斷的條件下，可向CPU請求中斷。如需進一步定時/計數，需用指令重置時間常數。當為計數工作方式時，計數值的范圍是：

1～65536〔216〕當為定時工作方式時，定時時間計算公式為：〔216－計數初值〕×晶振周期×12

或

〔216－計數初值〕×機器周期A/D轉換器芯片ADC0809ADC0809是一種典型的8路模擬輸入的8通道逐次逼近式A/D轉換器，CMOS工藝。

2.3.2.1ADC0809的內部邏輯結構圖2-5為ADC0809內部邏輯結構框圖。圖中,八路模擬量開關可選通8個模擬通道,允許8路模擬量分時輸入,共用1個A/D轉換器進行轉換.地址鎖存與譯碼電路完成對ADDA,ADDB,ADDC三個地址位進行鎖存和譯碼,其譯碼輸出用于8路模擬通道的選擇.8位A/D轉換器是逐次逼近式,三態輸出鎖存器用于存放和輸出轉換得到的數字量。

圖2-5ADC0809內部邏輯結構框圖2信號引腳圖ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝的芯片，其引腳排列如圖2-6所示。各引腳功能如下：

：信號單極性，電壓范圍0～5V,假設信號過小，還需進行放大.另外,模擬量輸入在A/D轉換的過程中，其值應保持不變，因此，對變化速度快的模擬輸入量，在輸入前應增加采樣保持電路。圖2-6ADC0809引腳圖，B，C——地址線。A為低位地址，C為高位地址，用于對8路模擬通道進行選擇，引腳圖中相應為ADDA，ADDB和ADDC。其地址狀態與通道的對應關系見表2-3。3.ALE——地址鎖存允許信號。由低至高電平的正跳變將通道地址鎖存至地址鎖存器中。4.START——啟動轉換信號。START上跳沿時，所有內部存放器清0；START下跳沿時，開始進行A/D轉換。在A/D轉換期間，START應保持低電平。5.D7～D0——數據輸出線。為三態緩沖輸出形式，可以和單片機的數據線直接相連。6.OE——輸出允許信號。用于控制三態輸出鎖存器向單片機上輸出轉換得到的數據。OE=0，輸出數據線呈高電阻態；OE=1，輸出轉換得到的數據。7.CLOCK——時鐘信號。ADC0809內部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，。通常使用頻率為500kHz的時鐘信號。8.EOC——轉換結束狀態信號。EOC=0，正在進行轉換；EOC=1，轉換結束。該狀態信號既可作為查詢的狀態標志，又可以作為中斷請求信號使用。9.VCC——+5V電源。10.REF(+)，REF(-)——參考電壓。參考電壓用來與輸入的模擬信號進行比擬，作為逐次逼近的基準，其典型值為REF(+)=+5V，REF(-)=0V。80C51單片機與ADC0809接口電路ADC0809與單片機接口電路

圖2-7ADC0809與單片機接口電路ADC0809與8031單片機的連接如圖2-7所示。與80C51的連接一樣。電路連接主要涉及兩個問題:一是8路模擬信號通道選擇,二是A/D轉換完成后轉換數據的送。2.3.2.48路模擬通道選擇ADDA，ADDB,ADDC分別接地址鎖存器提供的低3位地址,只要把3位地址寫入ADC0809內部的地址鎖存器,就實現了模擬通道選擇.對圖2-7所示的系統來說,地址鎖存器是一個輸出口,為了把3位地址寫入0809,還要提供0809的片選信號(口地址).圖中使用的是線選法,片選信號由P2.7確定,當P2.7為低電平時對ADC0809進行操作.和分別為讀選通和寫選通信號.因此,模擬通道IN0～IN7的地址依次為7FF8H～7FFFH。2.3.2.5轉換數據的傳送。1.定時傳送方式

對于一種A/D轉換器來說,轉換時間作為一項技術指標是的和固定的.例如,對于ADC0809,假設其時鐘信號為500KHz時,轉換時間約為128μs,相當于晶振6MHz的單片機工作64個機器周期.根據此設計一個延時子程序,A/D轉換啟動后,就調用這個延時子程序,延遲時間一到,轉換肯定已經完成了.接著,就可進行數據傳送。

2.查詢方式

A/D轉換芯片有轉換結束狀態信號,例如ADC0809的EOC端.因此可以通過查詢方式用軟件測試EOC的狀態,即可確定轉換是否完成,假設完成,就可進行數據傳送。

3.中斷方式

把轉換結束狀態信號(EOC)作為中斷請求信號,以中斷方式進行數據傳送.

不管采用上述哪種方式,一旦確認轉換完成,即可通過指令進行數據傳送,把轉換數據送上數據總線,供單片機接收。表2-3通道的選擇CBA選擇的通道000INT0001INT1010INT2011INT3100INT4101INT5110INT6111INT7ADC0809的工作過程是：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經譯碼選通8路模擬輸入之一到比擬器。START上升沿將逐次逼近存放器復位。下降沿啟動A／D轉換，之后EOC輸出信號變低，指示轉換正在進行。直到A／D轉換完成，EOC變為高電平，指示A／D轉換結束，結果數據已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當OE輸入高電平時，輸出三態門翻開，轉換結果的數字量輸出到數據總線上。CLK為時鐘輸入信號線。因ADC0809的內部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，VREF〔＋〕，VREF〔－〕為參考電壓輸入。D/A轉換器芯片DAC0832，從+5V～+15V均可正常工作。基準電壓的范圍為±10V；電流建立時間為1μs；CMOS工藝,低功耗20mW。

DAC0832轉換器芯片為20引腳，雙列直插式封裝。其引腳排列圖如圖2-8所示。DAC0832內部結構框圖如圖2-9所示。

圖2-8DAC0832引腳圖圖2-9DAC0832內部結構框圖該轉換器由輸入存放器和DAC存放器構成兩級數據輸入鎖存。使用時，數據輸入可以采用兩級鎖存(雙鎖存)形式，或單級鎖存(一級鎖存、一級直通)形式，或直接輸入(兩級直通)形式。此外，由三個與門電路組成存放器輸出控制邏輯電路，該邏輯電路的功能是進行數據鎖存控制，當=0時，輸入數據被鎖存；當=1時，鎖存器的輸出跟隨輸入的數據。D/A轉換電路是一個R-2RT型電阻網絡，實現8位數據的轉換。對各引腳信號說明如下：(1)DI7～DI0：轉換數據輸入

(2)/CS：片選信號(輸入)，低電平有效

(3)ILE:數據鎖存允許信號(輸入)，高電平有效

(4)/WR1：第1寫信號(輸入)，低電平有效上述兩個信號控制輸入存放器是數據直通方式還是數據鎖存方式，當ILE=1和=0時，為輸入存放器直通方式；當ILE=1和=1時，為輸入存放器鎖存方式。(5)/WR2：第2寫信號(輸入)，低電平有效

(6)/XFER：數據傳送控制信號(輸入)，低電平有效上述兩個信號控制DAC存放器是數據直通方式還是數據鎖存方式，當=0和=0時，為DAC存放器直通方式；當=1和=0時,為DAC存放器鎖存方式。

(7)Iout1：電流輸出1

(8)Iout2：電流輸出2

DAC轉換器的特性之一是:Iout1+Iout2=常數

(9)FRB：反應電阻端

DAC0832是電流輸出,為了取得電壓輸出,需在電壓輸出端接運算放大器〔FRB為運算放大器的反應電阻端〕。從而實現數字調整信號轉換成模擬電壓調整信號，調整染整機電機的轉速使之按照預置布速運轉的功能。運算放大器的接法如圖2-10所示。

(10)Verve：基準電壓,其電壓可正可負,范圍是-10V～+10V

(11)DGND：數字地

(12)AGND：模擬地圖2-10運算放大器接法DAC0832的工作方式DAC0832可處于三種不同的工作方式：直通方式、單緩沖方式、雙緩沖方式。系統中，我們采用單緩沖方式，如圖2-10。直通方式：當ILE接高電平，、、和都接數字地時，DAC處于直通方式，8位數字量一旦到達DI7～DI0輸入端，就立即加到8位D/A轉換器，被轉換成模擬量。單緩沖方式：只要把兩個存放器中的任何一個接成直通方式，而用另一個鎖存器數據，DAC就可處于單緩沖工作方式。將和都接地，使DAC存放器處于直通方式，另外把ILE接高電平，接端口地址譯碼信號，接CPU的信號，這樣就可以通過一條MOVX指令，選中該端口，使和有效，啟動D/A轉換。8155是一個多功能的芯片，它的片內具有256字節的靜態RAM、三個可編程選擇工作方式的并行I/O端口〔2個8位口、一個6位口〕、1個14位的可編程選擇工作方式的減法計數器、1個地址鎖存器，因此外接一片8155，就相當于綜合擴展了數據存儲器、I/O口、定時器/計數器。2.3.4.18155的引腳極其功能8155的引腳圖如圖2-11。圖2-118155的引腳圖8155各引腳的功能如下：

RESET:復位信號線，高電平有效。在該輸入端加一脈沖寬度為600ns的高電平信號，就可使8155可靠復位，復位時三個輸入/輸出口預置為輸入方式。

CE:片選端,8155為低電平有效。8156為高電平有效，當8155上加上一個低電平時，芯片被選中，可以與單片機交換信息。

AD0～AD7:三態地址/數據總線。在ALE的下降沿把8位地址鎖存于內部地址鎖存器，地址可代RAM或輸入/輸出用，由IO/M信號的極性而定，8位數據的流向取決于RD或WR信號的狀態。

ALE:地址鎖存器啟用信號線，高電平有效，其下降沿把AD0～AD7上的地址，片選信號、IO/M信號鎖存起來。

IO/M:IO和RAM選擇信號線。高電平造反輸入/輸出，該線低電平選擇存儲器。

RD：讀信號線，低電平有效。當片選信號與RD有效時，開啟AD0～AD7緩沖器，如果IO/M為低電平，那么RAM的內容讀至AD0～AD7，如果IO/M為高電平，那么選中的輸入/輸出口的內容讀到AD0～AD7。

WR:寫信號線，低電平有效。當片選信號和WR信號有效時，AD0～AD7上的數據將根據IO/M極性寫入RAM或I/O口。

PA0～PA7:輸入/輸出口A的信號線。通用8位輸入/輸出口，輸入/輸出的方向通過對命令/狀態存放器的編程來選擇。

PB0～PB7:輸入/輸出口B的信號線。通用8位輸入/輸出口，輸入/輸出的方向通過對命令/狀態存放器的編程來選擇。

PC0～PC5:輸入/輸出口C的信號線。6位可編程輸入/輸出口，也可用作A和B口的控制信號線，通過對命令/狀態存放器編程來選擇。

INT:定時/計數器輸入信號線，定時/計數器的時鐘由此線輸入。

TOUT:定時/計數器的輸出信號線,輸出信號為方波還是脈沖那么由定時/計數器的工作方式而定。

VCC:電源線，接＋5V直流電源。

VSS:接地線，接到公用地線上。工作方式8155有一個控制命令存放器和一個狀態標志存放器.8155的工作方式由CPU寫入控制命令存放器中的控制字來確定.8155工作方式控制字只能寫入,不能讀出；8155的狀態標志存放器用來存放A口和B口的狀態標志.狀態標志存放器的地址與命令存放器的地址相同,只能讀出不能寫入。〔1〕定時器方式8155的定時器為14位的減法計數器,可以對輸入脈沖進行減法計數,定時器由T13—T0設定時器時間長度,M2,M1設定輸出方式。〔2〕方式1方式1是一種選通輸入/輸出方式。它把A口和B口用作數據傳送,C口的局部引腳作為固定的專用應答信號,A口和B口可以通過方式控制字來設置方式1。這種方式多用于查詢傳送和中斷傳送。〔3〕方式2方式2是一種雙向選通輸入/輸出方式.它利用A口為雙向輸入/輸出口,C口的PC3～PC7作為專用應答線。方式2只用于端口A,在方式2下,外設可以通過端口A的8位數據線,向CPU發送數據,也可以從CPU接收數據。當接收到8155寫入控制端口的控制字時,首先測試控制字的最高位,如為1,那么是方式選擇控制字；如為0,那么不是方式選擇控制字,而是對端口C置1/置0控制字,這是由于端口C的每一位可作為控制位來使用。MAX705是一組CMOS監控電路,能夠監控電源電壓,電池故障和微處理器(MPU或P)或微控制器(MCU或C)的工作狀態。將常用的多項功能集成到一片8腳封裝的小芯片內,與采用分立元件或單一功能芯片組合的電路相比,大大減小了系統電路的復雜性和元器件的數量,顯著提高了系統可靠性和精確度,是MAXIM公司的價格低廉的微處理器監控芯片。MAX705其引圖如圖2-12所示。MAX705其引腳及具體功能如下：圖2-12Max705引腳圖。

(2)CCV:+5V電源輸入。

(3)GND:地。(4)PFI:電源故障電壓監控輸入,低于1.25V時,PFO輸出低電平。

(5)PFO:電源故障輸出。

(6)WDI:監視跟蹤定時器輸入。假設WDI保持高電平或低電平1.6s,WDO就輸出低電平。有三種情況可使內部監視跟蹤定時器清零；發生復位,WDI處于三態及WDI檢測到一個上升沿或下降沿。(7)RESET:復位輸出。

(8)WDO:監視跟蹤定時器輸出。當內部監視跟蹤定時器完成1.6s計數后,WDO輸出低電平直到定時器被清零。CCV低于復位門限電壓時,WDO也保持低電平直到CCV上升到復位門限電壓以上。

MAX705具有以下幾方面功能:

(1)系統上電,掉電以及供電電壓降低時,產生復位輸出,復位脈沖寬度的典型值為200ms,低電平有效。

(2)看門狗(Watchdog)電路輸出,如果在1.6s內沒有觸發該電路,那么輸出一個低電平信號。

(3)1.25V門限值檢測器,可用于電源故障或其他外電源的監控。

(4)手動復位輸入,低電平有效。具體功能的實現：①上電復位②0c51正常工作時,不斷從P1.6輸出脈沖信號至MAX705的WDI腳,當單片機程序"跑飛"后,P1.6不再輸出脈沖信號,MAX705的WDI腳在1.6s內收不到脈沖信號,將產生復位信號。MAX705的復位脈沖輸出有正脈沖和負脈沖兩種方式,假設復位脈沖為負脈沖時,需要外接反相器74LS04后再連接到單片機的復位端。這時,MAX705的RESET腳變為低電平,觸發單片機高優先級外部中斷0,中斷程序將去除中斷激活標志,并迫使程序復位到入口處,使單片機復位。使用看門狗可增加抗干擾能力。單片機即使受到干擾出現死機現象,通過MAX705也可使其恢復工作。隨著開關電源技術和綠色電源的飛速開展,APFC技術成為當前研究的熱點,電子式開關電源技術已經成熟,而且有相當多的控制方式。對于數字式開關電源,隔離技術和抗干擾技術是至關重要的,隨著電子元器件的迅速開展,光電耦合器的線性度越來越高,光電耦合器是目前在單片機和開關電源中用得最多隔離抗干擾器件。它是以光為媒介來傳輸電信號的器件,通常把發光器〔紅外線發光二極管LED〕與受光器〔光敏半導體管〕封裝在同一管殼內。當輸入端加電信號時發光器發出光線,受光器接受光線之后就產生光電流,從輸出端流出,從而實現了“電—光—電〞轉換。以光為媒介把輸入端信號耦合到輸出端的光電耦合器,由于它具有體積小、壽命長、無觸點,抗干擾能力強,輸出和輸入之間絕緣,單向傳輸信號等優點,在數字電路上獲得廣泛的應用。通常的光電耦合器由于它的非線性,因此在模擬電路中的應用只限于對較高頻率的小信號的隔離傳送。普通光耦合器只能傳輸數字〔開關〕信號,不適合傳輸模擬信號。近年來問世的線性光耦合器能夠傳輸連續變化的模擬電壓或模擬電流信號,使其應用領域大為拓寬。光耦合器的技術參數主要有發光二極管正向壓降VF、正向電流IF、電流傳輸比CTR、輸入級與輸出級之間的絕緣電阻、集電極-發射極反向擊穿電壓V(BR)CEO、集電極-發射極飽和壓降VCE(sat)。此外,在傳輸數字信號時還需考慮上升時間、下降時間、延遲時間和存儲時間等參數。系統中，對霍爾傳感器和張力檢測器所檢測的信號進行光電隔離。采用施密特觸發器進行整波。通過輸入電壓的上升與下降，產生回差電壓，再通過改變回差電壓來實現波形的調整。本設計的顯示局部由八個LED顯示器組成，分為2組，其中有5個為一組，顯示步長；另外3個為一組，顯示轉速，都為動態顯示,用來顯示當前電機的實際轉速，LED顯示原理：通常所說的LED顯示器由7個發光二極管組成，因此也稱之為七段LED顯示器。此外，顯示器中還有一個圓點型發光二極管〔即dip引腳〕，用于顯示小數點。通過七段發光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數字、字母以及其它符號。LED顯示器中的發光二極管共有兩種連接方法：共陽極接法、共陰極接法。系統中我們采用共陰極接法。所謂共陰極接法，即把發光二極管的陰極連在一起構成公共陰極。使用時公共陰極接地。這樣陽極端輸入高電平的段發光二極管就導通點亮，而輸入低電平那么不點亮。LED的顯示方式包括靜態顯示和動態顯示。當LED顯示器工作于靜態顯示方式時，各位的共陰極〔或共陽極〕連接在一起并接地〔或+5V〕；每位的段選線〔a-dip〕分別與一個8位的鎖存器輸出相連。之所以稱為靜態顯示，是由于顯示器中的各位相互獨立，而且各位的顯示字符一經確定，相應鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個字符為止。也正因為如此，靜態顯示器的亮度都較高。靜態顯示方式的優點是編程容易，管理也簡單，但付出的代價是占用口線資源較多。因此靜態顯示不適用于顯示位數較多的情況。當在多位LED顯示時，為了簡化硬件電路，通常將所有位的段選線相應地并聯在一起，由一個8位I/O口控制，形成段選線的多路復用。而各位的共陰極或共陽極分別由相應的I/O口線控制，實現各位的分時選通。LED不同位顯示的時間間隔可以通過定時中斷完成。如對8位LED顯示器，掃描顯示頻率為50HZ，假假設顯示一位保持1ms時間，那么顯示完所有8位之后，只需8ms，于是另外12msCPU完全可以處理其它工作。上述保持1ms的時間應根據實際情況而定。不能太小，因為發光二極管從導通到發光有一定的延時，導通時間太小，發光太弱人眼無法看清。但也不能太大，因為畢竟要受限于臨界閃爍頻率，而且此時間越長，占用CPU時間也越多。另外，顯示的位增多，也將占用大量的CPU時間，因此動態顯示實質是以犧牲CPU時間換取元件和消耗的減少的。本設計采用共陰極顯示器。利用7406TTL集電極開路六反相高壓驅動器和7407TTL集電極開路六正相高壓驅動器進行LED數碼管顯示。2.本局部的線路連線為把單片機系統區域中的P1.0－P1.7端口用8芯排線連接到“4X4行列式鍵盤〞區域中的C1－C4R1－R4端口上。這樣，每個按鍵有它的行值和列值，行值和列值的組合就是識別這個按鍵的編碼。矩陣的行線和列線分別通過兩并行接口和CPU通信。每個按鍵的狀態同樣需變成數字量“0〞和“1〞，開關的一端〔列線〕通過電阻接VCC，而接地是通過程序輸出數字“0〞實現的。通過軟件程序確鍵按下，判斷哪一個鍵按下，鍵的功能是什么；還要消除按鍵在閉合或斷開時的抖動。兩個并行口中，一個輸出掃描碼，使按鍵逐行動態接地，另一個并行口輸入按鍵狀態，由行掃描值和反應信號共同形成鍵編碼而識別按鍵，通過軟件查表，查出該鍵的功能。3三菱變頻器3.1三菱變頻器〔FRA-540〕的特性多功能、通用型、重負載適用。1.功率范圍：0.4～55KW〔3相380V，FR－A540型〕75～800KW〔3相380V，FR－A540〔L〕型〕2.采用先進磁通矢量控制方式，調速比可達1：120〔0.5-60Hz〕3.可拆卸式風扇和接線端子，維護方便。4.柔性PWM，實現更低噪音運行。5.內置RS485通信口，并可支持各種常用的現場。6.PID等多種功能適合各種應用場合。如圖3-1所示三菱變頻器的主要端子。圖3-1三菱變頻器的端子接線圖3.2回路端子說明如表3-1,表3-2所示表3-1主回路端子說明端子記號端子名稱說明R,S,T交流電源輸入連接工頻電源。當使用高功率因數轉換器時，確保這些端子不連接(FR-HC)。U,V,W變頻器輸出接三相鼠籠電機。R1,S1控制回路電源與交流電源端子R,S連接。在保持異常顯示和異常輸出時或當使用高功率因數轉換器時(FR-HC)時，請拆下R－R1和S-S1之間的短路片，并提供外部電源到此端子。P,PR連接制動電阻器拆開端子PR-PX之間的短路片，在P-PR之間連接選件制動電阻器(FR-ABR)。P,N連接制動單元連接選件FR-BU型制動單元或電源再生單元(FR-RC)或高功率因數轉換器(FR-HC)。P,P1連接改善功率因數DC電抗器拆開端子P-P1間的短路片，連接選件改善功率因數用電抗器(FR-BEL。PR,PX連接內部制動回路用短路片將PX-PR間短路時(出廠設定)內部制動回路便生效(7.5K以下裝有)。接地變頻器外殼接地用，必須接大地。表3-2控制回路端子說明類型端子記號端子名稱說明輸入信號啟動接點功能設定STF正轉啟動STF信號處于ON便正轉，處于OFF便停止。程序運行模式時為程序運行開始信號,〔ON開始，OFF靜止〕。當STF和STR信號同時處于ON時,相當于給出停止指令。STR反轉啟動STR信號ON為逆轉，OFF為停止。STOP啟動自保持選擇使STOP信號處于ON,可以選擇啟動信號自保持。RH、RM、RL多段速度選擇用RH,RM和RL信號的組合可以選擇多段速度。輸入端子功能選(Pr.180到Pr.186)用于改變端子功能。JOG點動模式選擇JOG信號ON時選擇點動運行〔出廠設定〕。用啟動信號〔STF和STR〕可以點動運行。RT第2加/減速時間選擇RT信號處于ON時選擇第2加減速時間。設定了[第2力矩提升][第2V/F(基底頻率)]時，也可以用RT信號處于ON時選擇這些功能。MRS輸出停止MRS信號為ON〔20ms以上〕時，變頻器輸出停止。用電磁制動停止電機時，用于斷開變頻器的輸出。RES復位用于解除保護回路動作的保持狀態。使端子RES信號處于ON在0.1秒以上,然后斷開。AU電流輸入選擇只在端子AU信號處于ON時，變頻器才可用直流4-20mA作為頻率設定信號。輸入端子功能選(Pr.180到Pr.186)用于改變端子功能。CS瞬停電再啟動選擇CS信號預先處于ON，瞬時停電再恢復時變頻器便可自動啟動。但用這種運行必須設定有關參數，因為出廠時設定為不能再啟動。SD公共輸入端子〔漏型〕接點輸入端子和FM端子的公共端。直流24V,0.1A(PC端子)電源的輸出公共端.PC直流24V電源和外部晶體管公共端當連接晶體管輸出〔集電極開路輸出〕，例如可編程控制器時，將晶體管輸出用的外部電源公共端接到這個端子時,可以防止因漏電引起的誤動作,這端子可用于直流24V,0.1A電源輸出。中選擇源型時，這端子作為接點輸入的公共端。模擬頻率設定10E頻率設定用電源10VDC,容許負荷電流10mA按出廠設定狀態連接頻率設定電位器時,與端子10連接。當連接到10E時,請改變端子2的輸入規格。105VDC,容許負荷電流10mA2頻率設定(電壓)輸入0～5VDC(或0～10VDC)時5V(10VDC)對應于為最大輸出頻率。輸入輸出成比例。用參數單元進行輸入直流0～5V(出廠設定)和0～10VDC的切換。輸入阻抗10KΩ,容許最大電壓為直流20V。4頻率設定(電流)C4～20mA,20mA為最大輸出頻率,輸入,輸出成比例.只在端子AU信號處于ON時,該輸入信號有效,輸入阻抗250Ω,容許最大電流為30mA。1輔助頻率設定輸入0～±5VDC或0～±10VDC時,端子2或4的頻率設定信號與這個信號相加。用參數單元進行輸入0～±5VDC或0～±10VDC(出廠設定)的切換。輸入阻抗10KΩ,容許電壓±20VDC。5頻率設定公共端頻率設定信號(端子2,1或4)和模擬輸出端子AM的公共端子。請不要接大地。輸出信號接點A，B，C異常輸出指示變頻器因保護功能動作而輸出停止的轉換接點.AC200V0.3A,30VDC0.3A,異常時:B-C間不導通(A-C間導通),正常時:B-C間導通(A-C間不導通)輸出端子的功能選擇通過(Pr.190到Pr.195)改變端子集電極開路RUN變頻器正在運行變頻器輸出頻率為啟動頻率(出廠時為0.5Hz,可變更)以上時為低電平,正在停止或正在直流制動時為高電平*2。容許負荷為DC24V,0.1A。SU頻率到達輸出頻率到達設定頻率的±10%(出廠設定,可變更)時為低電平,正在加/減速或停止時為高電平*2。容許負荷為DC24V,0.1A。OL過負荷報警當失速保護功能動作時為低電平,失速保護解除時為高電平*2。容許負荷為DC24V,0.1A。IPF瞬時停電FU頻率檢測SE集電極開路輸出公共端端子RUN,SU,OL,IPF,FU的公共端子脈沖FM指示儀表用可以從16種監示工程中選一種作為輸出*3,例如輸出頻率,輸出信號與監示工程的大小成比例出廠設定的輸出工程:頻率容許負荷電流0.001A60Hz時1440脈沖/s模擬AM模擬信號輸出通訊RS1485PU接口通過操作面板的接口,進行RS-485通迅·遵守標準:EIARS-485標準·通訊方式:多任務通信·通迅速率:最大:19200bps·最長距離:500m圖3-2是三菱變頻器的頻率設定輸入端子。一般情況下，端子2為主頻率設定信號輸入端子，端子1為輔助信號輸入端子。而當內部功能選擇具有超調功能時，端子1〔或4〕就變成主頻設定端子，而端子2變為超調信號輸入端子，是端子1信號的50%～150%。即當端子1為某一信號時，端子2信號以0～±5V(或0～±10V)范圍內變化，可使輸出頻率在端子1信號的根底上變化50%～150%。圖3-2FRA-540變頻器頻率設定輸入端子本系統中，通過變頻器的回饋的頻率變換，從而實現變頻調速。4染整機控制系統的實現在對電機的控制中，控制系統可分為開環系統和閉環系統兩類。開環控制比擬簡單，能滿足一般的控制要求；閉環控制系統那么用于有精度要求的控制。在電動機控制中，這些精度包括：電動機本身的精度要求，如角度和轉速；執行機構的精度要求，如線位移和角位移。要實現對這些物理量的精確控制，就必須通過高精度的檢測傳感器對這些物理量進行檢測，將檢測結果轉換為數字量，反應給單片機。通過單片機對這些數據進行處理，處理的結果作為控制量對電動機進行控制，從而實現了閉環控制。本系統中我們采用了閉環控制，為了精確校正電機的轉速，我們利用速度檢測儀器霍爾傳感器檢測電機的轉速，將檢測值以頻率的形式反應到80c51的計數器0中。單片機根據反應值調用事先寫好的程序來處理數據，調節脈沖的輸出頻率，從而使電機按我們的要求穩速運行。同時，利用顯通過可以直觀的顯示步速、步長，使我們更好的控制電機的速度，使之到達我們所期望的范圍。5軟件設計主程序置T1為定時器，T0為計置T1為定時器，T0為計數器，設工作方式1T1定時時間50ms,T0從0開始記數啟動T1定時，啟動T0計數停止T0記數計數值存入50H與#2πr/m乘結果存入52H調用調整子程序調用顯示子程序定時時間=1sT1定時時間=50ms返回開始NYNY調用子程序AA←〔52H〕進位清零A減1調D/A轉換子程序與〔53H〕相比擬A減〔53H〕54H←A返回進位=1？A加1不等相等YN顯示子程序：待顯字符存儲子程序進位=1？進位=1？A←〔52H〕，B←#60，R0←〔52H〕A乘BB←#10A除以B79H←BB←#107AH,7BH,7CH,7DH,7EH清零調用顯示局部子程序7EH←AA加〔7EH〕A←BA除以BA←〔52H〕，B←#1052H←R0A除以B78H←B進位=1？進位清零，〔7DH〕加1進位清零，〔7CH〕加1進位清零，〔7BH〕加1進位清零，〔7AH〕加1進位=1？進位=1？NYNYNYYN顯示局部子程序取顯示字符的段選碼取顯示字符的段選碼8155初始化R0←緩沖器末位地址，R2←#01HA←位選碼段選碼口←段選碼A←待選字符調整指針位選碼地址調整返回8位顯示完位選碼口←位選碼NY預值子程序R2R2←#04H，R3←#01H53H←#0H結果存入53H延遲10ms去抖動發全0行描碼，列線置1從第0行掃描A與R3相加有間按下？識別有鍵按下？找到行號？返回進行下一行掃描NYNYYNYND/A轉換子程序賦地址指針賦地址指針A←〔54H〕送數據到0832返回5.2程序編程設定布輪的轉軸半徑為r，電機旋轉一周產生m個脈沖。主程序：置T0為計數器，T1為定時器；T0，T1選擇工作方式1，T1定時時間為50ms，X=65536-50000=15536=3CB0H〔TL1〕=0BH，〔TH1〕=3CHORG0000HAJMPMAINORG0003HAJMPINTMOV40H,#20MOVTMOD,#13HMOVTL1,#0B0HMOVTH1,#3CHMOVTL0,#0MOVTH0,#0MOVIE,#81HSETBTR0SETBTR1L2:JBCTF1,L1SJMPL2L1:MOVTL1,#0BHMOVTH1,#3CHDJNZ40H,L2CLRTR0MOV50H,TL0MOV51H,TH0MOVA,50HMOVB,2∏R/MMULABMOV51H,AACALLDISPLACALLAJUST調整子程序AJUST：CLRCMOVA,52HCJNEA,53H,L3JMPL5L3:JCL4SUBA，JMPL5L4：JMPL5L5：MOV54H,AACALLTRATERET顯示程序：布速存儲單元為78H-7