基于程序下载技术的数字随动系统实验装置

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1、基于程序下载技术的数字随动系统实验装置第24卷第2期华东地质学院学2001年6月JOUILNALOFEAsrCHINAGEOLOGICAL报1SII11腼.24N0.2Jun.2001基于程序下载技术的数字随动系统实验装置涂水林（华东地质学靛信息工程系，匝西抚州344000）摘要:舟绍了一种基于程序下载技术的数字随动系统实验慕置系统的随对过程由单片机控制实验者在Pc机上按自己的意图蝙好程序，编译完成后下我给下住机系统,并使其远行谊程序下位机把拴测到的系统的运行状盎信息宾时地传精碧Pc机，井姒图形

2、方式加以昱示，便于实验者观察.该实验装置可甩于验证多种控制算法.关键词:程序:下栽;数字随动系统;单片机;并行通信中囤分类号:TP21）61;文献标识码:B文章编号:1000—2251{2001】02—163—041实验系统组成实验系统的硬件主要由微型计算机，数字随动系统控制部分，控制对象三部分组成•控制对象部分由直流电动机，测速发电机，光电编码器，直流电动机的可调节负载组成.整个系统的方框图如图1所示图1数字随动系统方框图Fig1Functionaldiagramofthedigitalsor

3、Mosystem直流电动机选择永磁式直流力矩电机•它的特点是能使用在堵转或低速状态，适于在位置或低速随动系统中作执行件，与永磁式低速直流发电机配合，可组成低速宽调速系统•测速发电机选择永磁式低速直流发电机，对它的要求是灵敏度高，反应快，线性度好.在选择直流电动机和测速发电机的具体型号时，应注意它们的某些参数的匹配.本系统采用AL一01-512型光电编码器作为位置检测部件，直接输岀二进制码，光电编码器的9位数字输出接到扩展的I/O口8255上，其接线图如图2所示.这样，单片机读取8255的B,c口

4、的数据就可获得当前的位置信息.U】图2光电编码器接线图Fig.2circuitofthephotoeleclridtydn00der2数字随动系统控制部分的功能数字随动系统控制部分的主要功能是：(1)通讯功能•数字随动系统控制部分要接收上位机下载的应用程序，并且要实时地传输当前控制对象的转速信息和位置信息给上位机•上位机采用比较直观的图形或图像手段，形象地表示这两个信息，这样实验者就可以比较方便地观察到t己所设计的控制算法是否达到了预期的目标.(2)检测功能.控制部分必须检测到控制对象收｛毫日I

5、l:200D_0］修订日期:2000-1010忤者简彳「：睬求林(1969—).男，江曲南昌.实验师，主耍从事智能惶器方面的研究华东地质学院2001正的转速信息和位置信息•这两个非电量信息己经由测速发电机和光电编码器转换为电量信息.测速发电机输出的信号为电压信号，可由一片ADC0809对其进行变换，然后光电编码器输出的二进制数字信号，通过一片扩展1/08255获得.⑶控制和功率驱动功能.控制部分必须对控制对象的转速和位置进行控制•直流电动机的转速和位置的控制，主要是通过改变直流电动机定子电压接通

6、和断开时间的比值（即占空比）来控制.这样当电机通电时，速度增加;当电机断电时，则速度逐渐减少•只要按一定周期改变通，断电时间，即可使电机速度达到一定的稳定值•不论采取哪种控制算法都必须围绕给定占空比而进行.3单片机程序下载功能的实现31程序下载功能的硕件实现PC机与单片机之间的通信可通过并行1:3和串行口实现.利用串行口时，尽管需要对两者的输出电平进行转换，使它们的电气规范一-致，却可简化设计过程•但是串行口通信的速度太慢•若利用并行1:3,则可以大大提高单片机的下载速度，而且可满足实时传输当前

7、控制对象的转速信息和位置信息给上位机对速度的要求.所以在本实验装置中，采用了并行1:3通信方式.PC机与单片机并行通信的接1:3电路如图3所示•对计算机并行口的应用，以前多采用标准SPP协议.该协议的8位并行口为单向端口,只能从Pc向外部传送数据，而不囤3PC机与单片机并行通信的接口电路F3『n.edreuitforPCcommunicatingw_曲themicroecotrollerby能直接从这8位的并行口接收数据，若想接收外部的数据，只能将状态线作为数据输入Z用•而状态线只有5根，不足8

8、位，这样一来一个字节的数据还必须分两次进行传输，传输完毕再进行数据的拼接，才能得到完整的8位数据.随着计算机技术的发展及EPP(EnhencedParallelPort)协议的出台，使得Pc机与单片机通过并行口进行高速数据传输变得十分简单.众所周知,8051系列单片机的程序空间和数据空间是分离的•两者均可用相同的地址寻址64K空间•单片机系统从上位机获取应用程序指令代码后(即程序下载)，单片机系统必须把获得的数据存人数据空闹中，而当单片机执行下载后的应用程序时，这些程序代码的位置乂应该在程序空问