控制理論基礎(chǔ)課件

機(jī)電工程定義Mechatronicsisdefinedas"thesynergetic(協(xié)作的)integrationofmechanicalengineeringwithelectronicandintelligentcomputercontrolinthedesignandmanufacturingofindustrialproductsandprocesses."(IEEETransactionsonMechatronics,vol.1,no.1,March1996.)機(jī)電工程是一門在工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造中以機(jī)械工程、電氣與智能控制為基礎(chǔ)的整合性技術(shù)。1.2所涵蓋的技術(shù)范疇

Modelinganddesign;

systemintegration;

actuatorsandsensors;

intelligentcontrol;

robotics;

manufacturing;

motioncontrol;

vibrationandnoisecontrol;

microdevicesandoptoelectronicsystem;

automotivesystems;

otherapplication.機(jī)電工程的其它詮釋

·

"WhatisMechatronics?",JohannesKeplerUniversityofLinz,Austria·

"WhatisMechatronics?",InstituteforMechatronics,UniversityofChemnitz,Germany·

"WhatisMechatronics,anyway?",UniversityofSydney,Australia·

"Mecha...what?",PolitecnicodiTorino,Italy"Introduction",UniversityofDarmstadt,Germany1.3機(jī)電工程教科書

1機(jī)電控制技術(shù)，王顯正2D.K.Miu,Mechatronics:ElectromechanicsandContromechanics,NewYork,Springer-Verlag,1993.3J.R.Hewit,Mechatronics:,NewYork,Springer-Verlag,1993.1.4研究領(lǐng)域

系統(tǒng)整合：包含了實(shí)時(shí)多任務(wù)軟件、實(shí)時(shí)控制、人機(jī)接口、自我診斷、模型化方法、反饋控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、智能型控制等等。

系統(tǒng)組件：包含了控制器(controller)、致動(dòng)器(actuator)、傳感器(sensor)、微機(jī)電系統(tǒng)感測(cè)致動(dòng)組件、電子組件、光電組件、功率組件(powerdevices)等等。

應(yīng)用領(lǐng)域：例如機(jī)器人學(xué)(robotics)、運(yùn)動(dòng)控制(motioncontrol)、噪音控制(noisecontrol)、震動(dòng)控制(vibrationcontrol)、引擎控制(enginecontrol)、飛行控制(flightcontrol)等等。應(yīng)用系統(tǒng)：例如機(jī)器人(robot)、計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)、復(fù)印機(jī)、

激光打印機(jī)、光驅(qū)、磁盤驅(qū)動(dòng)器、電動(dòng)汽車、攝影機(jī)等等。

1.5繼電器接觸器控制系統(tǒng)的解釋繼電器接觸器控制系統(tǒng)是應(yīng)用最早的控制系統(tǒng)，它由各種有觸點(diǎn)的接觸器、繼電器、控制器、行程開關(guān)等低壓電器組成的控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易掌握、維護(hù)檢修簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，多年來(lái)在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。為此,下一章結(jié)合實(shí)際自動(dòng)化項(xiàng)目和工程，簡(jiǎn)單介紹繼電器接觸器控制系統(tǒng)的工作原理、組成及特點(diǎn)。2.1常用低壓電器2.2主要技術(shù)指標(biāo)2.3電氣原理圖的畫法規(guī)則2.4基本控制電路2.1常用低壓電器

低壓電器定義電器定義：根據(jù)外界特定的信號(hào)和要求，自動(dòng)或手動(dòng)地接通或斷開電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或非電對(duì)象控制的器件稱為電器。低壓電器：直流1500V以下的電器；交流1200V以下的電器。低壓電器分類

按作用，一般分為兩類：低壓配電電器、低壓控制電器。

低壓配電電器用于輸配電系統(tǒng)，典型產(chǎn)品有：刀開關(guān)、自動(dòng)開關(guān)、熔斷器等；

低壓控制電器用于電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)，典型產(chǎn)品有：繼電器、接觸器、主令電器等。1、絕緣強(qiáng)度指電器元件的觸頭處于分?jǐn)酄顟B(tài)時(shí)，動(dòng)靜頭之間耐受的電壓值。2、耐潮濕性能指保證電器可靠工作的允許環(huán)境潮濕條件。3、極限允許溫升為防止過(guò)度氧化和燒熔而規(guī)定的最高溫升值

(溫升值＝測(cè)得實(shí)際溫度－環(huán)境溫度)。4、操作頻率在單位時(shí)間(1小時(shí))內(nèi)允許操作的最高次數(shù)。5、壽命2.2主要技術(shù)指標(biāo)一開關(guān)電器1刀開關(guān)功能：通斷電源選型：電壓電流大于額定工作電流的三倍

圖2－1刀開關(guān)的圖形符號(hào)及文字符號(hào)

轉(zhuǎn)換開關(guān)

功能：電源隔離

選型：接通次數(shù)小于15~20/h

電流（1.5~2.5倍）圖2－2轉(zhuǎn)換開關(guān)的圖形及文字符號(hào)自動(dòng)開關(guān)功能：有故障時(shí)，自動(dòng)切斷電路（過(guò)壓，過(guò)流，短路，失壓等）選型：電壓電流不小于正常工作值

電磁式漏電保護(hù)開關(guān)

主要用于交流50HZ,電壓250V線路的漏電、觸電、過(guò)載、短路保護(hù)作用：

不頻繁地接通或斷開電路

具有過(guò)載、短路、失壓保護(hù)功能分類：按其用途自動(dòng)開關(guān)可分為：保護(hù)線路、保護(hù)電動(dòng)機(jī)、保護(hù)照明電路；按其所含有的脫扣器自動(dòng)開關(guān)可分為：失壓脫扣器、過(guò)載脫扣器、過(guò)電流脫扣器等；按主電路極數(shù)自動(dòng)開關(guān)可分為：?jiǎn)螛O、雙極、三極。結(jié)構(gòu)及工作原理

（以過(guò)電流脫扣器的自動(dòng)開關(guān)為例）

結(jié)構(gòu)：不論那種自動(dòng)開關(guān)，從結(jié)構(gòu)看都是有三部分組成：l

各種脫扣器（感測(cè)元件）——接收電路的故障信號(hào)；l

操作機(jī)構(gòu)（機(jī)械傳遞部件）——由脫扣器接收信號(hào)后，由它實(shí)現(xiàn)自動(dòng)/手動(dòng)跳閘的任務(wù)。l

主觸點(diǎn)及滅弧系統(tǒng)（執(zhí)行部分）——接通/分?jǐn)嘀麟娐罚?/p>

文字符號(hào)及文字符號(hào)： 文字符號(hào)：QF

圖形符號(hào)： 選型：選擇自動(dòng)開關(guān)時(shí)，其額定電壓和額定電流應(yīng)不小于電路正常工作的電壓和電流，脫扣器的整定電流與所控的電動(dòng)機(jī)或負(fù)載額定電流一致?？刂瓢粹o

AC380VDC220V5A紅色：停止綠色：?jiǎn)?dòng)選型：觸點(diǎn)數(shù)，場(chǎng)合，顏色種類：常開，常閉，復(fù)合限位開關(guān)種類：常開、常閉作用：控制方向，行程大小，位置保護(hù)選型：機(jī)械位置觸點(diǎn)數(shù)目

圖2-5行程開關(guān)的圖形及文字符號(hào)LX系列行程開關(guān)

本系列開關(guān)適用于50赫茲，電壓220伏至380伏的控制電路上，作控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的行程，變換其運(yùn)動(dòng)方向或速度用熔斷器功能：串在要保護(hù)的電路中，進(jìn)行短路保護(hù)和嚴(yán)重的過(guò)載保護(hù)選型：額定電壓應(yīng)該大于或等于線路的額定電壓;

額定電流應(yīng)該大于或等于熔體的額定電流(核心)圖2－6熔斷器的圖形

繼電器

作用：根據(jù)某種輸入信號(hào)的變化，接通/斷開控制電路，實(shí)現(xiàn)控制目的。分類： 按輸入信號(hào)的性質(zhì)可分為：電壓繼電器、電流繼電器、時(shí)間繼電器、溫度繼電器、速度繼電器及壓力繼電器等； 按工作原理可分為：電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、電動(dòng)式繼電器、熱繼電器、電子式繼電器等。

結(jié)構(gòu)及工作原理

（以電磁式電流繼電器為例）

1鐵芯、線圈、動(dòng)/靜觸點(diǎn)等組成。2按斷電時(shí)觸點(diǎn)是開還是閉合，可將觸點(diǎn)分為常開觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn)；3按線圈接收的是直流還是交流，繼電器可分為交流繼電器或直流繼電器

圖形及文字符號(hào)

文字符號(hào)AI（電流繼電器）、

KV（電壓繼電器）、

KT（時(shí)間繼電器）、

FR（熱繼電器）

圖形符號(hào)見教材11頁(yè) 選型 電流繼電器主要根據(jù)主電路的電流種類和額定電流來(lái)選擇電壓繼電器（并聯(lián)）欠電壓

40%~70%過(guò)電壓

110%~115%零電壓

5~25%中間繼電器

特點(diǎn)：中間繼電器（KA）實(shí)質(zhì)上是電壓繼電器的一種，但它的觸點(diǎn)數(shù)多，觸點(diǎn)的容量大（額定電流5—10A）。 作用：信號(hào)傳遞、放大、分路、反相。

時(shí)間繼電器

定義：時(shí)間繼電器是一種用來(lái)實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)延時(shí)接通或斷開的控制電器。

種類：斷電延時(shí)時(shí)間繼電器、通電延時(shí)時(shí)間繼電器。另按其工作原理不同，時(shí)間繼電器又可分為：電磁阻尼式、空氣阻尼式、晶體管式時(shí)間繼電器。a)線圈一般符號(hào)b)通電延時(shí)線圈c)斷電延時(shí)線圈

d)延時(shí)閉合常開觸點(diǎn)e)延時(shí)斷開常閉觸點(diǎn)f)延時(shí)斷開常開觸點(diǎn)g)延時(shí)閉合常閉觸點(diǎn)h)瞬動(dòng)常開觸點(diǎn)i)瞬動(dòng)常閉觸點(diǎn)

熱繼電器

作用：利用熱效應(yīng)原理，對(duì)電機(jī)或電氣設(shè)備過(guò)載起保護(hù)作用。有熱慣性，不能用于短路保護(hù)。文字符號(hào)：FR選型：根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流來(lái)確定型號(hào)和熱元件的額定電流等級(jí)注意：電機(jī)的主電路中熔斷器和熱繼電器都是需要的熱繼電器的圖形及文字符號(hào)a)熱元件b)常閉觸點(diǎn)速度繼電器作用：用于籠型異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制動(dòng)作轉(zhuǎn)速：

120RPM

復(fù)位轉(zhuǎn)速小于

100RPM

在3000~6000RPM以下可靠工作速度繼電器的圖形及文字符號(hào)a)轉(zhuǎn)子b)常開觸點(diǎn)c)常閉觸點(diǎn)接觸器

作用：接觸器是一種用來(lái)頻繁地接通或斷開有負(fù)載的主電路的自動(dòng)控制器。 與繼電器的區(qū)別：

l

主、輔觸點(diǎn)之分l

按主觸點(diǎn)通過(guò)的電流是直流還是交流，接觸器分為直流/交流接觸器。l

主觸點(diǎn)容量大。圖2－7接觸器的圖形符號(hào)a)線圈b)常開觸點(diǎn)c)常閉觸點(diǎn)2.3

電氣原理圖的畫法規(guī)則電氣控制系統(tǒng)圖定義：電氣控制系統(tǒng)是由許多電氣元件按一定要求連接而成的。電氣控制系統(tǒng)中各電氣元件及其連接，可用一定的圖形表達(dá)出來(lái)，這種圖稱為電氣控制系統(tǒng)圖。電氣控制系統(tǒng)圖的種類：電氣原理圖電器元件布置圖電氣安裝接線圖電氣原理圖的定義：采用電氣元件展開的形式繪制成的表示電氣控制線路工作原理的圖形.

電氣原理圖的作用：便于閱讀和分析控制系統(tǒng)。

電器元件布置圖的定義：表明電器設(shè)備在機(jī)械設(shè)備上和控制柜中的實(shí)際安裝位置的圖.

電器元件布置圖的作用：便于制造、加工、安裝.

電氣安裝接線圖的定義：表明各電器之間的實(shí)際連接的圖.

電氣安裝接線圖的作用：便于配線檢修。繪制電氣原理圖的基本規(guī)則原理圖一般分為主電路和輔助電路兩部分。主電路用粗實(shí)線表示，畫在左邊（或上部）；輔助電路用細(xì)實(shí)線表示，畫在右邊（或下部）；原理圖中，各電器元件采用國(guó)家規(guī)定的圖形符號(hào)來(lái)畫，屬于同一電器的線圈和觸點(diǎn)，都用同一文字符號(hào)表示。當(dāng)使用相同類型電器時(shí)，可在文字符號(hào)后加數(shù)字序號(hào)來(lái)區(qū)分。同一電器元件的各個(gè)部件可不畫在一起，根據(jù)便于閱讀和分析的原則來(lái)畫。繪制電氣原理圖的基本規(guī)則4、原理圖中所有電器的觸點(diǎn)，都按沒有通電或外力作用時(shí)的開閉狀態(tài)畫出。5、原理圖中，有直接電聯(lián)系的交叉導(dǎo)線的連接點(diǎn)，用黑圓點(diǎn)表示。6、原理圖中，各電器元件一般應(yīng)按動(dòng)作順序從上到下，從左到右依次排列，可水平或垂直布置。7、在原理圖上方將圖分為若干圖區(qū)，并表明該區(qū)電路的作用。在原理圖下方用數(shù)字編號(hào)圖區(qū)。2.4基本控制電路1、啟動(dòng)、自鎖與停止控制電路生產(chǎn)設(shè)備在使用時(shí)，一般都必須有啟動(dòng)與停止按鈕，用于控制設(shè)備的啟動(dòng)與停止。2、長(zhǎng)動(dòng)與點(diǎn)動(dòng)控制：生產(chǎn)設(shè)備在正常情況下是連續(xù)工作，即所謂長(zhǎng)動(dòng)；而點(diǎn)動(dòng)是指按下按鈕時(shí)，設(shè)備工作，手松開按鈕時(shí)，設(shè)備立即停止工作。3、互鎖控制所謂互鎖實(shí)際上是指多組控制電路相互禁止，即一個(gè)動(dòng)作禁止其他動(dòng)作（也叫聯(lián)鎖）。4、多點(diǎn)控制：實(shí)現(xiàn)的方法是將多個(gè)啟動(dòng)按鈕并聯(lián)，停止按鈕串聯(lián)；

5、順序控制：

在控制系統(tǒng)中，常常要求被控設(shè)備按一定順序動(dòng)作；實(shí)現(xiàn)方法是：

如啟動(dòng)順序?yàn)橄燃缀笠遥瑒t在乙線圈電路中串聯(lián)甲的常開觸點(diǎn)；

如停止順序?yàn)橄纫液蠹?，則在甲停止按鈕中并聯(lián)乙的常閉觸點(diǎn)。FUFUQSKMFRPEMKMFRSB1KMSB2啟動(dòng)、自鎖與停止控制電路KMSB1SB2SB3SB3長(zhǎng)動(dòng)與點(diǎn)動(dòng)控制KMSB1SB5SB6SB7SB4SB3SB2KMKM多點(diǎn)控制

結(jié)論:由N個(gè)電器都能控制甲接觸器通電,則N個(gè)電器的常開觸點(diǎn)應(yīng)并聯(lián)接到甲接觸器的輔助觸點(diǎn)上;由N個(gè)電器都能控制甲接觸器斷電,則N個(gè)電器的常閉觸點(diǎn)應(yīng)串聯(lián)接到甲接觸器的線圈電路上;KM2SB1SB3SB2SQ1KM1SB3SQ2SB2SQ1KM2KM1KM2SQ2SQ1SQ2正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)KM1行程開關(guān)的正反轉(zhuǎn)控制電路SB1SB2SB4SB3KM2KM1KM1油泵KM2主軸KM1KM2順序控制

變壓器容量足夠大，負(fù)載承受較大沖擊時(shí)，可直接啟動(dòng)，否則應(yīng)降壓?jiǎn)?dòng)。3.1異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電路

3.1.1全壓直接啟動(dòng)控制電路功率為幾百瓦開關(guān)直接啟動(dòng)用開關(guān)直接起動(dòng)電路功率為幾千瓦的電機(jī)，用接觸器直接啟動(dòng)3.1.2降壓?jiǎn)?dòng)控制電路應(yīng)用于容量大于10KW，要求啟動(dòng)沖擊較小的場(chǎng)合（1）Y－Δ降壓?jiǎn)?dòng)控制電路

僅適用于正常運(yùn)行時(shí)繞組為Δ的三相異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)星--三角降壓起動(dòng)電路（2）定子串電阻降壓?jiǎn)?dòng)控制電路適用于正常運(yùn)行時(shí)繞組為Y型接法的三相異步電動(dòng)機(jī)

(b)的接法好定子串電阻降壓起動(dòng)電路3.2異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路方法：將三相電源中任意兩相對(duì)調(diào)按鈕控制

a)停車反轉(zhuǎn)控制電路b)直接正反轉(zhuǎn)控制電路（小容量，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小）異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路行程開關(guān)正反轉(zhuǎn)控制極限位保護(hù)3.3異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)1能耗制動(dòng)2反接制動(dòng)改變異步電動(dòng)機(jī)定子繞組三相電源相序特點(diǎn)：1沖擊大，迅速（串電阻）2防止再啟動(dòng)

反接制動(dòng)控制電路

異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速二控制電路的設(shè)計(jì)4.8電力拖動(dòng)方案確定原則和電動(dòng)機(jī)的選擇4.9控制線路的設(shè)計(jì)及元件的選擇4.10控制線路設(shè)計(jì)舉例4.1異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法常用的調(diào)速方法：

1機(jī)械有級(jí)或無(wú)級(jí)調(diào)速

2機(jī)械與電氣結(jié)合的有級(jí)或無(wú)級(jí)調(diào)速

3電氣無(wú)級(jí)調(diào)速一異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速4.2電氣調(diào)速概述調(diào)速與穩(wěn)速

A1->A2->A3時(shí)，n1->n2->n3開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.3電動(dòng)機(jī)的調(diào)速類型1）直流2）交流電機(jī)轉(zhuǎn)速公式

n=(1-s)60f/p調(diào)速方法：A)變極對(duì)數(shù)：（有級(jí)調(diào)速）B）變轉(zhuǎn)差率：若為繞線式電動(dòng)機(jī)，可通過(guò)調(diào)節(jié)定子繞組電壓實(shí)現(xiàn)，組成串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)C）變電源頻率從調(diào)速的特性分類恒功率調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速P=KmTNP功率T轉(zhuǎn)矩N轉(zhuǎn)速Km與電機(jī)結(jié)構(gòu)和特性有關(guān)的常數(shù)4.4調(diào)速的性能指標(biāo)1）調(diào)速的性能指標(biāo)DD=Nmax/Nmin2)調(diào)速的平滑性相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)速之比越接近1越好3）靜差度s衡量，轉(zhuǎn)速隨負(fù)載變動(dòng)程度的指標(biāo)s越小越好相同的空載轉(zhuǎn)速，硬度高，s小4）調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性，綜合考慮4個(gè)指標(biāo)4.5交流調(diào)速（一）交流調(diào)速的類型

n＝（1－s）60f/p變極調(diào)速：鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)改變定子繞組的極對(duì)數(shù)P

改變定子繞組的聯(lián)接另設(shè)繞組有級(jí)（2）變轉(zhuǎn)差率調(diào)速繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻轉(zhuǎn)子電路引入附加電勢(shì)的串級(jí)調(diào)速電磁離合器滑差調(diào)速無(wú)級(jí)調(diào)速（3）變頻調(diào)速交－交變頻器交－直－交電壓源型變頻器交－直－交電流源型變頻器脈寬調(diào)制型逆變器矢量控制按晶閘管分類

調(diào)節(jié)定子電壓串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)用晶閘管組成靜止變頻器4.6晶閘管逆變電路逆變：直流→交流無(wú)源逆變：不反饋給交流電網(wǎng)而是供給交流負(fù)載1逆變器工作原理

逆變器工作原理

a)原理線路b)波形c)晶閘管組成的逆變器逆變器的換流強(qiáng)迫換流原理圖要求：任一瞬時(shí)，每個(gè)橋臂上只能有一個(gè)SCR導(dǎo)通，另一個(gè)必須截止，晶閘管一般加反相電壓關(guān)斷。強(qiáng)迫換流過(guò)程：令SCR1通，SCR2斷，uc充電（左負(fù)右正）。令SCR1斷，SCR2通。SCR1關(guān)斷時(shí)間tg。

uc加反壓至SCR1，強(qiáng)迫換流，加反壓時(shí)間為t，要求t>tg，反之一樣。實(shí)際應(yīng)用上述電路還要改進(jìn).GTO：控制極上加負(fù)向電流4.7交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速主要應(yīng)用對(duì)象：鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)<交－直－交>1電壓型（電容濾波）

2電流型（電感濾波）<交－交>交－直－交變頻調(diào)速系統(tǒng)1電壓型變頻器組成：可控整流器、濾波器、逆變器缺點(diǎn)：功率因數(shù)低，動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢電壓型變頻器基本結(jié)構(gòu)控制逆變器換流觸發(fā)脈沖的相位，

就能改變交流電的頻率

三相橋式逆變電路2脈沖寬度調(diào)制型變頻器脈沖寬度調(diào)制型變頻系統(tǒng)交流->(整流)->直流->正弦波PWM

（改變正弦波的頻率和幅值）正弦波脈沖調(diào)制二控制電路的設(shè)計(jì)一設(shè)計(jì)的基本原則、內(nèi)容和步驟

<自學(xué)>4.8電力拖動(dòng)方案確定原則和電動(dòng)機(jī)的選擇（一）電力拖動(dòng)方案確定原則1首選籠型異步電動(dòng)機(jī)其次才考慮直流或交流無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)2拖動(dòng)方案的選擇：（1）調(diào)速范圍D=2~3,調(diào)速級(jí)數(shù)小于2～4

選擇可變極數(shù)的雙速或多速籠型異步電動(dòng)機(jī)（2）調(diào)速范圍D=3~10，采用帶滑差電磁離合器的籠型～（3）調(diào)速范圍D=10~100，采用晶閘管直流或交流調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)3調(diào)速性質(zhì)應(yīng)與負(fù)載特性相適應(yīng)例如：車床主運(yùn)動(dòng)要恒功率進(jìn)給運(yùn)動(dòng)要恒轉(zhuǎn)矩雙速籠型異步電動(dòng)機(jī)，定子繞組1）三角形變?yōu)閅Y恒功率2)Y->YY恒轉(zhuǎn)矩(2)電動(dòng)機(jī)的選擇1電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式的確定普通電動(dòng)機(jī)一般防護(hù)電動(dòng)機(jī)封閉式電動(dòng)機(jī)防爆式電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)容量的選擇電動(dòng)機(jī)的功率＝機(jī)械傳動(dòng)功率/效率效率（0.6~0.85）3籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇一般情況下選同步轉(zhuǎn)速為1500RMP的電動(dòng)機(jī)原因：適應(yīng)性較強(qiáng)，功率因數(shù)和效率較高4籠型異步電動(dòng)機(jī)的系列和技術(shù)參數(shù)Y系列幾種表示：

380V,接法寫△：表示定子繞組的額定線電壓為380V，接法為△380V/220V，Y/△:表示電源線電壓為380V時(shí)，接法為Y；電源線電壓為220V時(shí)，接法為△4.9控制線路的設(shè)計(jì)及元件的選擇避免“臨界競(jìng)爭(zhēng)和冒險(xiǎn)現(xiàn)象”的產(chǎn)生KT延時(shí)時(shí)間到－>KT常閉觸點(diǎn)斷－>KT線圈失電－>KT常開觸點(diǎn)失控原因：KT線圈斷電后，磁場(chǎng)不能突變?yōu)榱?，銜鐵復(fù)位需要時(shí)間解決方法：KM2的常閉觸點(diǎn)代替KT的常閉觸點(diǎn)

圖2－40典型的臨界競(jìng)爭(zhēng)電路圖2－41改進(jìn)后的電路其它注意點(diǎn)：1盡量減少元件觸點(diǎn)數(shù)目2合理安排電器元件的觸點(diǎn)位置3盡量減少電器線路的電源種類4盡可能選用同一型號(hào)規(guī)格的元件5盡可能減少通電電器的數(shù)量電器元件選擇注意:1根據(jù)功能選擇類型例子見P362承載能力及使用壽命3工作環(huán)境（防水？防爆？）4可靠性1組合開關(guān)、按鈕及行程開關(guān)的選擇1)組合開關(guān)額定電壓為500V的適用于交流380V

額定電壓為250V的適用于交流220V

電流為設(shè)備的工作電流的1.5~3倍2)按鈕選擇結(jié)構(gòu)和顏色3)行程開關(guān)接觸器的選擇1根據(jù)所控制電機(jī)和電源種類，選交流或直流接觸器。主要考慮的因素：主觸頭的額定電壓、電流，輔助觸頭的數(shù)量和種類；吸引線圈的電壓等級(jí)；操作頻率等。注意：吸引線圈的電壓等級(jí)應(yīng)等于控制電路的電壓。計(jì)算主觸頭的額定電流的經(jīng)驗(yàn)公式：

Ic=Pe*1000/KUe<=IecK經(jīng)驗(yàn)常數(shù)Pe被控電動(dòng)機(jī)額定功率Ue被控電動(dòng)機(jī)額定線電壓

Iec應(yīng)選定的接觸器額定電流注意：主觸頭的額定電壓應(yīng)大于等于被控制線路的額定電壓3中間繼電器的選擇作用：控制電路中傳遞與轉(zhuǎn)換信號(hào)，擴(kuò)大控制路數(shù)，將小功率的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為大容量的觸頭控制，擴(kuò)充交流接觸器及其它電器的控制作用。選型：根據(jù)觸點(diǎn)數(shù)量和種類注意：吸引線圈的額定電壓等于控制電路的電壓等級(jí)。時(shí)間繼電器的選擇參數(shù)：觸頭數(shù)量，種類，延時(shí)方式，延時(shí)整定范圍，線圈電壓等級(jí)，操作頻率等延時(shí)要求不高的控制，可采用空氣阻尼式；直流斷電延時(shí)，采用造價(jià)較低的電磁式；延時(shí)要求高，可用電動(dòng)式或電子式。熱繼電器選擇作用：對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)電子式熱繼電器保護(hù)性能好，適用于重要電動(dòng)機(jī)的保護(hù)選擇：電流額定值為電動(dòng)機(jī)額定電流的

0.95~1.05倍選用對(duì)于過(guò)載能力差的電動(dòng)機(jī)，整定電流可調(diào)節(jié)在下限值或更小些。熔斷器的選擇作用：過(guò)載延時(shí)，短路瞬時(shí)保護(hù)結(jié)構(gòu)：插入式，螺旋式，填料封閉管式選擇：自學(xué)

7電磁鐵的選擇4.10控制線路設(shè)計(jì)舉例

設(shè)計(jì)一個(gè)三相交流異步電動(dòng)機(jī)M1,M2的繼電器接觸器控制電路,其要求如下:1)按動(dòng)M1的啟動(dòng)按鈕,M1起動(dòng)并連續(xù)工作;2)按動(dòng)M2的啟動(dòng)按鈕,M2起動(dòng)并連續(xù)工作;3)M1和M2不允許同時(shí)工作,但可以自由停止工作;4)M1和M2過(guò)載時(shí),可分別停止M1或M2工作.解答:分析題意1根據(jù)1)的要求,驅(qū)動(dòng)M1的接觸器KM1回路中應(yīng)該有啟動(dòng)按鈕和自鎖功能,同理,驅(qū)動(dòng)M2的接觸器KM2回路中應(yīng)該有啟動(dòng)按鈕和自鎖功能;2根據(jù)3)可知,KM1,KM2應(yīng)該為聯(lián)鎖控制關(guān)系,且KM1,KM2回路中分別串入停止按鈕;3根據(jù)4),來(lái)自M1和M2的熱繼電器分別停止M1和M2的工作,因此KM1,KM2回路中分別串入FR1,FR2.電動(dòng)機(jī)M1～M3的控制電路思考題1繼電器和接觸器的異同？什么條件下繼電器可以代替接觸器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)？2通電、斷電延時(shí)時(shí)間繼電器有何異同？

關(guān)于可編程控制器PLC名稱：ProgrammableLogicController特點(diǎn)：可靠性高、模塊化、編程容易、 接口功能用途:工業(yè)控制、邏輯開關(guān)順序控制

方法：專門開發(fā)語(yǔ)言、需求決定（I/O， 接口、容量、通訊等）電源電源接口中央處理器存儲(chǔ)器外部設(shè)備接口部設(shè)備接口編程器其他輸入接口輸出接口可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)微處理器CPU系統(tǒng)程序PROM用戶數(shù)據(jù)RAM用戶程序EPROM存儲(chǔ)器擴(kuò)展通信接口COM編程器功能開關(guān)指示器輸入信號(hào)處理輸出信號(hào)處理智能I/OI/O擴(kuò)展來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)去現(xiàn)場(chǎng)可編程控制器的單總線結(jié)構(gòu)鎖存1譯碼緩沖鎖存nS+5VR3LEDR1R2V1C1100uFC32.2uFN117146數(shù)據(jù)地址控制直流數(shù)字量輸入模板原理圖LEDR1+5VR4C1C2NSViVDR2R3C3圖3-6交流數(shù)字量輸入模板的輸入信號(hào)處理電路鎖存1譯碼緩沖鎖存nR1LEDFUR3V2R2117146數(shù)據(jù)地址控制4驅(qū)動(dòng)C1VTNV1V3直流數(shù)字量輸出接口模板原理圖R0R3RVLEDNR224V輸出V2KV1VT繼電器輸出接口模板的輸出驅(qū)動(dòng)電路5.2編程元件及基本編程語(yǔ)言一、FX系列PLC中常用的編程器件PLC是以微處理器為核心的電子設(shè)備，使用時(shí)可將PLC梯形圖看成是由軟繼電器、軟定時(shí)器、軟計(jì)數(shù)器等軟器件組成的。軟器件常稱為編程器件，用編號(hào)即編碼予以識(shí)別。編號(hào)由字母和數(shù)字表示，分別表示元件類型（存儲(chǔ)區(qū)）和元件號(hào)（地址），如輸入繼電器X20/輸出繼電器Y40。輸入繼電器(I)

輸入繼電器作用是PLC用以接收來(lái)自外部的開關(guān)信號(hào)。每一個(gè)輸入電路單元相當(dāng)于一個(gè)輸入繼電器。導(dǎo)通相當(dāng)于繼電器線圈接通。內(nèi)部電路通斷相當(dāng)于繼電器常開、常閉觸點(diǎn)的通斷。與PLC的輸入端相連，并帶有多對(duì)常開和常閉觸點(diǎn)供編程使用。輸入繼電器由外部信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)，而不能由程序的指令來(lái)驅(qū)動(dòng)。輸入繼電器采用字節(jié)部分（十進(jìn)制）和位部分（八進(jìn)制）編號(hào)。輸出繼電器(Q)

輸出繼電器是用來(lái)將PLC的信號(hào)傳送到外部負(fù)載的器件。輸出觸點(diǎn)連接到PLC的輸出端上。輸出繼電器按程序執(zhí)行結(jié)果而被驅(qū)動(dòng)，有一個(gè)外部輸出的常開觸點(diǎn)，有許多常開、常閉觸點(diǎn)可以在編程中運(yùn)用。輸出繼電器也按照一定方式進(jìn)行編號(hào)。輔助繼電器(M)1）PLC中有許多輔助繼電器，由各種器件的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)、作用同繼電器控制系統(tǒng)的中間繼電器類似。2）輔助繼電器帶有若干常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，供編程使用，輔助繼電器的觸點(diǎn)不可直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，要通過(guò)輸出繼電器才能驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。3）輔助繼電器分為:通用輔助繼電器和保持輔助繼電器M100M100動(dòng)合觸點(diǎn)動(dòng)斷觸點(diǎn)X400X401M100M100掉電保護(hù)的實(shí)現(xiàn)（保持輔助繼電器）X400X401M310M310M310Y430移位寄存器移位寄存器由輔助繼電器組成，8個(gè)或16個(gè)組成一組。當(dāng)輔助繼電器已用作移位寄存器時(shí)，不可另作它用。移位寄存器的每位都可帶有相應(yīng)接點(diǎn)去控制其他邏輯行；OUT決定移位寄存器首位的狀態(tài)，SFT為1，右移1位，RST為1移位寄存器各位均清零。數(shù)據(jù)輸入移位輸入復(fù)位輸入OUTSFTRSTM100~M107輸出移位寄存器的應(yīng)用12345678零件裝入產(chǎn)品OUTSFTRSTM110~M117X400T450T450k100X401T450X402M111M113Y430Y431X400啟動(dòng)信號(hào)X401零件裝入信號(hào)X402停止信號(hào)Y430操作1Y431操作2定時(shí)器T限時(shí)或定時(shí)操作定時(shí)器一旦接通，即開始作減法或加法運(yùn)算，直到設(shè)定值，定時(shí)器輸出；當(dāng)定時(shí)器輸入斷開，定時(shí)器復(fù)位；定時(shí)器通電延時(shí)型定時(shí)器T450K200X400Y430-T450X400X400Y430T450Y430Y430T4505SK50計(jì)數(shù)器每次計(jì)數(shù)輸入從斷到通，計(jì)數(shù)值減1當(dāng)設(shè)定值＝0，輸出觸點(diǎn)動(dòng)作；每個(gè)計(jì)數(shù)器都具有掉電保護(hù)；與定時(shí)器一樣，只有當(dāng)計(jì)數(shù)器的復(fù)位端接通時(shí)，計(jì)數(shù)器將終止計(jì)數(shù)，設(shè)定值并立即返回初始值。RSTC460OUT復(fù)位輸入計(jì)數(shù)輸入60秒定時(shí)（計(jì)數(shù)器的應(yīng)用）X403X402M72C460RSTC460OUTK600Y4310.1s時(shí)鐘脈沖輔助特殊繼電器F1系列PLC具有5個(gè)特殊輔助繼電器，它是用來(lái)執(zhí)行特殊功能。M70運(yùn)行監(jiān)視:自動(dòng)地隨PC的運(yùn)行/停止而呈通/斷狀態(tài);M71初始化脈沖:在程序運(yùn)行開始后,M71接通一個(gè)掃描周期,利用M71在運(yùn)行開始時(shí),可消除具有掉電保護(hù)的C、M的數(shù)據(jù)；M720.1秒的時(shí)鐘脈沖可和計(jì)數(shù)器連用起到定時(shí)器的作用；輔助特殊繼電器M76電池電壓下降如果電池電壓下降，則M76接通，因此可利用此觸點(diǎn)經(jīng)輸出繼電器在外顯示；M77禁止全部輸出當(dāng)M77接通，Y的輸出自動(dòng)斷開，但此時(shí)其他繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器仍工作，顯然若系統(tǒng)發(fā)生異常，可用M77緊急停機(jī)。狀態(tài)器S步進(jìn)控制指令狀態(tài)轉(zhuǎn)移PLC編程語(yǔ)言1.梯形圖2.指令3.邏輯功能圖5.3基本邏輯指令1、LDLDIX、Y、M、T、C邏輯開始：在梯形圖中表示一個(gè)邏輯行的開始；2、OUTY、M、T、C線圈驅(qū)動(dòng)指令：不能驅(qū)動(dòng)X，OUT用于T、C時(shí)必須緊跟K；3、AND\ANI串聯(lián)連接指令：4、OR\ORI并聯(lián)連接指令5、ORB串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接指令：0LDX400

1ANDX401

2ANDX402

3LDX403

4ANDX404

5ORB

6OUTY430X400X401X402X403X404Y4306、ANB并聯(lián)電路塊串聯(lián)連接指令7、RST移位寄存器、計(jì)數(shù)器清零指令：8、PLSM脈沖輸出指令：其作用是將較寬的脈沖輸入信號(hào)變成脈寬為一個(gè)掃描周期的脈沖信號(hào)LDX400ORX402LDX401ORX403ORX404ANBOUTY430X400X401X402X403X404Y430脈沖指令PLSM200X400PLSM200X4009、S（R）置位（復(fù)位）指令(M、Y、S)：這兩條指令具有記憶功能；X401SM205X402RM205LDX401SM205中間可插入其他程序LDX402RM205X401X402M205時(shí)序圖10、MC、MCR主控指令、主控復(fù)位指令：兩條指令必須同時(shí)使用，MC用于分支處，形成新母線；分支電路執(zhí)行結(jié)束后，用MCR指令返回原母線。11、NOP空操作,用于修改梯形圖

END12、CJP、EJP轉(zhuǎn)移開始13、END指令CJP700程序B程序A程序CEJP700X400PLC梯形圖編程的特點(diǎn)

(1)梯形圖格式中的繼電器不是物理繼電器，每個(gè)繼電器各觸點(diǎn)均為存儲(chǔ)器中的一位．相應(yīng)位為“1”狀態(tài)表示繼電器線圈通電，常開觸點(diǎn)閉合或常閉觸點(diǎn)斷開；相應(yīng)位為“0”狀態(tài)表示繼電器線圈失電，常開觸點(diǎn)斷開或常閉觸點(diǎn)閉合．(2)梯形圖中流過(guò)的電流不是物理電流，而是“概念”電流．是用戶程序解算中滿足輸出執(zhí)行條件的形象表示方式．“概念”電流只能從左向右流動(dòng)．優(yōu)點(diǎn)：形象、上手快梯形圖中的繼電器觸點(diǎn)可在編制用戶程序時(shí)無(wú)限引用，既可常開又可常閉．梯形圖中用戶邏輯計(jì)算結(jié)果可為后面用戶程序的計(jì)算所利用．梯形圖中輸入觸點(diǎn)和輸出線圈不是物理觸點(diǎn)和線圈，用戶程序的計(jì)算是根據(jù)PLC內(nèi)I／O映像區(qū)每位的狀態(tài)，而不是計(jì)算時(shí)現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)的實(shí)際狀態(tài)．輸出線圈中對(duì)應(yīng)輸出映像區(qū)的相應(yīng)位，不能用該編程元素直接驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)．1234Y430Y430a）輸出線圈重復(fù)使用輸出線圈右邊不得再有觸點(diǎn)1234Y430b）避免輸出線圈重復(fù)使用123Y430a）安排好的線路并聯(lián)電路123Y430a）安排不好的線路LD1AND2OR3OUTY430LD3LD1AND2ORBOUTY4305.4編程基本規(guī)則(1)1輸入/出、輔助繼電器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器的觸點(diǎn)的使用次數(shù)是無(wú)限的；2梯形圖按自上而下，從左到右順序排列，每個(gè)繼電器線圈為一個(gè)邏輯行，即一層階梯；3梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈接在右母線，所有的觸點(diǎn)不能放在線圈的右邊；4線圈不能直接接在左母線上；5每一邏輯行上串聯(lián)觸點(diǎn)多的電路應(yīng)放在上方；6在每一邏輯行上并聯(lián)觸點(diǎn)多的電路應(yīng)放在左邊；編程基本規(guī)則(2)在一個(gè)程序中，應(yīng)盡量避免雙線圈輸出；不允許在一觸點(diǎn)上有雙向電流通過(guò)；1233445Y4305.5常用電路設(shè)計(jì)舉例1啟動(dòng)保持電路Y430Y430X411X4102.雙向控制電路

下圖為交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的PC外部接線圖。SB2，SB3，SB1分別是正反啟動(dòng)按鈕和停止按鈕，KM1，KM2分別是正反轉(zhuǎn)接觸器，F(xiàn)R是熱繼電器。三菱接線圖：PLCX401X402COMY431~PCSB2SB3SB1KM1KM2FRKM2KM1220VX400X402X401Y431Y430Y430X401X402X400Y430Y431Y431Q0.1I0.0I0.2I0.1Q0.1Q0.0Q0.0I0.1I0.2I0.0Q0.0Q0.1NETWORK1NETWORK2西門子LAD：輸入輸出對(duì)應(yīng)關(guān)系：

X400~I0.0

X401~I0.1

X402~I0.2

Y430~Q0.0

Y431~Q0.1

STL：NETWORK1LDI0.0OQ0.0ANI0.2ANI0.1ANQ0.1=Q0.0NETWORK2LDI0.1OQ0.1ANI0.2ANI0.0ANQ0.0=Q0.1效果：SB2按下后，電機(jī)正轉(zhuǎn)，SB3按下后，電機(jī)反轉(zhuǎn)。SB1按下后電機(jī)停止。主電路3.長(zhǎng)延時(shí)電路Y430C460M72RSTC460OUTK600X410C461C460RSTC461OUTK60X4104.閃爍電路X400Y430T450T450T451T451K2K3X4000.3sY4300.2s0.3s0.2s9.1關(guān)于單片機(jī)名稱：SingleChipMicrocomputer總體特點(diǎn)：抗干擾性強(qiáng)、硬件通用化、實(shí) 時(shí)控制、接口功能，靈活編程方便用途:機(jī)電控制的常用方案

方法：專門開發(fā)語(yǔ)言、需求決定（I/O， 接口、容量、通訊等）如何學(xué)習(xí)理解工作方式和特點(diǎn)熟悉并理解基本電路多實(shí)踐：從簡(jiǎn)單到復(fù)雜基本技能，常用的控制方案設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)電路控制的基礎(chǔ)課程9.2單片機(jī)介紹

一、1、單片機(jī)的定義(全名為單片微型計(jì)算機(jī)、或微控制器）：它是指在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上，集成了CPU、ROM、RAM、I/O接口、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等功能部件的電子元件。就其組成結(jié)構(gòu)而言，一塊單片機(jī)就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。2、單片機(jī)的種類：(70多個(gè)系列、500個(gè)機(jī)種）IntelMCS-48MCS-51MCS-96Motorla680168026803Zilogsuper8FairchildF83870MicrochipPIC16xxIntel單片機(jī)按功能可分8種類型1、基本型(51子系列）8031（無(wú)片內(nèi)ROM）8051（4KROM)8751(片內(nèi)4KRAM);2、增大片內(nèi)存儲(chǔ)容量（52子系列）片內(nèi)存儲(chǔ)容量擴(kuò)大一倍，定時(shí)器為3個(gè)、中斷源6個(gè)；3、低功耗基本型：80C51/87C51/80C31，有三種功耗控制方式；4、A/D型83C51GA、80C51GA/87C51GA帶有8路8位A/D，半雙工同步串行接口；5、DMA型83C452，它有兩個(gè)DMA通道；6、多并行接口型83C451，增加2個(gè)8位的準(zhǔn)雙向口P4/P5和一個(gè)內(nèi)部具有上拉電阻的8位雙向口；7、可編程計(jì)數(shù)陣列型83C51FA，它有5個(gè)比較/捕捉模塊、16位高速輸出、8位脈沖寬度調(diào)制等功能；8、高級(jí)語(yǔ)言型8052AH片內(nèi)固化有BASIC52解釋程序。9.3單片機(jī)的特點(diǎn)

體積小、重量輕、價(jià)格便宜、功耗??；可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)；控制功能強(qiáng)、運(yùn)算速度快；硬件通用化、應(yīng)用靈活化；應(yīng)用系統(tǒng)的研制周期短。單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)CPU的改進(jìn)采用雙CPU：Rockwell公司的R6500/21;

增加數(shù)據(jù)總線寬度：NEC公司的PD－7800（16位）；采用流水線結(jié)構(gòu)：TMS公司的TMS320，指令以隊(duì)列形式出現(xiàn)在CPU中，從而有很高的運(yùn)算速度；串行總線結(jié)構(gòu)：菲利浦公司的MAB8420采用I2C總線和DDB總線。存儲(chǔ)器的發(fā)展增大存儲(chǔ)容量、片內(nèi)EPROM開始EEPROM化、編程保密化9.4MCS－51的內(nèi)部資源8位的CPU片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路32根I/O口線64K片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器256內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器64K的片外程序存儲(chǔ)器（包括片內(nèi)4K）具有2個(gè)優(yōu)先級(jí)別的5個(gè)中斷源結(jié)構(gòu)有2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；一個(gè)全雙工的串行口一個(gè)布爾處理器9.5單片機(jī)的內(nèi)外結(jié)構(gòu)一、單片機(jī)的外部結(jié)構(gòu)（封裝）拿到一塊芯片，想要使用它，首先必須要知道怎樣連線，我們用一塊DIP封裝的89C51芯片。89C51的引腳排列三總線結(jié)構(gòu)地址總線數(shù)據(jù)總線控制總線9.6存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)和操作程序存儲(chǔ)器：存放指令、常數(shù)、表格等片外程序存儲(chǔ)器1000HFFFFH片內(nèi)程序存儲(chǔ)器片外程序存儲(chǔ)器0000H0FFFHEA=1EA=0特殊功能寄存器數(shù)據(jù)緩沖區(qū)位尋址區(qū)工作寄存器區(qū)00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器0000HFFFFH片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器9.7一個(gè)簡(jiǎn)單電路分析實(shí)例9.7.1電路搭建1）電源單片機(jī)使用的是5V電源，其中正極接40引腳，負(fù)極（地）接20引腳。2）振蒎電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)是一種時(shí)序電路，必須提供脈沖信號(hào)才能正常工作，在單片機(jī)內(nèi)部已集成了振蕩器，使用晶體振蕩器，接18、19腳。只要買來(lái)晶振，電容，連上就可以了，按圖1接上即可。3）復(fù)位引腳：按圖1中畫法連好.

單片機(jī)剛上電時(shí),其內(nèi)部各寄存器處于隨機(jī)狀態(tài),在該腳輸入24個(gè)時(shí)鐘周期寬度以上的高電平后,將使單片機(jī)復(fù)位.4)/EA引腳：/EA引腳接到正電源端時(shí)CPU從片內(nèi)程序存儲(chǔ)器0000H開始執(zhí)行程序,當(dāng)?shù)刂烦^(guò)4K時(shí),將自動(dòng)執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器中的程序.圖1R19.7.2任務(wù)分析要用單片機(jī)點(diǎn)亮一只發(fā)光二極管LED，顯然，這個(gè)LED必須要和單片機(jī)的某個(gè)引腳相連，否則單片機(jī)就沒法控制它了，那么和哪個(gè)引腳相連呢？單片機(jī)上除了剛才用掉的幾個(gè)引腳，還有很多個(gè)，將這個(gè)LED和1腳相連。（見圖1，其中R1是限流電阻）按照這個(gè)圖的接法，當(dāng)1腳是高電平時(shí)，LED不亮，只有1腳是低電平時(shí)，LED才發(fā)亮。因此1腳我們要能夠控制，也就是說(shuō)，我們要能夠讓1引腳按要求變?yōu)楦呋虻碗娖?。即然我們要控?腳，就得給它起個(gè)名字，設(shè)計(jì)51芯片的INTEL公司已經(jīng)起好了，叫它P1.0，這規(guī)定不可以由我們來(lái)更改。讓一個(gè)引腳輸出高電平的指令是SETB，讓一個(gè)引腳輸出低電平的指令是CLR。因此，我們要P1.0輸出高電平，只要寫SETBP1.0，要P1.0輸出低電平，只要寫

CLRP1.0現(xiàn)在我們已經(jīng)有辦法讓計(jì)算機(jī)去將P1.0輸出高或低電平了.但是我們?cè)鯓硬拍茏層?jì)算機(jī)執(zhí)行這條指令呢？要解決這個(gè)問題，還得有幾步要走。第一步，計(jì)算機(jī)看不懂SETBCLR之類的指令，我們得把指令翻譯成計(jì)算機(jī)能懂的方式，再讓計(jì)算機(jī)去讀。計(jì)算機(jī)能懂什么呢？它只懂一樣?xùn)|西——數(shù)字0和1。因此我們把SETBP1.0變?yōu)椋―2H,90H），把CLRP1.0變?yōu)?/p>

（C2H,90H），至于為什么是這兩個(gè)數(shù)字，這也是由51芯片的設(shè)計(jì)者--INTEL規(guī)定的.第二步，在得到這兩個(gè)數(shù)字后，怎樣讓這兩個(gè)數(shù)字進(jìn)入單片機(jī)的內(nèi)部呢？這要借助于一個(gè)硬件工具"編程器"。我們將編程器與電腦連好，運(yùn)行編程器的軟件，然后在編緝區(qū)內(nèi)寫入（D2H,90H）見圖2，寫入……好，拿下片子，把片子插入做好的電路板，接通電源……燈不亮？因?yàn)槲覀儗戇M(jìn)去的指令就是讓

P1.0輸出高電平，燈當(dāng)然不亮?，F(xiàn)在我們?cè)贀芟逻@塊芯片，重新放回到編程器上，將編緝區(qū)的內(nèi)容改為（C2H,90H），也就是CLRP1.0，寫片，拿下片子，把片子插進(jìn)電路板，接電，好，燈亮了。因?yàn)槲覀儗懭氲木褪亲孭1.0輸出低電平的指令。這樣我們看到，硬件電路的連線沒有做任何改變，只要改變寫入單片機(jī)中的內(nèi)容，就可以改變電路的輸出效果。單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析

我們來(lái)思考一個(gè)問題，當(dāng)我們?cè)诰幊唐髦邪岩粭l指令寫進(jìn)單片機(jī)內(nèi)部，然后取下單片機(jī)，單片機(jī)就可以執(zhí)行這條指令，那么這條指令一定保存在單片機(jī)的某個(gè)地方，并且這個(gè)地方在單片機(jī)掉電后依然可以保持這條指令不會(huì)丟失，這是個(gè)什么地方呢？這個(gè)地方就是單片機(jī)內(nèi)部的只讀存儲(chǔ)器即ROM（READONLYMEMORY）。為什么稱它為只讀存儲(chǔ)器呢？剛才我們不是明明把兩個(gè)數(shù)字寫進(jìn)去了嗎？原來(lái)這ROM是一種電可擦除的ROM，稱為FLASHROM，剛才我們是用的編程器，在特殊的條件下由外部設(shè)備對(duì)ROM進(jìn)行寫的操作，在單片機(jī)正常工作條件下，只能從那面讀，不能把數(shù)據(jù)寫進(jìn)去，所以我們還是把它稱為ROM。9.8單片機(jī)執(zhí)行程序的過(guò)程分三個(gè)階段:1)取指令階段2)分析指令階段3)執(zhí)行指令階段1)取指令階段

根據(jù)程序計(jì)數(shù)器PC中的值,從程序存儲(chǔ)器中取出現(xiàn)行指令,送到指令寄存器.2)分析指令階段將指令寄存器

中的指令操作碼取出,進(jìn)行譯碼,分析其指令性質(zhì).如果指令需要操作數(shù),尋找操作數(shù)的地址，即“尋址”。3)執(zhí)行指令階段取出操作數(shù),按照操作碼的性質(zhì)進(jìn)行操作.逐條指令地重復(fù)上述操作,直到遇到停機(jī)或等待指令.

概述機(jī)器語(yǔ)言（指令的二進(jìn)制編碼表示）

但機(jī)器語(yǔ)言具有程序長(zhǎng)、不易書寫、難于閱讀和調(diào)試、容易出錯(cuò)等缺點(diǎn)，那么使用符號(hào)指令就顯得十分必要，通常把表示指令的符號(hào)稱之為助記符。匯編語(yǔ)言而以助記符表示的指令就是計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言.一條指令通常由兩部分組成，即操作碼和操作數(shù)。操作碼用來(lái)規(guī)定指令進(jìn)行什么操作，而操作數(shù)則表示指令的操作的對(duì)象。單片機(jī)的指令是不定長(zhǎng)的，在MCS-51指令系統(tǒng)中，有一字節(jié)、二字節(jié)、三字節(jié)等不同長(zhǎng)度的指令.11.2指令分類MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)共有指令111條，分為五大類數(shù)據(jù)傳送類：29條算術(shù)運(yùn)算類：24條邏輯運(yùn)算類：24條控制轉(zhuǎn)移類：17條位操作類：17條11.3尋址方式尋址的“址”是指操作數(shù)所在的單元地址。因此尋址就是如何確定操作數(shù)單元地址的問題。共有七種尋址方式寄存器尋址MOVA,R2直接尋址MOVA,3AH立即尋址MOVA,#3AH寄存器間接尋址MOVA,@R0變址尋址MOVCA,@A+DPTR相對(duì)尋址JC03H位尋址SETB3DH1立即尋址指令碼中直接含有所需地址的操作數(shù)MOVA，#30HMOVDPTR，#3000H注意：#是唯一區(qū)別與地址的標(biāo)志。2直接尋址指令碼中含有操作數(shù)的地址，機(jī)器根據(jù)地址找到操作數(shù)MOVA，30H注意：若直接尋址的地址是SFR中的某一個(gè)時(shí)，可用名稱符號(hào)MOVA，TH0MOVA，8CH3寄存器尋址所需的操作數(shù)在某個(gè)工作寄存器中（R0~R7）INCR0注意：指令表中INCRn，n取0~74寄存器間接尋址指令碼中含有操作數(shù)地址的寄存器號(hào)。實(shí)際上是二次尋址間接尋址采用@Ri或@DPTR,@是區(qū)別寄存器尋址的標(biāo)記若(RO)=30H,(30H)=0FFHMOVA，R0MOVA，@R05相對(duì)尋址指令碼中含有相對(duì)地址的偏移量MOVA，40HADDA，#30HSJMPSOUT；PC=PC+2+rel。；。。SOUT：MOV50H，ASJMPrel(PC)=(PC)+2+rel例:835AHSJMP35H目的地址=835AH+02H+35H=8391H例:835AHSJMPE7H目的地址=835AH+02H-19H=8343H-19H=-00011001=11100111(補(bǔ)碼)6變址尋址基地址寄存器和偏移量MOVCA，@A+PCMOVCA，@A+DPTR注意：變址尋址區(qū)是程序存儲(chǔ)器而不是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。執(zhí)行前，應(yīng)預(yù)先在DPTR和A中存放地址，為指令執(zhí)行提供條件。7位尋址指令中含有位地址位地址和字節(jié)地址的區(qū)分通過(guò)指令區(qū)分：MOVA，20HMOVC，20H可供位尋址的區(qū)域片內(nèi)RAM的20H~2FH為位尋址空間（00~7FH）某些SFR：地址能被8整除的SFR，共11個(gè)。位地址的表示方法MOVC，ACC.7MOV20H，CMOV24H.0，C11.4指令系統(tǒng)MCS-51匯編語(yǔ)言是用42種操作碼助記符描述33種操作功能，一種功能可能有幾種助記符，與尋址方式結(jié)合共產(chǎn)生111條指令。數(shù)據(jù)傳送類：29條算術(shù)運(yùn)算類：24條邏輯運(yùn)算類：24條控制轉(zhuǎn)移類：17條位操作類：17條11.5數(shù)據(jù)傳送類29條傳送數(shù)據(jù)可在ACC，R0~R7，內(nèi)部RAM，外部RAM間進(jìn)行，其中A，R0~R7的操作最多傳送類指令不影響PSW（除P位）

數(shù)據(jù)傳送指令表

續(xù)表例1已知（70H）=60H，（60H）=20H,分析如下程序.MOVR0，#70H;(R0)=#70HMOVA，@R0;(A)=#60HMOVR1,A;(R1)=#60HMOV40H,@R1;(40H)=#20HMOV@R0,R1;(60H)=#60H例2查表指令舉例1ORG8000H8000H:MOVA,#40H8002H:MOVCA,@A+PC;(8003H+40H->PC)…;(44H->A)ORG8040HDB41H42H43H44H查表指令舉例2ORG8000H…MOVA,#03HMOVDPTR,#8040HMOVCA,@A+DPTR;A=?(44H)…ORG8040HDB41H42H43H44H例3分析如下程序執(zhí)行完成后A,R0,PC的內(nèi)容.1010H:02H1011H:04H1012H:06H1013H:08H1000H:MOVA,#0DH;0DH->A1002H:MOVCA,@A+PC;(0DH+1003H)->A1003H:MOVR0,A;A->R0A=02H,R0=02H,PC=1004H例4.將累加器A中的低4位數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3000H單元中去.

MOVDPTR,#3000HANLA,#0FHMOVX@DPTR,A數(shù)據(jù)傳送類指令小結(jié)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)傳送方式11.6算術(shù)操作類24條加、減、乘、除、增1、減1影響PSW中的CY、AC、OV、P不帶進(jìn)位加法4帶進(jìn)位加法4帶借位減法4加1指令5減1指令4十進(jìn)制調(diào)整指令1乘除法指令2算術(shù)操作指令

加、減法指令（ADDADDCSUBBINCDEC）無(wú)符號(hào)數(shù)和有符號(hào)數(shù)由用戶自己決定均以ACC作為目的操作數(shù)帶符號(hào)數(shù)運(yùn)算時(shí)，必須檢查溢出位OV若進(jìn)行不帶進(jìn)位的減法時(shí)，用CLRC，將進(jìn)位位清零即可。DAA為十進(jìn)制調(diào)整指令，緊跟加法指令A(yù)DD或ADDC之后,對(duì)BCD碼加法運(yùn)算進(jìn)行修正.1)BCD碼:0000~10012)計(jì)算機(jī)內(nèi)是4位2進(jìn)制數(shù)是逢16進(jìn)位,不符合十進(jìn)制的要求.3)例如0101+1000=1101不是BCD碼如果1101+0110=00010011則變?yōu)锽CD碼.4)在加法指令后直接加上指令DAA,計(jì)算機(jī)的硬件自動(dòng)進(jìn)行加6運(yùn)算乘除法指令只能進(jìn)行無(wú)符號(hào)的乘除法雖影響OV，但意義不同MULAB；BA，OV=1表示乘積大于FFHDIVAB；A…B，0V=1，B=0，除法無(wú)意義舉例MOVA，#5AHADDA，#6BH0101101001101011（+---------------------11000101CY=?AC=?OV=?11.7邏輯運(yùn)算類24條讀-修改-寫指令對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯處理模擬各種硬件電路的邏輯功能邏輯與ANL邏輯或ORL邏輯異或XRL邏輯移位RRRRCRLRLC累加器清零與取反CLRCPL例:A=7AH=01111010,CY=1RLCA11110101=F5H,CY=0,P=0帶進(jìn)位移位和不帶進(jìn)位移位例:M1和M1+1單元存有16位二進(jìn)制數(shù)，試編程將其擴(kuò)大二倍程序CLRCMOVR1，#M1MOVA，@R1RLCAMOV@R1，AINCR1MOVA，@R1RLCAMOV@R1，A11.8控制轉(zhuǎn)移指令17條無(wú)條件轉(zhuǎn)移絕對(duì)轉(zhuǎn)移LJMP、AJMP短轉(zhuǎn)移SJMP間接轉(zhuǎn)移JMP@A+DPTR有條件轉(zhuǎn)移JZ、CJNE、DJNZ子程序調(diào)用與返回ACALL、LCALL、RET中斷返回RETI,RET空操作NOP舉例:把從40H單元開始的10個(gè)單元中的內(nèi)容相加.MOVR2，#0AHMOVR0，#40HCLRALOOP：ADDA，@R0INCR0DJNZR2，LOOPMOVSUM，A11.9位操作指令17條位傳送MOVBIT，BIT（錯(cuò)誤）位邏輯操作與ANL、或ORL、取反CPL位條件轉(zhuǎn)移JC、JNC、JB、JNB、JBC位置位，清零（SETB、CLR）例1例1內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的60H、61H單元中連續(xù)存放著4位BCD碼。試編寫一段程序?qū)⑦@4位BCD碼倒序排列程序MOVR0,#60HMOVR1,#61HMOVA,@R0SWAPAXCHA,@R1SWAPAMOV@R0,A例2已知片內(nèi)RAM50H單元中存放數(shù)值A(chǔ)AH,設(shè)堆棧指針為30H,把此數(shù)值壓入堆棧,然后再?gòu)棾龅?0H單元中.MOVSP,#30H;30H->SPPUSH50H;SP+1->SP,(50H)->(31H)POP40H;(31H)->(40H),SP-1->SP,例3試編寫計(jì)算1234H+0FE7H的程序,將和的高8位存入41H單元,低8位存入40H單元.MOVA,#34H;34H->AADDA,#0E7H;A+E7H->AMOV40H,A;A->(40H)MOVA,#12H;12H->AADDCA,#0FH;A+0FH+CY->AMOV41H,A;A->(41H)例4試編寫計(jì)算17H*68H的程序,將乘積的高8位存入31H單元,低8位存入30H單元.MOVA,#17H;17H->AMOVB,#68H;68H->BMULAB;A*B->BAMOV30H,A;A->(30H)MOV31H,B;B->(31H)

中斷系統(tǒng)特點(diǎn)

5個(gè)中斷源它們分別是：INT0、INT1、C0/T0、C1/T1、串行口中斷；具有優(yōu)先級(jí)管理功能,即可分為2個(gè)優(yōu)先級(jí)，其中每個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)可由程序指定；每個(gè)中斷源都有各自的中斷標(biāo)志位。IT0=0電平觸發(fā)IT0=1邊沿觸發(fā)外部中斷請(qǐng)求標(biāo)志位IE1IT1IE0IT0TF1TR1TF0TR012.2定時(shí)器控制寄存器TCON12.3中斷的嵌套與優(yōu)先級(jí)處理1設(shè)想一下，我們正在看書，電話鈴響了，同時(shí)又有人按了門鈴，你該先做那樣呢？

2又比如你正接電話，有人按門鈴，你該怎樣做呢？

12.4中斷的響應(yīng)過(guò)程當(dāng)有事件產(chǎn)生，進(jìn)入中斷之前我們必須先記住現(xiàn)在看書的第幾頁(yè)了，或拿一個(gè)書簽放在當(dāng)前頁(yè)的位置，然后去處理不同的事情（因?yàn)樘幚硗炅?，我們還要回來(lái)繼續(xù)看書）：電話鈴響我們要到放電話的地方去，門鈴響我們要到門那邊去，也說(shuō)是不同的中斷，我們要在不同的地點(diǎn)處理，而這個(gè)地點(diǎn)通常還是固定的。計(jì)算機(jī)中也是采用的這種方法，五個(gè)中斷源，每個(gè)中斷產(chǎn)生后都到一個(gè)固定的地方去找處理這個(gè)中斷的程序，當(dāng)然在去之前首先要保存下面將執(zhí)行的指令的地址，以便處理完中斷后回到原來(lái)的地方繼續(xù)往下執(zhí)行程序。1、保護(hù)斷點(diǎn)，即保存下一將要執(zhí)行的指令的地址，就是把這個(gè)地址送入堆棧。2、尋找中斷入口，根據(jù)5個(gè)不同的中斷源所產(chǎn)生的中斷，查找5個(gè)不同的入口地址。以上工作是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成的，與編程者無(wú)關(guān)。中斷響應(yīng)步驟:3、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng),執(zhí)行中斷處理程序。4、恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng),中斷返回：執(zhí)行完中斷指令后，就從中斷處返回到主程序，繼續(xù)執(zhí)行。中斷處理過(guò)程一般分為3階段：中斷響應(yīng)、中斷處理、中斷返回。其流程圖如下：中斷申請(qǐng)響應(yīng)條件是否滿足中斷是否受阻斷點(diǎn)地址壓棧中斷地址入PCEA=1IE=1EA=0YN中斷響應(yīng)條件：EA=1并且中斷源的中斷允許中斷受阻的情況

1、同級(jí)或高級(jí)的中斷已在進(jìn)行中；2、當(dāng)前的機(jī)器周期不是正在執(zhí)行的指令的最后一個(gè)周期；3、正在執(zhí)行的指令是返回指令或是對(duì)專用寄存器IE、IP進(jìn)行讀寫的指令，只有在執(zhí)行這些指令之后，至少在執(zhí)行一條其它指令后，才會(huì)響應(yīng)。關(guān)中斷保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)開中斷中斷服務(wù)關(guān)中斷開中斷中斷請(qǐng)求撤回中斷返回恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)中斷地址彈出PC斷點(diǎn)地址入PC12.5中斷請(qǐng)求源（1）外部中斷請(qǐng)求源：即外中斷0和1，經(jīng)由外部引腳引入的，在單片機(jī)上有兩個(gè)引腳，名稱為INT0、INT1，也就是P3.2、P3.3這兩個(gè)引腳。在內(nèi)部的TCON中有四位是與外中斷有關(guān)的。IT0：INT0觸發(fā)方式控制位，可由軟件進(jìn)和置位和復(fù)位IE0：INT0中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)有外部的中斷請(qǐng)求時(shí)，這位就會(huì)置1（這由硬件來(lái)完成），在CPU響應(yīng)中斷后，由硬件將IE0清0。IT1、IE1的用途和IT0、IE0相同。（2）內(nèi)部中斷請(qǐng)求源TF0：定時(shí)器T0的溢出中斷標(biāo)記，當(dāng)T0計(jì)數(shù)產(chǎn)生溢出時(shí)，由硬件置位TF0。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷后，再由硬件將TF0清0。TF1：與TF0類似。TI、RI：串行口發(fā)送、接收中斷，由軟件清除。12.6TCON控制寄存器12.7中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)先級(jí)：?jiǎn)纹瑱C(jī)采用了自然優(yōu)先級(jí)和人工設(shè)置高、低優(yōu)先級(jí)的策略，即可以由程序員設(shè)定那些中斷是高優(yōu)先級(jí)、哪些中斷是低優(yōu)先級(jí)，由于只有兩級(jí)，必有一些中斷處于同一級(jí)別，處于同一級(jí)別的，就由自然優(yōu)先級(jí)確定。12.8五個(gè)中斷源的自然優(yōu)先級(jí)與中斷服務(wù)入口地址

外中斷0：0003H定時(shí)器0：000BH外中斷1：0013H定時(shí)器1：001BH串口：0023H它們的自然優(yōu)先級(jí)由高到低排列。寫到這里，大家應(yīng)當(dāng)明白，為什么前面有一些程序一始我們這樣寫：ORG 0000HLJMP STARTORG 0030HSTART：這樣寫的目的，就是為了讓出中斷源所占用的向量地址。當(dāng)然，在程序中沒用中斷時(shí)，直接從0000H開始寫程序，在原理上并沒有錯(cuò)，但在實(shí)際工作中最好不這樣做。12.9外部中斷（P3.2/P3.3)激活方式：電平觸發(fā)（低電平有效）、邊沿觸發(fā)(下降沿有效）；激活方式由特殊寄存器TCON的低4位決定：IE1IT1IE0IT0中斷標(biāo)志IT0=0電平觸發(fā)IT0=1邊沿觸發(fā)

兩種觸發(fā)方式的區(qū)別邊沿觸發(fā)方式:CPU響應(yīng)中斷后，硬件自動(dòng)將標(biāo)志位清零。電平觸發(fā)方式:響應(yīng)中斷后，不能自動(dòng)清除中斷請(qǐng)求信號(hào)。因此要立即撤除INT0,INT1引腳上的低電平.INT0P1.0QSCLRD外接中斷請(qǐng)求信號(hào)正脈沖中斷程序ANLP1,#0FEHORLP1,#01H12.10定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷當(dāng)C/T溢出時(shí)，由硬件自動(dòng)置位TF0/TF1，CPU響應(yīng)中斷后，由硬件自動(dòng)清除中斷標(biāo)志。另可由程序?qū)F0/TF1置位或清除。12.11串行口接收/發(fā)送中斷

完成一幀信號(hào)的接收/發(fā)送時(shí)，由硬件自動(dòng)置中斷標(biāo)志位（特殊寄存器SCON的RI/TI)，CPU響應(yīng)中斷后，必須由軟件清除。12.12中斷允許控制寄存器IE5個(gè)中斷源的中斷請(qǐng)求是否響應(yīng)由特殊寄存器IE決定，其格式為：EAESET1EX1ET0EX0總允許中斷串行口定時(shí)計(jì)數(shù)外部11中斷允許、0中斷禁止12.13中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IPPSPT1PX1PT0PX01高優(yōu)先級(jí)、0低優(yōu)先級(jí)開機(jī)時(shí)，每個(gè)中斷都處于低優(yōu)先級(jí)，我們可以用指令對(duì)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行設(shè)置。例1：設(shè)有如下要求，將T0、外中斷1設(shè)為高優(yōu)先級(jí)，其它為低優(yōu)先級(jí)，求IP的值。IP的首3位沒用，可任意取值，設(shè)為000，后面根據(jù)要求寫就可以了XXXPSPT1PX1PT0PX000000110因此，最終，IP的值就是06H。12.14例子例2：在上例中，如果5個(gè)中斷請(qǐng)求同時(shí)發(fā)生，求中斷響應(yīng)的