單片機在順序控制中的應用

1、1 畢畢 業(yè)業(yè) 設設 計（論計（論 文）文） 論文題目論文題目： 單片機在順序控制中的應用單片機在順序控制中的應用 所屬系部：所屬系部： 電子工程系電子工程系 指導教師：指導教師： 職職 稱稱 ： 學生姓名：學生姓名： 學學 號號: : 專專業(yè)：業(yè)： 2 畢業(yè)設計（論文）任務書畢業(yè)設計（論文）任務書 題目：題目： 單片機在順序控制中的應用 任務與要求：任務與要求： 利用單片機實現(xiàn)控制自動剪板機的運動，完成當前半料數(shù)目的顯示、額 定板料數(shù)目的設置、剪板機的復位。利用單片機控制能非常方便快捷的 完成實際工作的需要。要求如下： 1.了解自動剪板機工作過程及工作原理。 2.掌握 51 單片機及接口電路

2、。 3.查閱并收集相關資料。 4.畫出硬件電路圖及完成調(diào)試 時間：時間： 20102010 年 0909月0808日 至20102010年 1010 月 2020 日 共 8 8 周 所屬系部：所屬系部： 學生姓名：學生姓名： 學學 號：號： 專業(yè)：專業(yè)： 指導單位或教研室：指導單位或教研室： 指導教師：指導教師： 3 摘摘 要要 本設計的自動剪板機系統(tǒng)采用單片機 80c51 作控制器，系統(tǒng)主要由單片機 80c51，2 個并行 i/o 接口擴展芯片 8255a，電機過載檢測、計數(shù)采樣輸入、系 統(tǒng)工作狀態(tài)檢測輸入、外控輸出、聲光報警、鍵盤、顯示及電源等部分組成， 從而實現(xiàn)抗干擾能力強，結(jié)構(gòu)簡單，

3、價格便宜，操作方便，自動化水平較高等 功能特點。 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能有：用單片機做控制器、通過位置檢測開關，檢測剪板機 各工序的狀態(tài)，自動控制剪板機的工作，同時進行剪切計數(shù)，實現(xiàn)機械加工多 工序的自動化技術。本系統(tǒng)在原有機床的主體結(jié)構(gòu)基礎上，增加了自動進料、 卸料、剪切、數(shù)控定長等功能，使其具有抗干擾性好、集成度高、加工精度高、 操作方便、自動化水平和性價比高等特點。 設計的重點研究單片機的工序檢測電路、看門狗電路、電源電路、報警電 路、電動機過載檢測電路、鍵盤、顯示電路的設計。程序流程圖及系統(tǒng)原理圖 設計和軟件及仿真調(diào)試的編寫。 關鍵詞關鍵詞：80c51 單片機；自動剪板機；控制系統(tǒng)；程序流程圖

4、 4 abstract: this system is on the main body structure foundation of original machine tool, and functions such as increased automatic charging and the unloading material and cuts the cutting and numerical control is fixed long etc make his characteristic such as to possess the anti- jamming good and

5、 integrated degree height, manufacturing accuracy height and operates convenient and automation standard and performance price ratio are high etc. the focal point of design studies the process checkout circuit of one piece machine and guards the entrance dog circuit, power circuit, alarm circuit and

6、 electromotor overload are tested the design of circuit, keyboard and demonstration circuit. what procedure flow chart and system basic diagram design and software and simulation were debugged compiles. keyword: one piece machine of 80c51 cut the board machine voluntarily; procedure flow chart; proc

7、edure flow chart. 5 目錄目錄 1 1 緒論緒論.1 1.1 系統(tǒng)設計要求 .1 1.2 本文設計任務 .1 2.2.論文系統(tǒng)的總體方案論文系統(tǒng)的總體方案.2 2.1 自動剪板機的簡介 .2 2.2 自動剪板機的工作過程： .2 2.3 硬件系統(tǒng)設計方案 .3 3 3 硬件電路設計硬件電路設計.5 3.1 單片機及其擴展 .5 3.1.1 80c51 主要引腳功能說明.5 3.1.2 時鐘電路設計.5 3.1.3 復位電路的設計.6 3.1.4 存儲器擴展的設計.7 3.1.5 i/o 的擴展.9 3.2 單片機接口電路.12 3.2.1 單片機鍵盤接口電路.12 3.2.2

8、 單片機數(shù)碼管的顯示電路.13 3.3 光電藕合的使用 .14 3.4 njm3717 的使用.16 4 4 系統(tǒng)軟件的設計與調(diào)試系統(tǒng)軟件的設計與調(diào)試.18 4.1 軟件設計：.18 4.2 系統(tǒng)調(diào)試綜述.20 結(jié)束語結(jié)束語.22 參考文獻參考文獻.23 單片機在順序控制中的應用 1 1 1 緒論緒論 隨著計算機科學和自動化水平的不斷提高，在各種應用領域都大量采用計 算機控制系統(tǒng)。計算機控制系統(tǒng)的應用使得科學研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工藝實踐 的效率大大提高，同時也大幅度提高了產(chǎn)品和成果的質(zhì)量，計算機控制系統(tǒng)從 結(jié)構(gòu)上講都是類同的，包括計算機組成的控制器和被控對象，并且對象的輸出 通過反饋回路反饋給控

9、制器，形成一個閉環(huán)的控制系統(tǒng)。從采用的部件講，計 算機控制系統(tǒng)所用的計算機往往有交大區(qū)別：在大型控制系統(tǒng)中，采用大中型 機；在一般控制系統(tǒng)中采用微型機；而功能較專的控制系統(tǒng)采用單片機。由于 大量的控制系統(tǒng)的任務較為專業(yè)化，并且執(zhí)行的是直接數(shù)字控制任務，故基本 采用單片機。單片機是目前控制系統(tǒng)采用最多的器件和芯片，它在軍事、航空 航天、交通、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領域都有大量的應用。單片機的廣泛應用及其產(chǎn)生 的效益取得了令人矚目的成果。本文主要介紹以單片機為核心的自動剪板機在 順序中的應用。 1.11.1 系統(tǒng)設計要求系統(tǒng)設計要求 本自動剪板機是用來將大塊木頭按要求剪成小木塊料的一種機器，它常被 用于家具

10、生產(chǎn)廠家、大型木料加工公司等部門。它會按操作者的要求，自動把 大木塊料剪切成規(guī)定長度 l 的小木塊料，同時還可以控制連續(xù)剪切木料的數(shù)目。 控制小車，達到自動剪切大塊木頭，運送木料，為此本系統(tǒng)要求主要有： 1.實時控制板料運送到指定的工作臺。 2.實時控制剪切刀準確的剪切板料。 3.實時控制送料小車到達指定的工作點。 4.實時控制落在小車上的板料數(shù)目。 1.21.2 本文設計任務本文設計任務 本文設計的主要任務是按照課題所給的自動剪板機系統(tǒng)的主要功能要求， 完成整個硬件系統(tǒng)的設計要結(jié)合軟件的需要，并且調(diào)試好各部分電路，結(jié)合軟 件的運行提供良好的硬件環(huán)境，以完成系統(tǒng)要求的功能。 單片機在順序控制中

11、的應用 2 2.2.論文系統(tǒng)的總體方案論文系統(tǒng)的總體方案 2.12.1 自動剪板機的簡介自動剪板機的簡介 自動剪板機是一種按用戶要求將大塊金屬板材進行剪切，并由進料車運送 到下一工序的自動化加工設備。其主要功能： 待剪板料的自動傳送，由送料電動機將下一塊待剪板料自動輸送到位； 板料的壓緊，待剪板料定位后由壓塊電動機帶動壓板，將板料壓緊； 板料剪切，由一臺電動機控制剪切刀實施； 送料車的運行，包括卸載及自動返回； 剪切板料的自動計數(shù)和每車板料數(shù)的預設定。要實現(xiàn)這些功能，需在系 統(tǒng)中設置相應的位置檢測開關和光電傳感器。系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)和各檢測元件的 安裝. 2.22.2 自動剪板機的工作過程：自動剪

12、板機的工作過程： 自動剪板機工作過程如圖 2-1 所示：該自動剪板機系統(tǒng)，可按照要求剪開 大塊板料，并由送料小車運到包裝線。當小車未動作時，壓塊及剪切刀的限位 開關 sa2、sa3 和 sa4 均斷開，行程開關 sa1 也斷開的。其工作過程如下： 1.讀入限位開關 sa6 的狀態(tài)，判斷小車是否是空載，是空載則可開始工作。 2.啟動送料小車，并使其到位，此時限位開關 sa5 閉合。 3.啟動送料機構(gòu) e，帶動板料向右移動. 4.當板料碰到行程開關 sa1 時，停止送料，同時啟動壓塊控制機構(gòu)，壓下 壓塊 b，并使壓塊上限開關 sa2 閉合。 5.當壓塊到位時，壓緊板料時，壓塊下限開關 sa3 閉合

13、。 6.啟動剪切刀控制機構(gòu)，使剪刀下落，此時，sa4 閉合，直到把板料剪斷。 當板料下落通過光電開館時，sa7 輸出一個脈沖，作為計數(shù)脈沖。 7.判斷小車上的板料是否夠數(shù)，如果不夠，則繼續(xù)重復 3-7。一旦夠數(shù)， 則是控制電機開始通電，小車右行，把切好的板料送至包裝線。板料卸下后， 再啟動小車重新返回到剪板機下，并開始下一車的裝載工作。 單片機在順序控制中的應用 3 剪切刀 壓塊控制機構(gòu) b sa1 光電 開關 板 料 送 料 小 車 b m 剪切刀控制機構(gòu) a m sa2sa4 sa3 sa6 板料 c m 送料機構(gòu) e d 工作臺 l sa5 軌跡控制電機 2.32.3 硬件系統(tǒng)設計方案硬

14、件系統(tǒng)設計方案 自動剪板機是常被用于家具生產(chǎn)廠家，大型木料加工公司等部門。它會按 操作者的要求，自動把大木塊料剪切成規(guī)定長度 l 的小木塊料。同時還可以控 制連續(xù)剪切木料的數(shù)目。整個系統(tǒng)設計的總框架如圖 2-2 所示： 整個系統(tǒng)的主要部分是單片機六個限位開關、一個光電開關和四個電機 （送料機構(gòu)電機 e、壓塊控制機構(gòu)電機 b、剪切刀控制機構(gòu)電機 a 和控制小車的 電機）的控制，以實現(xiàn)自動剪板機的正常運作。 對于七個開關的作用是：通過光電藕合器（前項通道信號器）檢測自動剪 板機工作時的各工作點的具體信息，向單片機輸入信號。單片機獲得信號后， 發(fā)送給四個電機，控制四個電機工作。 圖 2-1 自動剪板

15、機工作過程圖 單片機在順序控制中的應用 4 系統(tǒng)設計的總框架： 輸入高電平小車停 送料機構(gòu) e 板料 輸入低電平小車不停 輸入低電平剪切刀不動 80c51 8255a 譯 碼 器 內(nèi)擴 外擴 鍵盤 顯示 器器 運 木 小 車 輸入高電平剪切刀下 剪 切 刀 sa1 sa6 b 壓塊 m 工作臺 圖 2-2 硬件設計大體框圖 單片機在順序控制中的應用 5 3 3 硬件電路設計硬件電路設計 3.13.1 單片機及其擴展單片機及其擴展 3.1.13.1.1 80c5180c51 主要引腳功能說明主要引腳功能說明 如圖 3-1 所示： vss 和 vcc:主要電源線，vss 接地，vcc 正常操作時接

16、地。 xtali 和 xtal2：外接晶體諧振器引腳。 ale/prog：地址鎖存信號輸出/編程脈沖輸入引腳。 psen：外部程序存儲器的讀選通信號引腳。 ea/vpp：只訪問片外程序存儲器 ea 輸入/編程高壓 vpp 輸入引腳。 rst：復位信號輸入端引腳。 p0.0-p0.7、 p1.0-p1.7、 p2.0-p2.7、 p3.0-p3.7:輸入輸出引腳。 3.1.23.1.2 時鐘電路設計時鐘電路設計 80c51 的 xtal1、xtal2 引腳之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容構(gòu)成一個穩(wěn)定 的自激振蕩器這就是組成里的時鐘電路。如圖 3-2 示： 圖 3-1 80c51 管腳圖 圖 單片機在

17、順序控制中的應用 6 xtal1 xtal2 xtal2 c1 30pf c2 30pf 晶 振 6khz 圖 3-2 時鐘振蕩電路 時鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進行二分頻之后，才能為單片機的時 鐘脈沖信號。一般電容 c1 和 c2 取 30pf 左右。晶體的振蕩頻率范圍是 1.2 mhz12mhz。晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也高，單片機運行也就快， 但反過來運行速度快對存儲器的速度要求就高，對印刷電路板的工藝要求也高 （線間寄生電容要?。?。在本次設計中，選取晶振頻率為 6mhz,c1 和 c2 的值均 為 30pf。 3.1.33.1.3 復位電路的設計復位電路的設計 單片機在啟

18、動運行時都需要進行復位操作，以便使 cpu 和系統(tǒng)中的其它部 件都處于某一確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。80c51 單片機有一個 引腳 rst，它是施密特觸發(fā)器的輸入端，其輸出端接復位電路的輸入。 復位有電復位和按鍵手動復位兩種。按鍵手動復有電平方式和脈沖方式兩 種。本次設計中，為方便人的操作，采用按鍵手動復位的按鍵電平復位。其電 路圖如圖 3-3 所示： 200 vcc rese t +c r1 r2 1k vcc 80c51 rst vss 圖 3-3 復位電路圖 復位信號是高電平有效，其有效時間應持續(xù) 24 個振蕩脈沖周期（即二個機 單片機在順序控制中的應用 7 器周期）以上，若

19、使用頻率為 6mhz 的晶振，則復位信號持續(xù)時間應超過 4s 才能完成復位操作。復位之后，使 ale、psen、p0、p1、p2 口的輸出均為高電 平（即為輸入狀態(tài)） ，復位后，內(nèi)部寄存器的狀態(tài)如表 3-4 所示。rst 變?yōu)榈碗?平后，便又退出復位狀態(tài)。cpu 從初始化工作，由狀態(tài)表可知，復位后：程序 寄存器為 0000h 開始執(zhí)行程序，內(nèi)部 ram 不受復位影響。 表 3-4 復位狀態(tài)表： pc0000htcon00h acc00htl000h psw00hth000h sp07htl100h dptr0000hth100h p0-p30ffhscon00h ipxx000000hsbuf

20、00h ie0x000000hpcon 不定 tmod00h0xxx0000b 3.1.43.1.4 存儲器擴展的設計存儲器擴展的設計 80c51 通過 p0 和 p2 口可為擴展存儲器提供 16 位地址，使擴展存儲器的 尋址范圍達 64kb。此外，還有一些引腳信號也是提供存儲器擴展使用的。例如： ale 信號用于外部程序存儲器的地址鎖存控制、psen 信號用于外部程序存儲器 的讀選通、ea 信號用于外部程序存儲器的訪問控制等。存儲器的擴展包括：程 序存儲器（rom）的擴展和數(shù)據(jù)存儲器（ram）的擴展。 2764 的擴展： eprom2764 是一種 8k * 8 的程序存儲器，采用雙列直插式

21、 28 引腳封裝。 正常工作時，采用單一 +5v 電源、13 位地址線 a12a0 用于片內(nèi)地址選擇、8 位數(shù)據(jù)線 d7d0 用于數(shù)據(jù)的讀出；ce 為片選信號線、oe 為讀允許信號線。 2764 的單獨字節(jié)存取時間小于 256ns，這保證了它可以于單片機直接相連，8k 單片機在順序控制中的應用 8 字節(jié)的大存儲容量，使它具有高密度的功能。 圖 3-5 畫出了程序存儲器 2764 和數(shù)據(jù)存儲器 6164 的擴展連線圖，圖中， 用 74ls373 鎖存 8 位地址，2764 的高 5 位地址與單片機的 p2 口的 p2.0p2.4 相連，片選信號線 ce 接地。其具體連線是：2764 的存儲容量為

22、 8k 字節(jié)，需 13 位地址（a12a0）進行存儲單元的選擇，為此，先把芯片的 a7a0 引腳 與地址鎖存器的 8 位地址輸出對應連接。剩下的高位地址（a12a8）引腳與 p2 口的 p2.4p2.0 相連。74ls138 譯碼器的 y0 作芯片選擇信號與 2764 的 ce 相連。 數(shù)據(jù)線的連接：只要把存儲芯片的數(shù)據(jù)輸出引腳與單片機 p0 口線對應連接 就可以了。80c51 的 psen 信號接 2764 的 oe 端，以便進行存儲單元的讀出選通 存儲芯片 2764 的存映像為： p2 口 p0 口 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0

23、 0 0 0 0 0 0 0 0 0 最低地址 0000h 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 最高地址 1fffh 6164 的擴展： 6164 是靜態(tài) ram 的典型芯片，存儲容量 2kb，該芯片為 cmos 工藝，因此具 有功耗低的特點。其具體的擴展連接方式與 2764 的擴展連線類似，不同之處是： 74ls138 譯碼器的 y1 作芯片選擇信號與 6164 的 cs 相連；以 80c51 的 rd 信號 接 6164 的 oe 端，以 wr 信號接 we 端，進行 ram 芯片的讀寫控制。其地址為： p2 口 p0 口 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6

24、 5 4 3 2 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 最低地址 2000h 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 最高地址 3fffh 單片機在順序控制中的應用 9 d7-0 74ls373 . .q7-0 . g . .p0 q0 g a b c e1 y1 e3 y0 ce a7-0 d7-0 2764 a12-8 oe oe oe cs a7-0 d7-0 a12-8 wr 6164 oe we p2.5-p2.7 p0.7-p0.0 ale 80c51 p2.4-2.0 psen rd wr rd wr 圖 3-5 存儲器的

25、擴展連線圖 3.1.53.1.5 i/oi/o 的擴展的擴展 i/o 口擴展的必要性及地址譯碼分析： 由于 80c51 單片機本身提供的輸入輸出口線并不是很多，只有 p1 口 8 位 i/o 線和 p3 口的某些位線可用作輸入輸出使用，而在本次設計控制系統(tǒng)中，鍵 盤及顯示器作為人機對話的關鍵部分，及有數(shù)據(jù)的輸入，同時也有數(shù)據(jù)的輸出 顯示，按功能要求，采用 4 個按鍵和 3 位 led 數(shù)碼管顯示。要完成功能，它們 于單片機的連接必然要占用較多的 i/o 線，于是有必要對 80c51 進行 i/o 擴展。 本系統(tǒng)采用可編程通用并行芯片 8255a 來擴展系統(tǒng)的 i/o 口。 單片機的地址總線寬度

26、為 16 位，p2 口提供高 8 位地址（a15-a0） ，p0 口經(jīng) 外部鎖存器后提供低 8 位地址（a7-a0） 。為了唯一的選中外部某一單元，必須 進行兩種選擇：一是必須選擇該存儲器芯片即片選；二是必須選擇出該芯 片的某一存儲單元即：字選。常用選址方法有線選法和全地址譯碼法兩種， 由于線選法所用地址線都是高位地址線，它們的權值較大，地址空間不能得到 充分利用，芯片之間的地址不連續(xù)，故在該系統(tǒng)的 i/o 擴展中采用全地址譯碼 法，選用 74ls138 作為地址譯碼器。 這本設計中，我們選擇具有并行輸入/輸出接口的 8255a 芯片來完成這些功 單片機在順序控制中的應用 10 能。 8255

27、a 的介紹： 8255a 是一個為 8080、8085、和 8088 微型計算機系統(tǒng)設計的通用 i/o 接口片子。 8255a 是可編程的并行輸入/輸出接口芯片， 通用性強且使用靈活，常用來實現(xiàn) 51 系列 單片計的并行 i/o 口擴展。它是一個 40 引 腳的雙列直插式集成電路芯片，其引腳排 列，如圖 3-6 所示： 圖 3-6 8255a 引腳圖 8255a 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)按功能分為 3 個邏輯電路部分，即：端口電路、總線接 口電路和控制邏輯電路。 a.端口電路 8255a 共有 3 個 8 位口，其中 a 口和 b 口是單純的數(shù)據(jù)口，供數(shù)據(jù) i/o 使 用。而 c 口則既可以作數(shù)據(jù)口，又可以

28、做控制口使用，用于實現(xiàn) a 口和 b 口的 控制功能。因此在使用中常把 c 口分為兩部分，即： c 口高位部分（pc7-pc4）； c 口低位部分（pc3-pc0）。 數(shù)據(jù)傳送中 a 口所需的控制信號由 c 口高位部分提供，因此把 a 口和 c 口 低位部分合在一起稱之為口低位部分合在一起稱之為 a 組；同樣理由，把 b 口 和 c 口低位部分合在一起稱之為 b 組。 b.總線接口電路 總線接口電路用于實現(xiàn) 8255a 和單片機芯片的信號連接。其中包括： 1) 數(shù)據(jù)總線緩沖器 數(shù)據(jù)總線緩沖器為 8 位雙向三態(tài)緩沖器，可直接和 mcs51 的數(shù)據(jù)線相連， 與 i/o 操作有關的數(shù)據(jù)、控制字和狀態(tài)

29、信息都是通過該緩沖器進行傳送。 2) 讀/寫控制邏輯 與讀寫有關的控制信號有： cs-片選信號（低電平有效）。 rd 讀信號（低電平有效）。8255a 共有 4 個可尋址的端口（即 a 口、b 口、c 口和控制寄存器），用 2 位地址編碼即可實現(xiàn)選擇。在 i/o 擴展連接是 通常把 a0 和 a1 直接與單片機的 p0.0 和 p0.1 對應連接。 wr-寫信號（低電平有效）。 a0、a1-端口選 0.1 相連，以確定口地址。 reset-復位信號（高電平有效）。復位之后，控制寄存器清除， 單片機在順序控制中的應用 11 各端口被置為輸入方式。 讀寫控制邏輯用于實現(xiàn) 8255a 的硬件管理，其

30、內(nèi)容包括：芯片的選擇，口 的尋址以及規(guī)定各端口和單片機之間的數(shù)據(jù)傳送方向。詳見表 3-7。 3) 控制邏輯電路 控制邏輯電路包括 a 組控制和 b 組控制，合在一起構(gòu)成 8 位控制 寄存器。用于存放各口的工作方式控制字。 表 3-7 8255a 讀/寫控制表： csa1a0rdwr所選端口操 作 00001a 口讀端口 a 00101b 口讀端口 b 01001c 口讀端口 c 00010a 口寫端口 a 00110b 口寫端口 b 01010c 口寫端口 c 01110控制寄存器寫控制字 1/數(shù)據(jù)總線緩沖器輸出高阻抗 8255a 可編程通用并行接口芯片 i/o 擴展接口的設計 8255a 與

31、 80c51 的連接：74ls138 譯碼器的 y2 作為 8255a 的片選地址 74ls373 鎖存器的 q1、q2 作為 8255a 的斷口選擇信號 a0、a1。則 8255a 的 a 口 地址為 4000h（0100 0000 0000 0000） ，b 口地址為 4001h（0100 0000 0000 0001） ，c 口地址為 4002h（0100 0000 0000 0010） ，控制寄存器地址為 4003h（0100 0000 0000 0011） 。 a 口作用：a 口輸出 8 位字形代碼（段控線）作為 led 顯示器的段控端。 c 口作用：c 口為輸出口（位控口） ，以

32、pc2pc0 輸出位控線?？刂?led 顯示器的位控端。 b 口作用：b 口作為輸入信號接口，接 7 個光電藕合開關，向單片機輸入控 制信號。 圖 3-8 畫出了 8255a 的擴展連線圖 單片機在順序控制中的應用 12 3.23.2 單片機接口電路單片機接口電路 3.2.13.2.1 單片機鍵盤接口電路單片機鍵盤接口電路 鍵盤是計算機不可缺少的輸入設備，是實現(xiàn)人機對話的紐帶。按其結(jié)構(gòu)形 式可分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤，前者用軟件方法產(chǎn)生鍵碼，而后者則用硬件 的方法產(chǎn)生鍵碼。 本次設計的自動剪板機系統(tǒng)中，要求對剪切木板數(shù)量的控制則是通過鍵盤 來實現(xiàn)的。在本次設計中鍵盤的實現(xiàn)是通過中斷來實現(xiàn)的，即

33、通過 80c51 的 p3 口的 p3.2、p3.3、p3.4、p3.5 口線的第二功能 int0、int1、t0、t1 來實現(xiàn)， 最后用來完成當前板料數(shù)目的顯示、額定板料數(shù)目的設置。本系統(tǒng)采用的是 4 行4 列的矩陣鍵盤。 鍵盤上有行線和列線之分，本鍵盤共有 4 條行線、4 條列線。在行線和列 線的交點處有一個鍵，由于行線與列線分別與鍵的不同端相連，平時鍵處于斷 開狀態(tài)，所以行線和列線互不相通。接口時，行線一端接輸出口，另一端懸空； 而列線一端經(jīng)電阻接+5v 電源，另一端接輸入口。由于列線通過電阻與+5v 電 rd wr reset 80c51 p0.7-0.0 ale ea 74ls373

34、 d7 q7 . : d7 q0 g oe rd wr reset pa7 : pa0 8255a cs d7 : d0 a1 : a0 pc0 d7 pb7 : : d0 pb0 圖 3-8 8255a 的擴展 單片機在順序控制中的應用 13 源相連，所以列線的初始狀態(tài)為高電平。 鍵盤連接的示意圖如圖 3-9： 圖 3-9 鍵盤連接示意圖 3.2.23.2.2 單片機數(shù)碼管的顯示電路單片機數(shù)碼管的顯示電路 實現(xiàn)顯示剪切過程中木板的數(shù)量是本系統(tǒng)要實現(xiàn)的主要功能之一，因此系 統(tǒng)中的數(shù)碼管顯示是必不可少的。本系統(tǒng)中采用了三片共陰極數(shù)碼管作顯示器。 顯示范圍為：0999 個。 由于是三位的 led

35、顯示，需要采用動態(tài)掃描的方法進行顯示，即逐個地循 環(huán)地點亮各位顯示器。這樣雖然在任意時刻只有一位顯示器被點亮，但是由于 人眼具有視覺殘留效應，看起來于全部顯示器持續(xù)點亮效果完全一樣。為了實 現(xiàn) led 顯示器動態(tài)掃描，除了要給顯示器提供段的輸入外，還要對顯示器加位 的控制。因此必須給 led 兩個輸出口，其中一個用于輸出 8 條段控線，令一個 用于輸出 3 條位控線。 led 顯示器與 8255a 的連接： 其中 c 口為輸出口（位控口） ，以 pc2pc0 輸出位控線。由于位控線的 驅(qū)動電流較大，因此 pc 口輸出加 74ls04 進行反相和提高驅(qū)動能力。然后再接 各 led 顯示器的位控端

36、。 單片機在順序控制中的應用 14 a 口也為輸出口（段控口） ，以輸出 8 位字形代碼（段控線） 。段控線的負 載電流約為 8ma,為提高顯示亮度，通常加 74ls244 進行段控輸出驅(qū)動。 3.33.3 光電藕合的使用光電藕合的使用 光電藕合器是一種把電子信號轉(zhuǎn)換成為光學信號，然后又回復電子信號 的半導體器件。當電流移向光電藕合器的輸入面，光學信號由發(fā)光二極管輸出。 輸出面的光學感應器察覺之，同時電流移動。 光電藕合電路原理如圖 3-10 所 示： 圖 3-10 光電耦合電路原理圖 光電藕合器的輸入端與輸出端在電氣上是絕緣的，且輸出端對輸入端也無反饋， 因而具有隔離和抗干擾兩方面的獨特性能

37、。通常使用光電藕合器是為實現(xiàn)以下 兩個主要功能：電平轉(zhuǎn)換，隔離。 光電隔離是以光為媒體來傳輸電信號的器件，通常把發(fā)光器與受光器封裝 在管殼內(nèi)。當輸入輸出加電信號時發(fā)光器發(fā)出光線，受光器接收后就產(chǎn)生光電 流，從輸出端流出，從而實現(xiàn)“電-光-電”轉(zhuǎn)換。如圖 3-11 所示。當輸入為低 電平“0”時，光敏三極管截止，輸出為高電平“1” ；當輸入為高電平“1”光 敏三極管飽和導通，輸出為低電平“0” 。 單片機在順序控制中的應用 15 圖 3-11 光電隔離結(jié)構(gòu)圖 光電隔離之所以在傳輸信號的同時能有效地抑制尖脈沖和各種噪音干擾， 使通道上的信號比大為提高，主要有以下原因： 光電隔離的輸入阻抗很小，只有

38、幾百歐姆，而干擾源的阻抗較大，通常為 10。 按分壓原理可知，即使干擾電源的幅度較大，但饋送到光電隔離器的輸入 端的噪聲電壓會很小，只能形成很微弱的電流，由于沒有足夠的能量而不能使 二極管發(fā)光，從而被抑制掉了。 光電隔離器的輸入回路與輸出回路之間沒有電氣聯(lián)系，也沒有共地。之間 的分布電容極小，而絕緣電阻又很大，因此回路一邊的各種干擾噪音都很難通 過光電隔離器饋送到另一邊去，避免了共阻抗耦合的干擾信號的生產(chǎn)。 光電隔離器可以起到很好的安全保障作用，即使當外部設備出現(xiàn)故障，甚 至輸入信號線短接式也不會損壞儀表。因為光電隔離器件的輸入回路之間可以 承受幾千伏的高壓。 光電隔離器的響應速度極快，其響應

39、延遲時間只有 10 左右，適于對響應速 度要求很高的場合。 光電隔離器的主要優(yōu)點是單向傳輸信號，輸入端與輸出端完全的實現(xiàn)了電 氣隔離?？垢蓴_能力強。本系統(tǒng)使用的是 521-1，信號從引腳 1 輸入，使發(fā)光 二極管發(fā)光其光線又使光敏三極管產(chǎn)生電信號從引腳 3 輸出。從而既完成了信 單片機在順序控制中的應用 16 號的傳遞也實現(xiàn)了電氣上的隔離。 3.43.4 njm3717njm3717 的使用的使用 小車運送木料具有雙向性，即要控制小車到指定的工作點，又要控制小車 把木板運走。為此本次設計使用 njm3717 片子和電機組成電路來控制小車的運 動。 njm3717 片子控制小車原理如圖 3-12

40、 所示： 圖 3-12 njm3717 片子控制小車原理圖 單片機在順序控制中的應用 17 njm3717 片子工作原理如表 3-13 所示： dipempplcc 標志描述 1110mb 電動機輸出 b。當電平為高時， 電動機的電流是從 ma 到 m b 2211t 時鐘振蕩器。正時定為管腳 t 和接地管腳 之間平行地連接一個 56 千歐的電阻和 82pf 3,14 4,5 3,18 4,5,6 7,14 12,4 1,2,3 9，13 vmm 電動機所提供的電壓是 10 伏到 45 伏。 vmm 管腳應該和用導線連在 pcb 上。 12， 13 15，1 6， 17 14，15， 16，1

41、7， 28 gnd 提供接地。注意這些接地管腳是用來散熱的。 確信所有的接地管腳被焊接在一個合適的大銅 板上，這樣做的目的是為了提高散熱的有效率。 6818vcc 提供的邏輯電壓為+5 伏 7919i1 邏輯輸入和 i0輸入一起控制目前的輸出水平的 狀態(tài)，可控制的水平目前定位在： 100、60、20、0%。 81020phase 控制目前電動機 ma 和 m b 的輸出方向。當輸入 高電平時，電動機當前的電流方向是從 ma流向 m b 91121i0 邏輯輸入和 i1輸入一起控制目前的輸出水平的 狀態(tài)，可控制的水平目前定位在： 100、60、20、0%。 101223c 輸入比較交儀。這種輸入

42、儀能夠通過敏感電阻 器感知瞬間電壓，瞬間電壓是通過 rc 網(wǎng)絡的過 濾。 111324vr 參考電壓?？刂票容^儀的閾置電壓，因而能輸 出當前的電壓。輸入 15 電阻：以 6.8+/-20%為 代表。 15196ma 電動機輸出 a。當電平為高時，電動機的電流 是從 ma 到 m b 單片機在順序控制中的應用 18 16208e 共同發(fā)射器，在管腳和地面之間連接敏感電阻 器 4 4 系統(tǒng)軟件的設計與調(diào)試系統(tǒng)軟件的設計與調(diào)試 4.14.1 軟件設計：軟件設計： 順序控制系統(tǒng)的程序設計可根據(jù)流程圖進行，也可以將各步動作編寫出程 序表，或者畫出邏輯功能圖。控制程序用來對系統(tǒng)進行初始化，即設置中斷控 制

43、字及計數(shù)常數(shù)等。當主程序執(zhí)行完以后，便進入等待狀態(tài)。當系統(tǒng)需要工作 時，只要操作員按下 start 按鈕，即可轉(zhuǎn)到相應的中斷服務程序。自動剪板機 生產(chǎn)過程控制的軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，順序控制系統(tǒng)的程序設計可根據(jù)流程圖 進行，也可以將各步動作編寫出程序表，或者畫出邏輯功能圖?？刂瞥绦蚍謨?部分，一部分是主程序，用來對系統(tǒng)進行初始化，即設置中斷控制字及計數(shù)常 數(shù)等；另一部分為中斷服務程序，對剪板機系統(tǒng)進行生產(chǎn)過程控制。主程序流 程圖，如圖：4-1，所示： 單片機在順序控制中的應用 19 中斷服務程序 讀入 sa6 狀態(tài) step1 y n 啟動小車（左行） 讀入 sa5 狀態(tài) n step2 y 讀

44、入 sa1 狀態(tài) step3 n y ssre 斷電，ss 通電，使壓塊下降 n step4 y ssra，ssrb 通電，使切刀下降 n step5 y 斷 ssra，ssrb 使壓塊，剪切刀復位 step6 n step7 讀 tf0 ssre 通電，使板料前進 讀入 sa2，sa3 狀態(tài) 讀入 sa2，sa3 狀態(tài) 讀入 sa2，sa3，sa4 狀態(tài) 壓板壓緊否？ 板料到位否 sa1=0？ 小車到位否 sa5=0？ sa6=0？ 壓塊 ，剪刀復位了嗎？ 剪下否？ 單片機在順序控制中的應用 20 step8 n 圖 4-1 主流程圖 4.24.2 系統(tǒng)調(diào)試綜述系統(tǒng)調(diào)試綜述 單片機系統(tǒng)的硬件

45、調(diào)試和軟件調(diào)試是不能完全分開的。許多硬件錯誤是 在軟件調(diào)試中發(fā)現(xiàn)和糾正的，但通常是先排除明顯的硬件故障以后再和軟件結(jié) 合起來調(diào)試。首先，在樣機上電之前，選用萬用表等工具根據(jù)和安裝是否符合 要求，應特別注意電源系統(tǒng)總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線）是否存在 相互之間（或與其它）信號線短路。其次，加電檢測各插件引腳的電位，仔細 測量各點電平是否正常。最后是在斷電情況下，除 cpu 以外，插上所有的元器 件用萬用表檢查連接的正確性和可靠性。 4.34.3 數(shù)碼管顯示電路調(diào)試數(shù)碼管顯示電路調(diào)試 本系統(tǒng)采用的是 3 個數(shù)碼管完成顯示功能。調(diào)試過程中編制一段流動顯示 程序，利用人視覺殘留效應實現(xiàn)顯示功能

46、，顯示程序如下： display: mov r0, #79h mov r2, #20h display1: mov a, r0 mov dptr, 3segtbl movc a, a+dptr mov dptr, #7ch movx dptr, a mov a, r2 inc dptr inc dptr movx dptr, a acall dims jnb acc.7, display2 ret display2: inc r0 mov a, r2 rl a mov r2, a 啟動小車（右行） tf0=0？ 單片機在順序控制中的應用 21 ajmp display1 dims: mov r3, #7dh dil: nop nop djnz segtbl: db 3fh db 06h db 5bh db 4fh db 66h db 6dh db 7dh db 07h db 7fh db 67h 單片機在順序控制中的應用 22 結(jié)束語結(jié)束語 完成情況：第 1-2 周單片