工业控制中流水作业的计数与定时装置设计案例分析报告

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200941105齐鹏飞185号工业控制中流水作业的计数与定时装置设计12012微机接口技术课程案例分析报告班级:自控0904学号:200941105北京化工大学自动化专业微机接口技术课程案例分析报告报告题目:工业控制中流水作业的计数与定时装置设计院系:信息科学与技术学院专业:自动化班级:自控0904学号:200941105课程序号:185指导教师:韩阳2012年4月24日完成200941105齐鹏飞185号工业控制中流水作业的计数与定时装置设计2目录1.背景....................................................................................................................................22.8253功能实现................................................................................................................22.1分析题目....................................................................................................................22.2方式选择与工作流程................................................................................................32.3软件编程....................................................................................................................42.3.1计数初值计算......................................................................................................42.3.2主体代码..............................................................................................................43.心得体会..........................................................................................................................53.1感受和收获................................................................................................................53.2思考与扩展................................................................................................................54.参考文献.........................................................................................................................75.附录..................................................................................................................................75.18253编程命令字........................................................................................................75.28253的6种工作方式详细介绍..............................................................................101.背景某机械零件加工产品包装流水线上需一自动计数定时装置:一个包装箱装24个零件,要求每通过24个,流水线要暂停5秒钟,等待封箱打包完毕,然后重启流水线继续装箱。微机控制流水线作业时按ESC键则停止生产。2.8253功能实现2.1分析题目200941105齐鹏飞185号工业控制中流水作业的计数与定时装置设计3为了实现设计要求,有两个工作要做:一是对24个零件计数:一是对5秒钟停顿定时。并且两者之间又是相互关联的,因此,通过定时器的通道0作计数器,通道1作定时器,并且把通道0的计数已到(24)输出OUT0信号连到通道1的GATE。线上作为外部硬件启动信号去触发通道l的5秒定时,以及去控制流水线的暂停与重启。电路结构原理如图1所示,定时器端口地址为:320H(通道0),321H(通道1),322H(通道2),323H(命令口)。图1中的虚线框是流水线工作台示意图,其中零件计数检测部分的原理是,零件从光源和光敏电阻R之间通过时,在晶体管T发射极上会产生零件的脉冲信号,此脉冲信号即可作为计数脉冲,接到CLK。对零件进行计数。2.2方式选择与工作流程8253是24脚双列直插式芯片,+5V电源供电。通道0作为计数器,工作在方式2,因为PTC8253—5的6种工作方式中,只有2方式和3方式具有自动重装计数初值的功能,能输出连续波形,保证生产流水线循环往复运行。GATE0接+5V电源电压,输出端OUT0直接连接到通道的GATE1方式,以作通道1定时器的外部硬件启200941105齐鹏飞185号工业控制中流水作业的计数与定时装置设计4动信号。通道1作为定时器,工作在1方式,CLK1为100Hz时钟脉冲。输出端OUT1接流水线工作台,进行5秒钟定时后重启流水线,继续工作,通道0又重新开始计数。2.3软件编程2.3.1计数初值计算计数初值的计算分两种情况,若8253作计数器用时,则将要求计数的次数就作计数初值,直接装入计数初值寄存器和减法计数器,不要经过计算;若作定时器用时,则计数初值也就是定时常数需要经过换算才能得到。其换算方法如下:要求产生定时时间间隔的定时常数Tc=fclk*T(其中fclk为100Hz,T为5s。)通道0的方式命令=00010100B=14H通道0的计数初值=24=18H通道1的方式命令=01110010B=72H通道1的定时系数Tc=5*100=500=1F4H2.3.2主体代码初始化部分省略,要注意的是通道一的初值大于256需要分两次写入。下面给出等待按键的代码:CHECK:MOVAH,0BHINT21H200941105齐鹏飞185号工业控制中流水作业的计数与定时装置设计5CMPAL,00H;无键按下则等待。JECHECKMOVAH,08HINT21HCMPAL,1BH;若不是ESC则等待。JNECHECKMOVAH,4CH;若是则结束。INT21H3.心得体会3.1感受和收获此应用的特殊之处,在于把计数器和定时器组合应用。把定时和计数连结起来,相互作用,使其在实际生活中发挥更大的作用。还有一点特别地方,在于此例程巧妙应用了8253计数器在不同方式下的输出不同的特性。结合流水线设备的触发条件,使整个工作流程衔接流畅,前后联系紧密才得以实现其整体功能。3.2思考与扩展这就引发我们对定时器/计数器几种不同工作方式的思考。由于工作方式不同,其计数过程,基本功能,启动方式,输出波形,初值重装,中止方式及典型应用都有差别。因此,在使用8253或8254时,应根据不同的用途来选择不同的工作方式,以200941105齐鹏飞185号工业控制中流水作业的计数与定时装置设计6充分发挥其作用。在此,再把8254的6中工作方式的特点复习一下。1.方式0的计数结束中断计数结束,输出端产生0-1的上升沿,利用此信号可申请中断。2.方式1的可编程单稳态触发器功能负脉冲的宽度可以由程序控制,改变计数初值就可以改变延时时间。3.方式2的分频功能产生宽度相等连续的负脉冲,可以用作分频器,分频系数即计数初值。4.方式3的方波发生器功能输出占空比近1:1的重复连续波形。5.方式4和方式5的单个负脉冲发生器方式4和方式5都是单个负脉冲发生器,输出一个完整负脉冲,但两者启动方式不同,前者为软件启动,后者为硬件启动。以上5种功能为8254的基本功能,用户以这些原始功能为基础,通过组合和设计可以进一步开发各种各样的应用。例如,用于计时系统,作定时中断;用于通信系统,作波特率始终发生器;用于实时控制系统,作数据采集和速度控制;还可以用于发声系统,作音乐发生器等。它们都是基于8254的原始功能或相互间的组合来实现的。200941105齐鹏飞185号工业控制中流水作业的计数与定时装置设计74.参考文献1.刘乐善主编,华中科技大学出版社,《32位微型计算机接口技术及应用》2.李玉声,《现代机械》2006年第一期,《机加零件自动包装计数定时装置的设计》5.附录5.18253编程命令字使用8253时,必须首先进行初始化编程。初始化编程的步骤和内容如下:首先写入方式控制字,以选择计数通道,确定其工作方式。每一计数通道的方式控制字都是由CPU依次写入控制字寄存器的,控制字寄存器端口地址只有一个。然后写入计数初值到对应的计数通道中。若规定只写低8位,则写入的计数初值为低8位,高8位自动清0;若规定只写高8位,则写入的计数初值为高8位,低8位自动清0;若规定写16位,则分两次写入,先写入的计数初值为低8位,后写入的计数初值为高8位,每个计数通道均有自己的端口地址。方式控制字的格式如下:SC1、SC0:计数通道选择。确定这个方式控制字是确定哪个计数通道的工作方式的。若SC1SC0=00,选择计数通道0;若SC1SC0=01,选择计数通道1;若SC1SC0=10,选择计数通道2;若SC1SC0=11,为非法选择。200941105齐鹏飞185号工业控制中流水作业的计数与定时装置设计8RL1、RL0:规定CPU向计数通道写入计数初值的格式和向计数通道锁存器发锁存命令,以及未锁存时CPU从计数通道读取当前计数值的格式。数据读/写格式为:RL1RL0=00,计数器锁存命令RL1RL0=01,只读/写低8位数据RL1RL0=10,只读/写高8位数据RL1RL0=11,读/写16位数据,先低8位,后高8位CPU写入计数通道的计数初值是写到计数通道的初值寄存器中的,而初值寄存器是16位的寄存器。如果只写入低8位初值,则初值寄存器的高8位自动清0;如果只写入高8位初值,则初值寄存器的低8位自动清0;如果写入16位初值,则先写入低8位初值后写入高8位初值。计数通道在计数过程中,CPU可以随时读取计数通道的当前值且不影响计数通道的现行计数,CPU读取的计数通道的当前值是锁存寄存器中的值。在未锁存时(RL1RL0≠00),减1计数器减1计数的同时把当前值送到锁存寄存器中,即锁存寄存器的值跟随减1计数器当前值的变化而变化。若在读计数通道当前值之前,先写入锁存命令(RL1RL0=00),则在计数过程中,减1计数器减1计数虽然照常进行,但不把当前值送到锁定寄存器中,即锁定寄存器的值被锁定,当对计数通道重新初始化或CPU读计数通道锁定值后,自动解除锁存命令,锁定寄存器的值又随减1计数器变化。在未锁定时,若RL1RL0=11,可能会使从计数器直接读出的数值不正确,因为若先读入的低8位值00H时,由于在两次读数值之间计数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