基于单片机控制的数字随动系统的使用说明.doc

基于单片机控制的数字随动系统 使用说明及实验指导书 南 昌 航 空 大 学 信 息 工 程 学 院 2012-3-31 第一部分 使用说明书 一、系统实现的功能 基于单片机控制的数字随动系统是在清华大学科教仪器厂生产的SKJ-II型数字随动系统的基础上改进的，具体包括51单片机的数字调节器模块、安全实验的电源模块、大屏幕显示部分、SKJ-II型数字随动系统学习机部分，各部分功能分别描述如下。 １．51单片机的数字调节器模块： 1）功能位置调节器，可以实现PI或PID调节，PID参数可以通过拨码开关选择64种PID参数实验，人工给定范围-155°~155°的控制、程序给定270°~360°（0°）~90°~0°（360°）~270°的3值梯阶波或234°~360°（0°）~120°~0°（360°）~234°三角波控制，控制精度±1°； 2）可以8位AD采样电位器连续给定、也可以程序给定三角波或3值梯阶波，具体通过2位拨码选择，其中连续调节的电位器是SKJ-II的电位器，AD的前端通过信号调理电路实现了与SKJ-II的无缝对接，模拟信号调理范围-12V~12V； 3）8位DA及信号调理电路实现与SKJ-II的无缝对接，输出控制电压范围-11V~11V； 4）可以对给定量和反馈量各用4位实现值域0~356.9°，刷新速率6ms，显示分辨率0.1°； 5）可以实现声、光报警功能，其中声音报警采用越限报警方式，报警门限可以通过修改程实现，光报警主要监测程序执行时是否存在漏采样，反映采样周期合适与否； 6）可以实现采样数据的发送通信，波特率19200bps，采用8位数据、无校验、1个停止位的帧格式，RS-232协议。 7）有测试钩，便于仪器仪表的在线测试。 8）可以更换晶体等元件，便于主要元件改变参数。 9）备留了典型传递函数的仿真模块，并且可以更换关键环节的参数； 10）采用在线编程的51兼容单片机STC89C52RC，具有在线编程功能； 11）开放的软件，便于学生修改软件和参数。 ２．安全实验的电源模块：是购买的开关电源模块，全塑封装，适合学生安全实验的要求，输入 AC220+/-10%，输出 +12V1A。 ３．大屏幕显示部分：采用购置的个人微型计算机，开发了实时微机软件，通过接收通信的数据，进行显示和最后1屏数据的存储，其中显示包括给定轮、反馈轮的形态显示和波形显示。 ４．SKJ-II型数字随动系统学习机：学习机由电控箱和机械装置两部分组成。电控箱提供系统电源，模拟环节，执行机构驱动电路及前后接口，是数字随动系统的重要部分，机械装置主要包括直流力矩电机、测速发电机、减速器、绝对值编码器、接线端子和基座。 二、技术性能指标： １．电源 输入 AC220+/-10% 输出 +5V1A +/-12V0.1A –24V2A ２．模拟调节器 速度调节器 ASR P或PI/PD/PID调节 其中：PI/PD/PID出厂前设置为PI 电流调节器 ACR接成PI调节器。其中RI=78K RP=75K C=0.022 ３．PWM 功放器 开关频率 60HZ~6000HZ可调，出厂时调到约2KHZ。 脉冲幅值》+/-10% 脉冲占空比0~100%可调 功率放大器电压-24V+/-10% 最大输出电流 1.2A 电流反馈取样电阻 0.5R/2W ４．机械部分 （1）力矩电机，测速电机，光电编码器（参见附录一） （2）减速器 减速比 4：1 摩擦机构，可调整模拟负载 ５．采用单片机配信号调理、A/D、D/A、LED显示、RS232通信、打码开关、报警等作为控制器，控制器的指标 （1）8位A/D，采样周期可达6ms （2）8位D/A，控制更新周期可达6ms （3）8位LED数码管扫描显示，扫描周期可达5ms，数据更新速率20ms （4）RS232发送8位给定量和反馈量的高8位，19200bps，无奇偶校验，更新速率20ms （5）8位打码开关，可以给定方式和类型，还可以设置PID参数 （6）误差声音报警更新周期20ms （7）计算速度溢出光报警5ms ６．安全实验的电源模块 模块化的开关电源给51单片机的数字调节器模块供电 输入 AC220+/-10% 输出 +12V1A ７．显示微型计算机可以实现形态显示和波形实时显示，显示指标为 （1）图形显示分辨率：640*480 （2）给定量和反馈量形态显示，更新速率20ms （3）给定量和反馈量波形显示，更新速率20ms （4）1屏周期12.8s （5）最佳操作系统：win98-MSDOS （6）RS232接收报文，COM1口，19200bps，８位数据，无奇偶校验，更新速率20ms 三．系统简介 SKJ-II型数字随动系统学习机由电控箱和机械装置两部分组成。 电控箱提供系统电源，模拟环节