微处理器的工业应用实验指导书
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微处理器的工业应用实验指导书编写王晓光武汉理工大学机电工程学院2006年9月14日目录实验一脉冲编码器的设计与制作实验二光电传感器的设计与制作实验三单片机控制直流电机正反转及PWM速度控制实验四风速检测及风机转速控制实验一脉冲编码器的设计与制作一、实验目的1 了解机械制造中常用转速检测传感器的原理；2 了解机械制造中常用转速检测传感器的设计方法；3 设计并制作简易的转速检测传感器。
二、实验设备万用表，电子元件（见参考电路图），实验电源，电工工具等。
三、实验原理利用透视型光电断路器设计一个转速传感器。
其结构外形如下：图中，转轴即微待测转速轴，带孔圆盘与转轴刚性连接，盘上的孔为均匀分布。
孔数越多、分布得越均匀则测量精度越高。
孔也可以开成细长孔。
四、参考电路图五、实验步骤光电断路器可以选择各种红外线发光二极管输入，光电三极管输出的透射型光电断路器均可。
所有电阻可选择1/4W的普通电阻。
发光二极管（LED）可选择红色的发光二极管。
时基电路可选择SE555/NE555或者其他信号的时基电路。
4093也可以用7414等其他斯密特触发电路代替。
三极管可选择9014或者9013等NPN型三极管。
按电路图接电路，检查无误后接通电源。
调试时转动带孔圆盘，使LED闪烁即可。
六、分析与讨论讨论LED闪烁频率与转轴转速的关系。
讨论带孔圆盘孔数、分布均匀度对转速测量的影响。
给出所制作的脉冲编码器具体的转速计算公式。
七、编写实验报告实验报告基本格式1 简叙述实验目的与原理2 实验设备3 实验过程及记录4 实验结果与现象的分析与讨论。
实验二光电传感器的设计与制作一、实验目的1 了解机械制造中常用转速检测传感器的原理；2 了解机械制造中常用转速检测传感器的设计方法；3 设计并制作简易的转速检测传感器。
二、实验设备万用表，电子元件（见参考电路图），实验电源，电工工具等。
三、实验原理利用光敏元件在不同的光强条件下其电阻值不同的特性，进行光电传感器的设计。
四、参考电路图五、实验步骤光敏元件可选择光敏电阻，光敏二极管，光敏三极管。
所有电阻可选择1/4W的普通电阻。
发光二极管（LED）可选择红色的发光二极管。
时基电路可选择SE555/NE555或者其他信号的时基电路。
4093也可以用7414等其他斯密特触发电路代替。
三极管可选择9014或者9013等NPN型三极管。
按电路图接电路，检查无误后接通电源。
调试时可调节光线的强弱以及可调电阻的阻值，观察LED的变化。
六、分析与讨论讨论光电传感器的工作原理。
讨论光线的强弱对实验的影响。
讨论光电传感器的实际应用场合。
七、编写实验报告实验报告基本格式1 简叙述实验目的与原理2 实验设备3 实验过程及记录4 实验结果与现象的分析与讨论。
实验三直流电机正反转及PWM速度控制一、实验目的1 了解MSC-51系列单片机的硬件系统；2 了解机MSC-51系列单片机的软件指令系统；3 了解直流电机正反转及PWM速度控制原理；4 掌握基本的编程方法。
二、实验设备MSC-51系列单片机，小型直流电机，万用表，电子元件（见参考电路图），实验电源，电工工具等。
三、实验原理利用单片机控制继电器的通断实现直流电机的正反转控制。
利用晶体管脉冲调宽调速原理，简称PWM实现直流电机的速度控制。
即利用开关频率较高的晶体管作为开关元件，将恒压直流电源转变成幅值不变，但是脉冲宽度（持续时间）可调的高频矩形波，给电机的电枢供电。
通过改变脉冲宽度的方法来改变电枢回路的平均电压，达到电机调速的目的。
四、实验电路图五、实验步骤按电路图接电路，检查无误后接通电源。
编写程序并译为机器码。
键入原程序或者用PC机以通讯的方式传送原程序。
运行程序，观察电机的工作情况。
根据实际实验情况，调试程序的有关参数，观察电机的工作情况，最终达到实验要求。
六、分析与讨论讨论直流电机正反转控制的工作原理。
讨论PWM速度控制的工作原理。
实验中出现问题的分析、解决方法，程序参数对速度控制的影响。
七、参考程序1 参考流程框图2 参考程序（注意：参考程序未给出速度控制程序）ORG 2000H ;MOTOR REVERSE AND SPEED CONTROL 2000 90E003 MOV DPTR,#0E003H ;8255 ORDER PORT2003 7480 MOV A,#80H ;A,B,C OUT2005 F0 MOVX @DPTR,A2006 752000 MOV 20H,#00H ;20H TURNING DIRCTION FLAG 2009 90E001 W: MOV DPTR,#0E0001H ;8255 B PORT200C 74FF MOV A,#0FFH ;B PORT HIGH, MOTOR RUN200E F0 MOVX @DPTR,A200F 122026 LCALL DEL ;MOTOR RUN TIME2012 7400 MOV A,#00H2014 F0 MOVX @DPTR,A ;B PORT LOW, MOTOR STOP2015 122026 LCALL DEL ;MOTOR STOP TIME2018 90E002 MOV DPTR,#0E002H ;8255 C PORT201B E520 MOV A,20H201D F4 CPL A ;REVERSE RUNING DIRCTION201E F520 MOV 20H,A ;SA VE DIRCTION STA TE2020 F0 MOVX @DPTR,A2021 122026 LCALL DEL ;RELAY REACTION TIME2024 80E3 SJMP W2026 78FF DEL: MOV R0,#0FFH ;DELAY SUPROGRAM2028 79FF LP0: MOV R1,#0FFH202A 7AFF LP1: MOV R2,#0FFH202C DAFF LP2: DJNZ R2,LP2202E D9FA DJNZ R1,LP12030 D8F6 DJNZ R0,LP02032 22 RETEND八、编写实验报告实验报告基本格式1 简叙述实验目的与原理2 实验设备3 实验过程及记录4 打印程序流程图和程序清单，程序必须附加注释5 实验结果与现象的分析与讨论。
实验四风速检测及风机转速控制一、实验目的1 了解计算机转速检测的原理及实现方法；2 了解实际计算机控制系统的原理；3 根据转速的检测结果实现风机转速的控制。
二、实验设备MSC-51系列单片机，小型直流电机，万用表，电子元件（见参考电路图），实验电源，电工工具等。
三、实验原理利用单片机的定时器将脉冲编码器输入的脉冲信号转变为速度值。
利用PWM原理实现风机的速度控制。
四、实验电路图五、实验步骤按电路图接电路，检查无误后接通电源。
编写程序并译为机器码。
键入原程序或者用PC机以通讯的方式传送原程序。
运行程序，观察外界风速变化时，风机的运转情况。
根据实际实验情况，调试程序的有关参数，观察风机的工作情况，最终达到实验要求。
六、分析与讨论讨论实际计算机控制系统可能出现的问题。
实验中出现问题的分析、解决方法，程序参数对速度控制的影响。
七、参考程序1 参考流程框图2 参考程序ORG 4000H ;WIND CONTROL PROGRAM4000 90E003 MOV DPTR,#0E003H ;8255 ORDER PORT4003 7480 MOV A,#80H ;A,B,C OUT4005 F0 MOVX @DPTR,A4006 7405 MOV A,#05H ;SET 16BIT COUNTER4008 F589 MOV TMOD,A400A 90E001 MOV DPTR,#0E001H ;MOTOR CONTROL400D 74FF MOV A,#0FFH400F F0 MOVX @DPTR,A ;MOTOR ON4010 12403F LCALL DEL4013 12403F LCALL DEL4016 12403F LCALL DEL4019 90E001 W: MOV DPTR,#0E001 ;8255 B PORT401C 74FF MOV A,#0FFH ;B PORT HIGH, MOTOR ON401E F0 MOVX @DPTR,A401F 758A00 MOV TL0,#00H ;CLEAR COUNTER4022 758C00 MOV TH0,#00H4025 D28C SETB TR0 ;COUNTER ON4027 12403F LCALL DEL ;SAMPLING TIME402A C28C CLR TR0 ;COUNTER OFF402C E58A MOV A,TL0 ;SAMPLING RESUILT TREATMENT 402E C2D7 CLR CY ;CLEAR CY4030 23 RL A ;DOUBLE4031 23 RL A ;DOUBLE4032 00 NOP4033 2401 ADD A,#01H ;MINIMUM V ALUE4035 F520 MOV 20H,A ;20H SPEED ADJUSTING PARAMETER4037 7400 MOV A,#00H ;MOTOR OFF 4039 F0 MOVX @DPTR,A403A 12404C LCALL DEL1 ;MOTOR OFF TIME 403D 80DA SJMP W403F 79FF DEL: MOV R1,#0FFH ;DELAY4041 7AFF LP0: MOV R2,#0FFH4043 7B01 LP1; MOV R3,#01H4045 DBFE LP2: DJNZ R3,LP24047 DAFA DJNZ R2,LP14049 D9F6 DJNZ R1,LP0404B 22 RET404C 7BFF DEL1:MOV R3,#0FFH404E 7C01 LP0: MOV R4,#01H4050 AD20 LP1: MOV R5,20H4052 DDFE LP2; DJNZ R5,LP24054 DCFA DJNZ R4,LP14056 DBF6 DJNZ R3,LP04058 22 RETEND八、编写实验报告实验报告基本格式1 简叙述实验目的与原理2 实验设备3 实验过程及记录4 打印程序流程图和程序清单，程序必须附加注释5 实验结果与现象的分析与讨论。
