【文章內(nèi)容簡介】 1構(gòu)成。TMOD用于控制和確定各定時器/計數(shù)器的功能和工作模式。TCON用于控制定時器/計數(shù)器T0、T1的啟動和停止計數(shù)，同時包含定時/計數(shù)器的狀態(tài)。它們屬于特殊功能寄存器。這些寄存器的內(nèi)容靠軟件設(shè)置。系統(tǒng)復(fù)位時，寄存器的所有位都被清零。①工作方式控制寄存器TMODTMOD用于控制定時器/計數(shù)器的工作方式及四種工作模式，低4位為定時器T0的方式控制字段，高4位為定時器T1的方式控制字段。工作方式選擇位M1 M0：定時器的工作方式由M1 M0二位狀態(tài)確定。定時器和外部計數(shù)方式選擇位C/：C/=0為定時器方式，采用晶振脈沖的12分頻信號為計數(shù)器的計數(shù)信號，亦即對機器周期進行計數(shù)。若選擇12MHZ晶振則定時器的計數(shù)頻率為1MHZ，從定時器的計數(shù)值便可求得計數(shù)的時間，所以稱為定時器方式。C/=1為計數(shù)器方式，采用外部引腳（，）的輸入脈沖作為計數(shù)脈沖。當T0（或T1）輸入發(fā)生高到低的負跳變時，計數(shù)器加1，最高計數(shù)頻率為晶振頻率的四分之一。門控位GATE：GATE為1時，定時器/計數(shù)器的計數(shù)受外部引腳輸入電平的控制（控制T0運行，控制T1運行）。GATE為0時定時器/計數(shù)器的運行不受外部輸入引腳的控制。②定時器/計數(shù)器控制寄存器TCONTR0為定時器T0的運行控制位：該位由軟件置位和復(fù)位。當GATE（）為0時，TR0為1時允許T0計數(shù)，TR0為0時停止T0計數(shù)。當GATE（）為1時，僅當TR0等于1且（）輸入為高電平時才允許T0計數(shù)，TR0為0或輸入為低電平時都禁止T0計數(shù)。TFO為定時器T0的溢出標志位：當T0被允許計數(shù)以后，T0從初值開始加1計數(shù)，最高位產(chǎn)生溢出時置“1”TF0，并向CPU請求中斷。當CPU響應(yīng)時，由硬件清“0”TF0。TF0也可以由程序查詢或清“0”。TR1為定時器T1的運行控制位：該位由軟件置位和復(fù)位。當GATE（）為0時，TR1為1時允許T1計數(shù)，TR1為0時禁止T1計數(shù)。當GATE（）為1時，TR1為1而且輸入高電平時，才允許T1計數(shù)。TR1為0或輸入低電平時禁止T1計數(shù)。TF1為T1的溢出標志位：當T1被允許計數(shù)后，T1從初值開始加1計數(shù)，最高位產(chǎn)生溢出時，置“1”TF1，并向CPU請求中斷，當CPU響應(yīng)時，由硬件清“0”TF1，TF1也可以由程序查詢或清“0”。⑵定時器/計數(shù)器的四種工作模式 ①模式0當MI MO為00時，定時器/計數(shù)器被選為工作模式0。定時器工作在模式0時，為13位的計數(shù)器由TLX的低5位和THX的8位所構(gòu)成。TLX低5位溢出向THX進位，THX計數(shù)溢出置位TCON中的溢出標志位TFX（X=0，1）。C/=0時，電子開關(guān)打在上面振蕩器的12分頻信號作為計數(shù)信號，此時T1作為定時器。C/=1時電子開關(guān)打在下面，，計數(shù)器加1，這時T1作為外部事件計數(shù)器。②模式1當M1 M0為01時，定時器/計數(shù)器被選為工作于模式1。模式1和模式0的區(qū)別僅僅在于計數(shù)器的位數(shù)不同，模式1為16位計數(shù)器，由THX作為高8位和TLX作為低8位構(gòu)成（X=0，1）。模式0為13位計數(shù)器，有關(guān)控制狀態(tài)位的含義（GATE、C/、TFX、TPX）和模式0相同。③模式2當M1 M0為10時，定時器/計數(shù)器工作于模式2。定時器/計數(shù)器的模式2為自動恢復(fù)初值的（常數(shù)重裝入）8位定時器/計數(shù)器，由THX作為常數(shù)緩沖器，當TLX計數(shù)溢出時，在置1溢出標志TFX的同時，還自動的將THX中的常數(shù)送至TLX，使TLX從初值重新開始計數(shù)。這種工作模式可以省去用戶軟件中重裝常數(shù)的程序，簡化定時常數(shù)的計數(shù)方法（確定計數(shù)初值），可以相當精確地定時時間。④模式3模式3是為了增加一個附加的8位定時器/計數(shù)器而提供的，使MCS—51具有三個定時器/計數(shù)器。模式3適應(yīng)于定時器/計數(shù)器T0。定時器T1處于模式3時相當于TR1=0，停止計數(shù)（此時T1可用來作串行口波特率發(fā)生器）。當TMOD的低2位為1時，定時器的工作模式被選為模式3。定時器/計數(shù)器T0分為兩個獨立的8位計數(shù)器TL0和TH0，TL0使用T0的狀態(tài)控制位C/、GATE、TR0、。而TH0被固定為一個8位定時器（不能作為外部計數(shù)方式），并使用定時器T1的狀態(tài)控制位TR1和TF1，同時占有定時器T1的中斷源。一般情況下，當定時器T1用作串行口的波特率發(fā)生器時，定時器/計數(shù)器T0才工作在模式3。當定時器T0處于工作模式3時，定時器T1可定為模式0、模式1和模式2，作為串行口的波特率發(fā)生器，或不需要中斷的場合。當定時器T1的控制字M1 M0=OO時，定時器T1工作在模式0。當定時器T1的控制字M1 M0=O1時，定時器T1工作在模式1。當定時器T1的控制字M1 M0=10時，定時器T1工作在模式2。當定時器T1的控制字M1 M0=11時，定時器T1停止計數(shù)。在定時器T0為模式3時，定時器T1的控制條件只有兩個，即C/和M1 MO。M1 M0選擇定時器T1運行的模式，C/選擇是定時器還是計數(shù)器方式。⑶定時器/計數(shù)器對輸入信號的要求定時器/計數(shù)器的兩個作用是用來精確地確定某一段時間間隔（作定時器用）或累計外部輸入的脈沖個數(shù)（作計數(shù)器用）。當用作定時器時，在其輸入端輸入周期固定的脈沖，根據(jù)定時器/計數(shù)器中累計（或事先設(shè)置）的脈沖個數(shù)，即可計數(shù)出所定時間的長度。當8031內(nèi)部的定時器/計數(shù)器被選擇為定時器工作方式時，計數(shù)輸入信號是內(nèi)部時鐘脈沖，每個機器周期產(chǎn)生一個脈沖使計數(shù)器增1。因此，定時器/計數(shù)器的輸入脈沖周期與機器周期一樣，即輸入脈沖頻率為振蕩器頻率的1/12。當采用12MHZ頻率的晶體時，計數(shù)頻率為1MHZ，輸入脈沖的周期間隔為1微秒。由于定時的精度決定于脈沖的周期，因此當需要高精度的定時器時，應(yīng)盡量選擇頻率較高的晶體（對8031最高為12MHZ）。當定時器/計數(shù)器用作記時器時，記數(shù)脈沖來自相應(yīng)的外部輸入引腳TO或T1。當輸入信號產(chǎn)生由1至0的跳變時，計數(shù)器的值增1，每個機器周期的S5P2期間，對外部輸入進行采樣。如在第一周期采得的值為1，而在下一個周期中采得的值為0則在緊跟著的再下一個中期中的S3P1期間，計數(shù)器加1。由于確認一次下跳變要花兩個機器周期，既24個震蕩周期，因此外部輸入的計數(shù)脈沖的最高頻率為震蕩器頻率的1/24。例如選用6MHZ頻率的晶體，允許輸入的脈沖頻率為250KHZ，如果選用12MHZ頻率的晶體，則可輸入500HKZ的外部脈沖。對于外部輸入信號的占空比并沒有什么限制，但為了確保某一給定的電平在變化之前至少被采樣一次，則這一電平至少要保持一個機器周期。 檢測方案可行性論證 火花成因直流電機產(chǎn)生火花的原因很復(fù)雜，既有電磁方面的原因，又有機械和化學(xué)方面的原因，有時還有各種因素綜合的結(jié)果，現(xiàn)只介紹其中最重要的換向火花，其他的電位差火花、環(huán)火等可參看相關(guān)文獻。 直流換向電流換向火花是由于電磁方面的原因造成的，三條曲線表示不同條件下?lián)Q向電流i與時間t之間的函數(shù)關(guān)系表示換向時間，其中:曲線1：當旋轉(zhuǎn)電勢和電抗電勢大小相等、方向相反時，他們相互抵消，換向元件中的合成電勢為零。在這種最理想的情況下，換向電流隨時間的變化是線性的，稱直線換向。曲線2：當旋轉(zhuǎn)電勢和電抗電勢不能相互抵消時，合成電勢不為零。若電抗電勢大于旋轉(zhuǎn)電勢，則合成電勢大于零，如圖中曲線2所示。這時換向元件中除了直線換向電流外，還有附加換向電流存在。附加換向電流使后刷邊的電流密度增大而前刷邊的電流密度減小，由于電流密度分布不均是產(chǎn)生火花的主要原因，所以后刷邊的火花比前刷邊的嚴重，換向電流i與時間t為非線性關(guān)系。換向電流改變方向的時刻比直線換向時延長了一段時間，故稱延遲換向。曲線3：當旋轉(zhuǎn)電勢大于電抗電勢時，合成電勢小于零，如圖中曲線3所示。這時附加換向電流的方向與上述延遲換向時的相反，換向電流改變方向的時刻比直流換向時超前，故稱超越換向。其結(jié)果是，前刷邊的電流密度大于后刷邊的電流密度，因此這種情況下前刷邊的火花較后刷邊的嚴重。 方案的可行性論證國內(nèi)外同行經(jīng)過多年的研究與實踐，提出了若干測定電機火花的方法。歸納起來重要有：用光電被增管測定火花發(fā)光能量的方法；用巔值伏特計測定火花電壓的方法；用測定火花所輻射的電磁波的方法以及用測定火花場所的離子濃度的方法等。前面我們也介紹換向火花圖像監(jiān)測法，直流電機換向火花的數(shù)值分析法。這些方法雖然各有所長，但是各有不盡人意之處，要么系統(tǒng)復(fù)雜昂貴，要么測量準確度不高或者實現(xiàn)困難，因而未能形成正式的直流電機火花等級檢測儀器被工業(yè)生產(chǎn)所應(yīng)用。不管使用哪種方法，技術(shù)的關(guān)鍵是如何對火花進行有效檢測，這不僅要求不破壞電動機的結(jié)構(gòu)，也不能進行繁瑣而且不切實際的拆機檢測，不能把電機拆下來，檢查合格后再按上，這是不允許的。而先期的檢測儀器，很難滿足這些要求。因此，必須利用原位檢測技術(shù)，方便快捷的對火花進行可靠的檢測。上述方法的第一、三種方法需要拆開電機，因此不適合該畢設(shè)要求，而第二種方法測試精度很難把握、容易受到干擾，因此這三種方法都不適合本項目完成對飛機的檢測。電機火花所造成的危害直接跟火花釋放的能量有關(guān)，越大則火花越強。，則：式中電弧電流起始值；電弧持續(xù)時間；電弧電壓，但是，要準確測量電機火花的電弧電壓及電弧電流是很困難的。 經(jīng)過簡化處理的電壓和電流波形以某單項串勵電動機為例，某換向片數(shù)為22片，額定負載時轉(zhuǎn)數(shù)為27000r/min，其最小火花周期為101μs，經(jīng)過測量每個火花所持續(xù)的時間為10~30μs，因此火花信號的頻率為30K~300KHz。對如此高速的換向器的換向和頻率為：27000*22/60=9900Hz。通過對飛機電機轉(zhuǎn)速性能分析之后可以得出換向器的換向頻率約為500Hz~10KHz范圍內(nèi)，火花的能量主要集中在30K~300KHz，換向信號的能量主要集中在500Hz~10KHz范圍內(nèi)，實際電路中，換向的信號能量和火花的能量疊加。可以通過濾波器將換向器的間隙頻率濾掉一大部分，在3K~300KHz范圍內(nèi)對電源兩端的回饋信號進行提取。然后，利用實際測量的方式，對火花的能量信號進行定標。這種方法可以有效提取火花的能量信號，經(jīng)過實際測試結(jié)果表明此方法適合本畢設(shè)的要求，因此選用此方法。 測試原理系統(tǒng)測試模型：： 系統(tǒng)測試模型在一個閉合的在線系統(tǒng)中，電信號在系統(tǒng)內(nèi)要經(jīng)過系統(tǒng)內(nèi)各相關(guān)單元的作用后，能呈現(xiàn)出系統(tǒng)的整體特性，整體特性一般通過向外的能量擴散而表現(xiàn)出來，如散發(fā)的電磁波、聲音、震動、運動的動能等。同時系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)單元之間又存在局部特征，這種局部特征體現(xiàn)為電信號（電流、電壓）的相互作用，可以在系統(tǒng)的合適位置取出相互作用后的信號，通過對相鄰單元的分析有效的提取我們關(guān)心的信號；基于這樣的思想，在對使用電瓶供電（或其它直流電源，紋波低于10mv）的直流電機帶載的工作系統(tǒng)中，直流電機在工作時，產(chǎn)生的換向器和火花信號是該系統(tǒng)中的擾動信號，將此信號叫做此系統(tǒng)中的電源回饋信號，為了能夠得到較強的能量信號，可以在電源的兩端分別串接適宜大小的電感，通過濾波將電機換向信號部分濾掉，而后便可以得到換向器火花信號，經(jīng)過信號放大、整型、脈沖保持電路后，送到單片機處理，得到火花系數(shù)，該火花系數(shù)可以反應(yīng)火花信號的能量。其實，火花能量的散失方式中一部分是從電源饋線上反饋回來的。該檢測儀就是通過分離電刷兩端火花信號的這部分電壓，測量并保持其幅值的方法，來達到判明火花等級的目的。對火花的檢測采用提取電機電源的回饋信號的方法，從中提取出火花等級信號，該方法準確實用，具有檢測等級準確，可操作性強的優(yōu)點。 原位檢測技術(shù)原位檢測是指對被檢測對象在其原來的安裝、裝配位置或生態(tài)組織上，進行的檢查與測試。這種技術(shù)廣泛應(yīng)用在航空、航天、建筑、生物工程和醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域，具有快速、方便、有效的特性，是現(xiàn)代檢測技術(shù)的重要組成部分。原位檢測技術(shù)可以追溯到古代，人們應(yīng)用手摸、眼看的方法鑒別貨幣的真?zhèn)危_定病人病情等；在近代，醫(yī)生采用X射線透照人體骨骼與器官組織，采用聽筒尋找嬰兒在母體內(nèi)的胎心位置等都可視為原位檢測。20世紀60年代以前，人們認識到機器零件工作時必然存在磨損，繼而會引發(fā)機械故障甚至危機生產(chǎn)安全，對機械可能發(fā)生的故障，通常采用大拆大卸的方法進行檢查和排除，以預(yù)防故障的發(fā)生。這既耗費大量作業(yè)時間，又不可避免的帶來損耗和造成人為故障。之后，人們對有耗損性故障規(guī)律的設(shè)備，制定了定時維修的制度；對無耗損性規(guī)律的，則通過檢測、無損探傷、狀態(tài)監(jiān)控、快速維修等先進技術(shù)手段。 原位檢測的方法和作用原位檢測有對工程結(jié)構(gòu)與機械零件的缺陷探測、設(shè)備的故障診斷、性能參數(shù)測定、狀態(tài)檢測與監(jiān)控、生物細胞組織的變化與病理觀察等內(nèi)容。原位檢測技術(shù)在工業(yè)上常用的有：光學(xué)目視、射線、磁粉、滲透、超聲波和渦流等檢測方法。除光學(xué)目視檢測法外，其他方法都是非直觀的間接的檢測方法。射線檢測多由專業(yè)探傷組實施，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，射線檢測技術(shù)與其他檢測技術(shù)一樣，越來越受到重視，并且在現(xiàn)場進行原位檢測時，更呈現(xiàn)出其直觀、便于實施等獨特的優(yōu)點。其主要用于探測結(jié)構(gòu)及零部件在使用當中產(chǎn)生的疲勞裂紋，把握機械的損傷情況，監(jiān)視亞臨界缺陷的發(fā)展，保證材料或構(gòu)件安全可靠的工作，減少和防止事故的發(fā)生。目前，紅外線、聲發(fā)射、聲震和激光全息照相等原位檢測新技術(shù)也得到了發(fā)展和應(yīng)用。例如，美國曾采用激光全息照相技術(shù)，對飛機機翼進行原位檢測。其過程是：將1個脈沖發(fā)發(fā)生器放置在要檢測的機翼部位區(qū)域附近，在機翼的下面放有裝上1臺全息照相機的運輸小車，小車可在被檢測區(qū)域移動，以便攝取機翼部位的光學(xué)信息。檢測時，脈沖發(fā)生器發(fā)出一種應(yīng)力波進入檢測部位。同時激光器發(fā)射出2個脈沖，定時的記錄被測構(gòu)件表面的位移，取出曝光膠片將全息圖再現(xiàn)，分析條文花樣找出缺陷，若機翼有裂紋，就可獲得清晰的機翼裂紋的動態(tài)全息圖。由于每種檢測技術(shù)的原理和適用范圍不同，因此只能根據(jù)被檢測件的特點，選擇其中之一或兩種進行檢測，以增加檢測的準確性和可靠性。 原位檢測的特點與要求原位檢測的特點突出表現(xiàn)在兩個方面：一方面是允許檢測的空間狹小，現(xiàn)場條件差；另一方面是被檢測的對象處于裝配好的狀態(tài)（對于工程結(jié)構(gòu)和機械零件而言）或處于原生態(tài)位置（基