【導(dǎo)讀】題目伺服電機(jī)控制器。專業(yè)電子信息工程技術(shù)。指導(dǎo)單位電子學(xué)院。日期：2021年3月至2021年6月

　　

【正文】 _CON_W0,3400H ；方式 3，無信號(hào)時(shí)間為 0，啟動(dòng)計(jì)數(shù)器 LDB INT_PEND1,20H ；把下一個(gè)值置給 WG_COMPX LDB WSR,3DH ；映射 64字 節(jié)窗口至 1F40H～ 1F7H LDB T1CONTROL_W0,0C1H ；允許 T1，向上計(jì)數(shù)，內(nèi)部時(shí)鐘，預(yù)分頻系數(shù)為 2 LDB CAPCOMPO_CON_W0,44H ；比較方式，允許外設(shè)功能 ADD CAPCOMPO_TIME_W0,TIMER1,STEP ；設(shè)置中斷周期 以下是各部分子程序的設(shè)計(jì)。 鍵處理程序設(shè)計(jì) 判斷鍵盤中有無鍵按下：將全部行線置低電平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 4 根行線相交 叉的 4 個(gè)按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。流程如圖 。 196MC單片機(jī)的 P0、 P1口用作鍵盤 I/O口，鍵盤的列線接到 P1 口的 ～ ，鍵盤的行線接到 P0口 ～ 。 4根行線和 4根列線形成 16個(gè)相交點(diǎn)。 （ 1）檢測(cè)當(dāng)前是否有鍵被按下。檢測(cè)的方法是 — “ 0”，讀取 — 態(tài)，若 — “ 1”，則無鍵閉合，否則有鍵閉合。 （ 2）去除鍵抖動(dòng)。當(dāng)檢測(cè)到有鍵按下后，延時(shí)一段時(shí)間再做下一步的檢測(cè)判斷。 （ 3）若有鍵被按下，應(yīng)識(shí) 別出是哪一個(gè)鍵閉合。方法是對(duì)鍵盤的行線進(jìn)行掃描。 — 按下述依次輸出 4種組合： — 11111110 — 11111101 — 1 1111011 — 1 1110111 山東凱文科技職業(yè)學(xué)院 25 圖 按鍵掃描流程 （ 4）在每組行輸出時(shí)讀取時(shí) — ，若全為“ 1”，則表示為“ 0”這一行沒有鍵閉合，否則有鍵閉合。由此得到閉合鍵的行值和列值 ，然后可采用計(jì)算法將閉合鍵的行值和列值轉(zhuǎn)換成所定義的鍵值。 （ 5）為了保證鍵每閉合一次 CPU僅作一次處理，必須去除鍵釋放時(shí)的抖動(dòng)。 流程圖如圖 N Y N Y N Y 掃描鍵盤 延時(shí)去鍵抖動(dòng) 鍵盤掃描 計(jì)算鍵值 建立無 效標(biāo)志 建立有 效標(biāo)志 返回 找到閉合鍵 閉合鍵釋放 有鍵閉合 ??? = 0 。 ??? = ?? ???? = 11111110 B ????? ,??????? ??????? ? ?????????? , ????????? ?? ? ?? + 4 ??? 1 ? ??? ?? = 0 ? ? ? ? ? ???????? ??? = 0 ? N ?? ? ? ? N Y Y ????? ( 4 X 4 ) 山東凱文科技職業(yè)學(xué)院 26 ????????????????????????????????????????????????? ???YN 圖 鍵盤掃描程序流程圖 各按鍵功能定義如表 ： 表 鍵盤功能定義表 按鍵 S1 S2 S3 S4 功能 啟動(dòng)電機(jī) 停止電機(jī) 輸入轉(zhuǎn)速 輸入確定 按鍵 S5 S6 S7～ S16 功能 正反轉(zhuǎn)切換 保留 數(shù)字 0～數(shù)字 9 LED 動(dòng)態(tài)顯示子程序 顯示子程序主要是顯示實(shí)時(shí)轉(zhuǎn) 速值和電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。從整體的經(jīng)濟(jì)性考慮，本系統(tǒng)采用了 1只四位一體的 7段的 LED管顯示 4位實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速值。顯示采用動(dòng)態(tài)掃描，譯碼通過軟件以查表的方式完成。 在采用動(dòng)態(tài)顯示方式時(shí)，要使得 LED顯示得比較均勻，又有足夠的亮度，需要設(shè)置適當(dāng)?shù)膾呙桀l率。當(dāng)掃描頻率在 70Hz左右時(shí)，能夠產(chǎn)生足夠的圖形和較好的顯示效果。一般可以采用間隔 10ms對(duì) LED進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描一次 。 程序流程如圖 所示 。 山東凱文科技職業(yè)學(xué)院 27 圖 動(dòng)態(tài)顯示流程 捕捉中斷服務(wù)程序 捕獲單元中斷 (CAPS)子程序的主 要功能是完成位置傳感器信號(hào)的檢測(cè)，并對(duì)傳感器信號(hào) (Sa, Sb, Sc)進(jìn)行譯碼，根據(jù)正反轉(zhuǎn)命令控制逆變橋的導(dǎo)通順序，輸出換相信號(hào)，捕捉中斷服務(wù)程序流程如圖。 圖 捕捉中斷程序 在捕捉中斷服務(wù)程序中，正反轉(zhuǎn)控制程序是最關(guān)鍵的部分。 無刷直流電動(dòng)機(jī)由靜止不動(dòng)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)必須經(jīng)歷一個(gè)起動(dòng)過程。與同步電動(dòng)機(jī)不同的是，無刷直流電動(dòng)機(jī)始終工作在有位置反饋的自 同步狀態(tài)。在電機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候，必須知道其初始位置，否則不能確定電流的初始流向，導(dǎo)致電機(jī)啟動(dòng)不起來。所以在主程序初始化結(jié)束后，應(yīng)事先讀取捕獲單元狀態(tài)，為電機(jī)的啟動(dòng)提供最初的轉(zhuǎn)子位置信息。捕獲單元狀態(tài)與逆變橋的控制信號(hào)關(guān)系如表 所示。 開始判斷正反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)換相 反轉(zhuǎn)換相捕獲轉(zhuǎn)子位置設(shè)置指針 ， 指向正轉(zhuǎn)位置表已到表底 ？修改指針 ， 指向正轉(zhuǎn)位置表頭捕獲轉(zhuǎn)子位置設(shè)置指針 ， 指向反轉(zhuǎn)位置表已到表底 ？修改指針 ， 指向反轉(zhuǎn)位置表頭返回YN NY山東凱文科技職業(yè)學(xué)院 28 表 捕獲單元與逆橋的控制關(guān)系表 采樣中斷服務(wù)程序 當(dāng)鍵盤輸入啟動(dòng)控制命令時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)定時(shí)器定時(shí)（采樣周期 100ms）并開放該中斷，當(dāng)鍵盤輸入停止控制命令時(shí)，系統(tǒng)關(guān)定時(shí)器并關(guān)斷中斷。 采樣定時(shí)中斷服務(wù)程序流程如圖 所示，該程序主要完成：讀速度測(cè)量值并實(shí)時(shí)顯示、啟動(dòng)A/D讀電流反饋值、計(jì)算偏差、調(diào)控制算法等功能。 圖 采樣中斷服務(wù)流程圖 捕獲單元狀態(tài) 正向電動(dòng) 正向制動(dòng) 反向電動(dòng) 反向制動(dòng) 101 Q6Q1 Q3Q4 Q3Q4 Q6Q1 001 Q1Q2 Q4Q5 Q4Q5 Q1Q2 011 Q2Q3 Q5Q6 Q5Q6 Q2Q3 010 Q3Q4 Q6Q1 Q6Q1 Q3Q4 110 Q4Q5 Q1Q2 Q1Q2 Q4Q5 100 Q5Q6 Q2Q3 Q2Q3 Q5Q6 000 禁止 111 禁止 送顯示緩沖區(qū)開始讀速度信號(hào) ， 保存求偏差計(jì)算控制量 ， 寫控制字返回調(diào) PI 算法山東凱文科技職業(yè)學(xué)院 29 轉(zhuǎn)速計(jì)算子程序 轉(zhuǎn)速測(cè)量是在采樣定時(shí)時(shí)間對(duì) 引起的 中斷計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)的（轉(zhuǎn)子位置脈沖信號(hào)送）。 轉(zhuǎn)速計(jì)算就是根據(jù)轉(zhuǎn)速測(cè)量計(jì)數(shù)值計(jì)算電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速值。如果采樣周期為 Ts ，計(jì)數(shù)值為 x ，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的計(jì)算式為： 6 0 1 0 0 0 ( / m in )sxnrT?? A/D 轉(zhuǎn)換子程序 8096 單片機(jī)內(nèi)的 ADC（ Analog to Digital Converter）為 10位，采用逐次逼近法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。當(dāng) A/D轉(zhuǎn)換器被啟動(dòng)后，需要 88個(gè)狀態(tài)周期才能得到轉(zhuǎn)換結(jié)果。在這期間內(nèi)，可以讓 CPU進(jìn)行其他工作，也可以用軟件延時(shí)等待。如本設(shè)計(jì)選用 12MHz 時(shí)鐘， A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 S?2212/388 ?? ，如先 6MHz晶振，則 A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間為 44 S? 。 A/D的使用方法 （ 1）模擬參考電壓源 REFV 的穩(wěn)定精度直接影響 A/D的轉(zhuǎn)換精度，如不使用 A/D轉(zhuǎn)換器，則必須將 REFV 和 CCV 相連，ANGND 和 SSV 相連。此時(shí)， P0口可作普通的數(shù)字口。 （ 2） A/D轉(zhuǎn)換控制 A/D命令寄存器 AD_COMMAND（ 8位，地址 02H）， AD_COMMAND格式如表 。 表 A/D 命令寄存器格式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 — — — — GO CH 其中， D7～ D4不用。 D3（ GO） =1，立即啟動(dòng)； D3（ GO） =0，表示由 HSO在某設(shè)定時(shí)刻定時(shí)啟動(dòng)。D D D0決定輸入通道，如表 。 當(dāng) D3（ GO）位 =1， A/D 轉(zhuǎn)換器在執(zhí)行完該指令后的 3T 內(nèi)開始轉(zhuǎn)化。 D3（ GO） =0 時(shí)，可向高速山東凱文科技職業(yè)學(xué)院 30 輸出口命令寄存器 HSO_COMMAND(8位，地址 06H)寫入 0FH，然后向 HSO_TIME（地址 04H、 05H）寫入時(shí)間值。注意：寫入的時(shí)間值是相對(duì)定時(shí)器 T1或 T2而言的，對(duì)于定時(shí)器 T1（ HSO_COMMAND中 D6位T=0選 T1）則時(shí)間值應(yīng)大于 0002H。 表 D D D0 決定輸入通道號(hào) 序號(hào) D2 D1 D0 通道號(hào) 0 0 0 0 ACH0 1 0 0 1 ACH1 2 0 1 0 ACH2 3 0 1 1 ACH3 4 1 0 0 ACH4 5 1 0 1 ACH5 6 1 1 0 ACH6 7 1 1 1 ACH7 圖 A/D 轉(zhuǎn)換程序流程圖 開始啟動(dòng) A / D 轉(zhuǎn)換空操作 ， 保證AD _ RE SU LT 的位 3 S = 1A / D _ RE SU LT 的S = 0 ?讀 A / D 結(jié)果存入指定單元 ，CX 指針增 1YN山東凱文科技職業(yè)學(xué)院 31 A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖如圖 。下面的這段程序是對(duì)模擬輸入通道 7的輸入信號(hào)進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換，結(jié)果存入到 CX所指的地址區(qū)域內(nèi)。 NEXT: LDB BL,0F STB BL,AD_COMMAND NOP NOP Wait:JBS AD_RESULT_LO,3,wait LDB AL,AD_RESULT_LO LDB AH,AD_RESULT_HI ST AX,[CX] + SJMP NEXT END 波形發(fā)生控制程序 波形發(fā)生器（ Waveform Generator）可在占用 CPU不多的情形下提供三相對(duì)稱的 PWM信號(hào)，且每個(gè)信號(hào)都可獨(dú)立編程。通過死區(qū)時(shí)間發(fā)生器和反相電路，每相組成了 PWM輸出對(duì)。 WGCON 的 M M0 用于決定 WG 工作方式，即何時(shí)裝入新值以及計(jì)數(shù)器是加 /減計(jì)數(shù)還加計(jì)數(shù)，見表 表 WGCON 工作方式選擇 方式 方式位 M M0 PWM 類型 計(jì)數(shù)器 操 作 重裝條件 WG_COMPX WG_OUT 0 0 0 中心 加 /減 WG_COUN 匹配 WG_COUNT 匹配 1 0 1 中心 加 /減 WG_COUN 匹配或WG_COUNT=1 WG_COUNT 匹配或 WG_COUNT=1 2 1 0 邊沿 加 WG_COUNT 匹配 WG_COUNT 匹配 3 1 1 邊沿 加 WG_COUNT 匹配或 EPA 事件 EPA 事件 山東凱文科技職業(yè)學(xué)院 32 選擇加計(jì)數(shù)時(shí)，對(duì) WG_RELOAD、 WG_COMP1～ WG_OUT修改數(shù)據(jù)的裝入與周期或 EPA事件的開始同步，稱為邊沿定位 PEM，這是一般的 PWM輸出。如選擇加 /減計(jì)數(shù)，按三角波調(diào)制原理，新值的重裝與 PWM 周期的中心同步，是一種中心定位 PWM，其波形環(huán)繞 PWM 輸出中心對(duì)稱；每一 PWM 周期可修改控制寄存器一或兩次；輸出信號(hào)的諧波比邊沿定位 PWM的小得多。 當(dāng)時(shí)鐘為 16MHZ時(shí)，中心定位 PWM的周期為 ～ 16uS ，邊沿定位 PWM的周期為 ～ 8uS 。每對(duì) PWM信號(hào)在中心定位 PWM方式下能以 遞增，在邊沿定位 PWM方式下能以 遞增。 當(dāng) WG_COUNT與計(jì)數(shù)器比較寄存器匹配，再根據(jù) WG的工作方式，便決定重裝，以決定（或改變）PWM的占空比與頻率。所謂“重裝”，就是數(shù)據(jù)（或新的數(shù)據(jù)）從