機械系統(tǒng)單片機控制訓練課設指導書

1、機械系統(tǒng)單片機控制訓練設計指導書沈陽理工大學機械學院龔民2011-10-20目 錄機械系統(tǒng)單片機控制訓練任務書1第一部分 設計說明書參考目錄2第二部分 設計題目3題目1 交通燈控制器（1，2，3號同學做）3題目2 中斷應用設計 -有急救車的交通燈控制（4，5，6號同學做)5題目3 循環(huán)彩燈（7，8，9號同學做）6題目4 鍵值識別(10，11，12號同學做）8題目5 數(shù)碼顯示（13，14，15號同學做）10題目6 A/D轉(zhuǎn)換(16，17，18號同學做）11題目7 D/A轉(zhuǎn)換（19，20,21號同學做）13題目8 波形發(fā)生器（22，23，24號同學做）15題目9串行EEPROM讀寫(25,26,2

2、7號同學做）16題目10 單片機控制電機轉(zhuǎn)速（PWM）（28，29，30號同學做) 17題目11 8253多路定時/計數(shù)器（31，32，33號同學做） 19題目12 三相步進電機控制（34，35,36,37號同學做）20第三部分 常用芯片引腳圖24機械系統(tǒng)單片機控制訓練任務書設計題目： 根據(jù)學號選擇題目，每個人根據(jù)具體題目填寫設計內(nèi)容：1、總體方案設計2、選擇可編程接口芯片3、設計硬件電路4、編寫匯編語言程序5、程序調(diào)試及驗證6、編寫課程設計說明書（參考目錄見第一部分)時間安排：1、總體設計 1天2、選擇芯片及設計硬件電路 1天3、編寫匯編語言程序 1天4、程序調(diào)試及驗證 1天5、編寫課程設計

3、說明書 0.5天6、答辯 0。5天指導教師: 教研室主任: 主管院長: 年 月 日第一部分 設計說明書參考目錄0前言1 課程設計的目的和要求1.1、 課程設計的目的1.2、 課程設計的基本要求2 總體設計2.1、基本工作原理2.2、硬件總體設計 2。2。1、系統(tǒng)組成方案 2.2。2、擴展單元編址 2。2。3、鍵盤、顯示功能的定義2.3、軟件總體設計 2.3。1、存儲單元的分配、標志位的定義 2.3。2、主程序框圖及清單（帶有注釋)3 硬件設計介紹本系統(tǒng)所選用的各種芯片的功能、引腳、相應的命令控制字格式等。4 軟件設計介紹本系統(tǒng)的主要子程序、中斷服務程序的框圖及程序清單（帶有注釋）5 結(jié)束語簡述

4、課程設計的收獲、體會以及對本教學環(huán)節(jié)的意見和建議6參考文獻第二部分 設計題目題目1 交通燈控制器（1，2，3號同學做）一、要求設計制作一個模擬的十字路口交通燈控制系統(tǒng)要求：1 正常情況下東西與南北兩個方向輪流點亮紅、綠燈信號，每次持續(xù)時間30S，中間有2S的黃燈過度。2 東西與南北兩個方向各設一個緊急切換按鈕.某個方向按下時,該方向緊急切換為綠燈，以便于特種車輛通過。3 擴展實驗箱上的74LS273做為輸出口，控制六個發(fā)光二極管亮滅,模擬交通燈管理。二目的 1掌握用定時器延時方法。 2掌握軟件延時進行定時控制的方法. 3掌握定時器中斷處理方法。三原理首先必須了解交通路燈的亮滅規(guī)律。本題目需要用

5、到實驗箱上八個發(fā)光二極管中的六個,即紅、黃、綠各兩個。不妨將L1（紅）、L2（綠）、L3(黃）做為東西方向的指示燈，將L5（紅）、L6（綠)、L7（黃）做為南北方向的指示燈。而交通燈的亮滅規(guī)律為：初始態(tài)是兩個路口的紅燈全亮，之后，東西路口的綠燈亮，南北路口的紅燈亮,東西方向通車，延時30S后，東西路口綠燈滅,黃燈開始閃爍2s。閃爍若干次后，東西路口紅燈亮，而同時南北路口的綠燈亮,南北方向開始通車，延時30S后，南北路口的綠燈滅，黃燈開始閃爍2s.閃爍若干次后，再切換到東西路口方向，重復上述過程。各發(fā)光二極管的陽極通過保護電阻接到+5V的電源上，陰極接到輸入端上，因此使其點亮應使相應輸入端為低電

6、平。四編程要點交通等的延時可用兩種方法：軟件延時和定時器延時。軟件延時可先編寫一段延時1S的子程序，然后在主程序中反復調(diào)用，以實現(xiàn)30S和2S的延時。同時送出信號去控制相應的交通燈和調(diào)用相應的數(shù)碼顯示子程序.定時器延時可以通過單片機內(nèi)部定時器T0產(chǎn)生中斷來實現(xiàn)。T0可工作于方式1，每100MS產(chǎn)生一次中斷,由中斷服務程序?qū)崿F(xiàn)30S和2S的延時，同時送出信號去控制相應的交通燈和調(diào)用相應的數(shù)碼顯示子程序。74LS273的輸出O0O7接發(fā)光二極管L1L8，74LS273的片選CS273接片選信號CSO.五基本任務1利用實驗設備正確接線。畫出整體原理圖.2調(diào)通使二極管發(fā)亮子程序.3調(diào)通延時子程序或中斷

7、服務程序.4調(diào)通主程序。5。 畫出程序流程圖題目2 中斷應用設計 有急救車的交通燈控制（4，5，6號同學做）一、要求在題目1的內(nèi)容的基礎上增加允許急救車優(yōu)先通過的要求。當有急救車到達時，兩個方向上的紅燈亮，以便讓急救車通過，假定急救車通過路口的時間為10秒，急救車通過后，交通燈恢復中斷前的狀態(tài)。本題目以單脈沖為中斷申請，表示有急救車通過。二目的1. 掌握用定時器延時或軟件延時進行定時控制的方法。2。 掌握外部中斷技術(shù)的基本使用方法。3. 掌握中斷處理程序的編程方法.三原理交通燈的亮滅規(guī)律見題目1。四編程要點本題目中斷處理程序的應用,最主要是如何保護進入中斷前的狀態(tài)，使得中斷程序執(zhí)行完畢后能回到

8、交通燈中斷前的狀態(tài)。要保護的寄存器,除了累加器ACC、標志寄存器PSW外,還要注意:（1）主程序中的延時程序和中斷處理程序中的延時程序不能混用.第二，主程序中每執(zhí)行一步經(jīng)74LS273的端口輸出數(shù)據(jù)的操作時，應先將所輸出的數(shù)據(jù)保存到一個單元中。因為進入中斷程序后也要執(zhí)行往74LS273端口輸出數(shù)據(jù)的操作,中斷返回時如果沒有恢復中斷前74LS273端口鎖存器的數(shù)據(jù)，則顯示往往出錯，回不到中斷前的狀態(tài).還要注意一點，主程序中往端口輸出數(shù)據(jù)操作要先保存再輸出,例如有如下操作： MOV A,0F0H （0） MOVX R1，A (1） MOV SAVE，A （2)程序如果正好執(zhí)行到（1）時發(fā)生中斷，則

9、轉(zhuǎn)入中斷程序，假設中斷程序返回主程序前需要執(zhí)行一句MOV A，SAVE指令，由于主程序中沒有執(zhí)行（2），故SAVE中的內(nèi)容實際上是前一次放入的而不是（0）語句中給出的0F0H，顯示出錯，將（1)、（2)兩句順序顛倒一下則沒有問題。發(fā)生中斷時兩方向的紅燈一起亮10秒，然后返回中斷前的狀態(tài).五基本任務1利用實驗設備正確接線。畫出整體原理圖。2調(diào)通使二極管發(fā)亮子程序。3調(diào)通延時子程序或中斷服務程序。4調(diào)通主程序。5。 畫出程序流程圖題目3 循環(huán)彩燈（7，8,9號同學做）一要求 由8031內(nèi)部定時器1按方式1工作,即作為16位定時器使用，每0。1秒鐘T1溢出中斷一次.P1口的P1.0P1。7分別接發(fā)光

10、二極管的L1L8.要求編寫程序模擬一循環(huán)彩燈。彩燈變化花樣可自行設計。例程給出的變化花樣為：L1、L2、L8依次點亮;L1、L2、L8依次熄滅；L1、L2、L8全亮、全滅。各時序間隔為0。5秒.讓發(fā)光二極管按以上規(guī)律循環(huán)顯示下去.二目的1. 掌握用定時器延時或軟件延時進行定時控制的方法。2. 掌握外部中斷技術(shù)的基本使用方法。3. 掌握中斷處理程序的編程方法。三原理1 定時常數(shù)的確定定時器/計數(shù)器的輸入脈沖周期與機器周期一樣， 為振蕩頻率的1/12。本實驗中時鐘頻率為6.0 MHZ，現(xiàn)要采用中斷方法來實現(xiàn)0。5秒延時，要在定時器1中設置一個時間常數(shù)，使其每隔0。1秒產(chǎn)生一次中斷，CPU響應中斷后

11、將R0中計數(shù)值減一，令R0=05H，即可實現(xiàn)0。5秒延時。時間常數(shù)可按下述方法確定：機器周期=12÷晶振頻率=12/(6×10）=2us設計數(shù)初值為X,則（2e+16-X）×2×=0。1,可求得X=15535化為十六進制則X=3CAFH，故初始值為TH1=3CH，TL1=AFH2 初始化程序包括定時器初始化和中斷系統(tǒng)初始化，主要是對IP、IE、TCON、TMOD的相應位進行正確的設置，并將時間常數(shù)送入定時器中.由于只有定時器中斷，IP便不必設置。3。 使用電路 實驗板連接：P1。0P1。7分別接發(fā)光二極管L1L8即可四編程要點中斷服務程序除了要完成計數(shù)減

12、一工作外，還要將時間常數(shù)重新送入定時器中，為下一次中斷做準備。主程序則用來控制發(fā)光二極管按要求順序亮滅。五基本任務1利用實驗設備正確接線.畫出整體原理圖。2調(diào)通使二極管發(fā)亮子程序。3調(diào)通延時子程序或中斷服務程序。4調(diào)通主程序。 5。 畫出程序流程圖題目4 鍵值識別(10，11，12號同學做)一要求利用實驗箱上的8255A可編程并行接口芯片和矩陣鍵盤,編寫程序，做到在鍵盤上每按一個數(shù)字鍵（0F),用發(fā)光二極管將該代碼顯示出來。二目的1 掌握8255A編程原理.2 了解鍵盤電路的工作原理.3 掌握鍵盤接口電路的編程方法。三原理 1識別鍵的閉合,通常采用行掃描法和行反轉(zhuǎn)法。行掃描法是使鍵盤上某一行線

13、為低電平，而其余行接高電平，然后讀取列值,如所讀列值中某位為低電平，表明有鍵按下,否則掃描下一行，直到掃完所有行。行反轉(zhuǎn)法識別鍵閉合時，要將行線接一并行口，先讓它工作于輸出方式,將列線也接到一個并行口，先讓它工作于輸入方式，程序使CPU通過輸出端口往各行線上全部送低電平，然后讀入列線值，如此時有某鍵被按下，則必定會使某一列線值為0。然后,程序?qū)蓚€并行端口進行方式設置，使行線工作于輸入方式，列線工作于輸出方式，并將剛才讀得的列線值從列線所接的并行端口輸出，再讀取行線上的輸入值，那么,在閉合鍵所在的行線上的值必定為0。這樣，當一個鍵被按下時,必定可以讀得一對唯一的行線值和列線值.2. 實驗電路

14、實驗板連接：將鍵盤RL10RL17接8255A的PB0PB7；KA10KA12接8255A的PA0PA2;PC0PC7接發(fā)光二極管的L1L8；8255A芯片的片選信號8255CS接CS0.四編程要點 1程序設計時，要學會靈活地對8255A的各端口進行方式設置。2程序設計時，可將各鍵對應的鍵值（行線值、列線值）放在一個表中,將要顯示的0F字符放在另一個表中，通過查表來確定按下的是哪一個鍵并正確顯示出來。五基本任務1.利用實驗設備正確接線。畫出整體原理圖。2。設計鍵值識別程序并調(diào)試運行正確（可以使用一種方法)。3.將鍵值在LED上顯示出來.4.畫出程序流程圖。題目5 數(shù)碼顯示(13，14，15號同

15、學做）一要求 做成一個電子鐘，利用實驗箱上的六個數(shù)碼管顯示分、秒，做成一個電子鐘。二目的1 進一步掌握定時器的使用和編程方法。2 了解七段數(shù)碼顯示數(shù)字的原理。3 掌握用一個段鎖存器，一個位鎖存器同時顯示多位數(shù)字的技術(shù).三原理1. 動態(tài)顯示就是一位一位地輪流點亮顯示器的各個位（掃描）.將8031CPU的P1口當作一個位鎖存器使用，74LS273作為段鎖存器。2. 利用定時器1定時中斷，控制電子鐘走時，利用實驗箱上的六個數(shù)碼管顯示分、秒，做成一個電子鐘。顯示格式為: xx分xx 秒定時時間常數(shù)計算方法為：定時器1工作于方式1，晶振頻率為6MHZ,故預置值Tx為： （2e+16Tx）x12x1/（6

16、x10e+6)=0。1s Tx=15535D=3CAFH,故TH1=3CH，TL1=AFH3。 使用電路實驗板連接：將P1口的P1.0P1.5與數(shù)碼管的輸入LED1LED6相連，74LS273的O0O7與LEDALEDDp相連，片選信號CS273與CS0相連.去掉短路子連接。四編程要點1.編制LED子程序2。主程序包括初始化和調(diào)用顯示分和秒程序3.定時器1中斷服務程序五基本任務1。利用實驗設備正確接線。畫出整體原理圖。2。編制顯示程序并調(diào)試運行正確.3.畫出程序流程圖。題目6 A/D轉(zhuǎn)換（16，17，18號同學做）一要求 利用實驗臺上的ADC0809做A/D轉(zhuǎn)換器，實驗箱上的電位器提供模擬電壓

17、信號輸入，編制程序,將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，用數(shù)碼管顯示模擬量轉(zhuǎn)換的結(jié)果。二目的1 掌握A/D轉(zhuǎn)換與單片機的接口方法。2 了解A/D芯片ADC0809轉(zhuǎn)換性能及編程方法。3 通過設計了解單片機如何進行數(shù)據(jù)采集。三原理1。 ADC0809讀寫原理A/D轉(zhuǎn)換器大致有三類：一是雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，優(yōu)點是精度高,抗干擾性好，價格便宜，但速度慢；二是逐次逼近法A/D轉(zhuǎn)換器，精度、速度、價格適中；三是并行A/D轉(zhuǎn)換器,速度快,價格也昂貴.ADC0809屬第二類，是八位A/D轉(zhuǎn)換器.每采集一次需100us。ADC0809 START端為A/D轉(zhuǎn)換啟動信號，ALE端為通道選擇地址的鎖存信號。實驗電路中將其相連，

18、以便同時鎖存通道地址并開始A/D采樣轉(zhuǎn)換，故啟動A/D轉(zhuǎn)換只需如下兩條指令： MOV DPTR,#PORT MOVX DPTR，AA中為何內(nèi)容并不重要，這是一次虛擬寫。在中斷方式下,A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后會自動產(chǎn)生EOC信號，將其與8031CPU板上的INT0相連接。在中斷處理程序中，使用如下指令即可讀取A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果: MOV DPTR，PORT MOVX A，DPTR 2。電路原理 實驗板連接：將ADC0809的片選信號CS0809接CS0;電位器的輸出信號AN0接0809的ADIN0；EOC接CPU板的INT0。四編程要點 學習ADC0809原理（參考教材第8章內(nèi)容），了解本實驗電路原理，數(shù)

19、碼管顯示模擬量參照題目5。五基本任務1.利用實驗設備正確接線.畫出整體原理圖。2.編制采集模擬電壓信號及顯示程序，并調(diào)試運行正確。3。畫出程序流程圖。題目7 D/A轉(zhuǎn)換（19,20，21號同學做）一要求 利用DAC0832,編制程序產(chǎn)生鋸齒波、三角波、正弦波。三種波形輪流顯示。二目的 1了解D/A轉(zhuǎn)換的基本原理。2. 了解D/A轉(zhuǎn)換芯片0832的性能及編程方法。3。 了解單片機系統(tǒng)中擴展D/A轉(zhuǎn)換的基本方法。三原理1. DAC0832讀寫原理D/A轉(zhuǎn)換是把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的變換，從D/A輸出的是模擬電壓信號。產(chǎn)生鋸齒波和三角波只需由A存放的數(shù)字量的增減來控制;要產(chǎn)生正弦波,較簡單的手段是造一

20、張正弦數(shù)字量表.取值范圍為一個周期，采樣點越多,精度就越高。在實驗板上,輸入寄存器占偶地址端口,DAC寄存器占較高的奇地址端口。兩個寄存器均對數(shù)據(jù)獨立進行鎖存。因而要把一個數(shù)據(jù)通過0832輸出，要經(jīng)兩次鎖存。典型程序段如下: MOV DPTR，PORT MOV A，#DATA MOVX DPTR，A INC DPTR MOVX DPTR,A其中第二次I/O寫是一個虛擬寫過程,其目的只是產(chǎn)生一個WR信號。啟動D/A。2。 正弦波的波形數(shù)據(jù)如下：DATA0： DB 80H，83H，86H,89H，8DH，90H，93H，96H DB 99H,9CH,9FH,0A2H,0A5H，0A8H，0ABH,

21、0AEH DB 0B1H，0B4H，0B7H,0BAH,0BCH,0BFH，0C2H,0C5H DB 0C7H,0CAH，0CCH,0CFH，0D1H,0D4H，0D6H，0D8H DB 0DAH,0DDH，0DFH,0E1H，0E3H，0E5H,0E7H,0E9H DB 0EAH，0ECH，0EEH,0EFH，0F1H，0F2H,0F4H,0F5H DB 0F6H,0F7H,0F8H，0F9H，0FAH，0FBH,0FCH，0FDH DB 0FDH,0FEH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH,0FFH,0FFH DB 0FFH，0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH，0FEH

22、,0FDH DB 0FDH,0FCH，0FBH,0FAH,0F9H，0F8H,0F7H,0F6H DB 0F5H,0F4H,0F2H，0F1H，0EFH，0EEH,0ECH，0EAH DB 0E9H，0E7H,0E5H，0E3H，0E1H，0DEH，0DDH,0DAH DB 0D8H，0D6H，0D4H，0D1H,0CFH,0CCH,0CAH，0C7H DB 0C5H，0C2H,0BFH，0BCH，0BAH，0B7H,0B4H,0B1H DB 0AEH,0ABH，0A8H,0A5H,0A2H，9FH,9CH,99H DB 96H,93H,90H,8DH,89H,86H,83H,80H DB 8

23、0H,7CH，79H,76H，72H，6FH,6CH,69H DB 66H，63H，60H,5DH,5AH，57H,55H，51H DB 4EH，4CH，48H,45H，43H,40H,3DH,3AH DB 38H，35H,33H，30H，2EH，2BH,29H,27H DB 25H,22H，20H，1EH，1CH，1AH,18H，16H DB 15H，13H,11H,10H,0EH，0DH，0BH,0AH DB 09H，8H，7H，6H，5H，4H,3H,2H DB 02H，1H,0H，0H，0H,0H,0H，0H DB 00H,0H,0H,0H，0H,0H,1H,2H DB 02H,3H,

24、4H,5H,6H,7H，8H,9H DB 0AH,0BH，0DH,0EH,10H，11H,13H,15H DB 16H，18H，1AH,1CH,1EH,20H，22H,25H DB 27H，29H，2BH，2EH，30H,33H,35H,38H DB 3AH,3DH,40H,43H,45H,48H,4CH，4EH DB 51H，51H，55H,57H,5AH,5DH,60H,63H DB 69H,6CH,6FH，72H，76H，79H,7CH,80H 3.電路原理 實驗板連接：將DAC0832的片選CS0832接CS0,輸出端OUT接示波器探頭；將短路端子DS的1、2短路。四編程要點學習ADC

25、0809原理(參考教材第8章內(nèi)容），深入了解本實驗電路原理.查閱有關(guān)產(chǎn)生鋸齒波、三角波、正弦波。三種波形方法。五基本任務1。利用實驗設備正確接線。畫出整體原理圖.2.編制采集模擬電壓信號及顯示程序，并調(diào)試運行正確.3.畫出程序流程圖。題目8 波形發(fā)生器(22,23，24號同學做）一 要求編程實現(xiàn)用DAC0832進行數(shù)/模轉(zhuǎn)換,根據(jù)選擇輸出正弦波(正弦波的波形數(shù)據(jù)見題目7）、三角波、鋸齒波、方波,頻率可以調(diào)節(jié)。二目的1了解D/A轉(zhuǎn)換的基本原理。2。 了解D/A轉(zhuǎn)換芯片0832的性能及編程方法。3。 了解單片機系統(tǒng)中擴展D/A轉(zhuǎn)換的基本方法。三原理及手段見題目7 四編程要點學習ADC0809原理（

26、參考教材第8章內(nèi)容）,深入了解本實驗電路原理。查閱有關(guān)產(chǎn)生鋸齒波、三角波、正弦波、方波四種波形方法.能夠?qū)崿F(xiàn)頻率可調(diào)節(jié)。五基本任務1利用實驗設備正確接線。畫出整體原理圖。 2. 編制采集模擬電壓信號及顯示程序，并調(diào)試運行正確。3. 畫出程序流程圖。題目9 串行EEPROM讀寫（25，26，27號同學做）一要求 將16位數(shù)據(jù)寫入93C56的28H地址單元，然后從相同的地址單元將數(shù)據(jù)讀入80C31內(nèi)部RAM 50H、51H并顯示。查看二目的 1. 掌握80C31單片機外部串行EEPROM擴展的方法。 2. 熟悉93C56芯片的接口及讀寫方法。三原理 單片機CS 93系列CLK 串行DI EEPRO

27、MDO 93C56與80C31的接口方式如上圖所示.CS、CLK、DI、DO均接至80C31的I/O口。當EEPROM芯片為93C46時，ORG為讀寫方式選擇，ORG為高時為16位讀寫方式，反之則為8位讀寫方式。而對93C56,ORG為空腳，讀寫方式始終為16位。 實驗接線:CS接P1。0，CLK接P1.1,DI接P1.2，DO接P1。3。四編程要點1 自行查閱93C56芯片原理及應用的方法。 2由于各信號均由軟件產(chǎn)生，編程時要注意其時序關(guān)系.五基本任務 1.利用實驗設備正確接線。畫出整體原理圖。2.編制程序,并調(diào)試運行正確。3。畫出程序流程圖題目10 單片機控制電機轉(zhuǎn)速（PWM）（28，29

28、，30號同學做）一 要求1 通過ADC0809采樣0-5V的電壓值(由電位器產(chǎn)生）.2根據(jù)采樣值產(chǎn)生占空比不同的脈沖信號,控制電機轉(zhuǎn)速。二目的1了解直流電機PWM調(diào)速的原理。2學習ADC0809的工作原理，掌握其編程方法。三原理及手段1所需設備:CPU掛箱（CPU模塊80C31*、接口掛箱、對象掛箱、8位并行A/D、D/A模塊、PWM電機調(diào)速模塊2PWM電機調(diào)速模塊原理圖所示（參考教材A/D、D/A部分及機電傳動教材).3實驗連線: （1) AD0809模塊的A。OUT接ADIN0，CS0809選擇CS3，CLK接CPU掛箱時鐘發(fā)生電路的CLK3。 （2） CPU模塊的P1。0接PWM調(diào)速模塊

29、的PWM_IN插孔，并將PWM調(diào)速模塊的S端跳線短接。 4運行自編程序PWM，調(diào)節(jié)A.ADJ電位器,觀察電機轉(zhuǎn)速的變化。四編程要點啟動0809；調(diào)延時,讀0809，高四位送R4，用0FH高四位送R5(認為FH為高)R4中是P1.0高的延時次數(shù),R5為P1.0低的延時次數(shù)，或者反之。重復上述步驟。五基本任務1查資料學習直流電機調(diào)速原理。2利用實驗設備正確接線.畫出整體原理圖。3編程調(diào)試程序。4. 畫出程序流程圖題目11 8253多路定時/計數(shù)器（31，32，33號同學做)一 要求將三個定時/計數(shù)器分別設為不同的工作方式,對同一輸入信號計數(shù)，在三個輸出端分別對輸入信號進行2分頻、4分頻、8分頻，用

30、示波器觀察其波形。設定+、鍵確定分頻大小（初值自定）。二目的1了解8253定時/計數(shù)器的的工作原理，掌握其編程方法。2掌握讀取鍵盤信息的方法.三原理及手段1所需設備：CPU掛箱、接口掛箱、CPU模塊（80C31）、定時器及并行I/O擴展模塊28253應用原理圖所示。 3實驗連線 CS8253接CS2，8253CLK08253CLK2接CPU掛箱的CLK2,GATE0GATE2接K1(高電平）。4自編程序運行，用示波器分別觀察OUT1、OUT2、OUT3的波形。改變輸入信號的頻率，觀察輸出信號的變化.四編程要點 1編讀鍵盤子程序，確定分頻大小。 28253初始化。 3調(diào)用讀鍵盤子程序，存儲分頻值

31、。 4根據(jù)分頻值設定計數(shù)器0，計數(shù)器1,計數(shù)器2初值。 5等待。五基本任務 1學習8253定時器工作原理。 2根據(jù)實驗設備正確連接鍵盤和8253,畫出整體原理圖。 3調(diào)通讀鍵盤子程序。 4調(diào)通主程序。 5. 畫出程序流程圖.題目12 三相步進電機控制(34，35，36，37號同學做）一要求1連接兩個鍵表示電機正反轉(zhuǎn).再連接兩個鍵表示電機轉(zhuǎn)動的步數(shù)（初值自定）。2連接一個LED顯示正反轉(zhuǎn)的狀態(tài)。E表示正轉(zhuǎn)，F(xiàn)表示反轉(zhuǎn).3接收從鍵盤傳來的步數(shù)及方向信息，驅(qū)動步進電機按相應的方向前進相應的步數(shù).二目的1掌握步進電機的工作原理和控制方法。2掌握讀取鍵盤信息的方法。三原理及手段 1硬件資源:本實驗設備由

32、45BC340C型步進電機及其驅(qū)動電路組成。2步進電機原理：一般電動機都是連續(xù)旋轉(zhuǎn),而步進電動卻是一步一步轉(zhuǎn)動的,故叫步進電動機。每輸入一個脈沖信號，該電動機就轉(zhuǎn)過一定的角度（有的步進電動機可以直接輸出線位移,稱為直線電動機)。因此步進電動機是一種把脈沖變?yōu)榻嵌任灰疲ɑ蛑本€位移）的執(zhí)行元件。步進電動機的轉(zhuǎn)子為多極分布，定子上嵌有多相星形連接的控制繞組，由專門電源輸入電脈沖信號，每輸入一個脈沖信號,步進電動機的轉(zhuǎn)子就前進一步.由于輸入的是脈沖信號,輸出的角位移是斷續(xù)的，所以又稱為脈沖電動機。隨著數(shù)字控制系統(tǒng)的發(fā)展,步進電動機的應用將逐漸擴大。步進電動機的種類很多，按結(jié)構(gòu)可分為反應式和激勵式兩種;

33、按相數(shù)分則可分為單相、兩相和多相三種. 反應式步進電動機的結(jié)構(gòu)示意圖圖7是反應式步進電動機結(jié)構(gòu)示意圖，它的定子具有均勻分布的六個磁極，磁極上繞有繞組.兩個相對的磁極組成一組,聯(lián)法如圖所示。模塊中用到的45BC340型步進電機為三相反應式步進電機，下面介紹它單三拍、六拍及雙三拍通電方式的基本原理。1）單三拍通電方式的基本原理設A相首先通電(B、C兩相不通電)，產(chǎn)生AA軸線方向的磁通,并通過轉(zhuǎn)子形成閉合回路.這時A、A極就成為電磁鐵的N、S極。在磁場的作用下，轉(zhuǎn)子總是力圖轉(zhuǎn)到磁阻最小的位置，也就是要轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子的齒對齊A、A極的位置（圖8a)；接著B相通電（A、C兩相不通電），轉(zhuǎn)了便順時針方向轉(zhuǎn)過30

34、°,它的齒和C、C極對齊（圖8c）.不難理解，當脈沖信號一個一個發(fā)來時，如果按ACBA的順序通電，則電機轉(zhuǎn)子便逆時針方向轉(zhuǎn)動.這種通電方式稱為單三拍方式。單三拍通電方式時轉(zhuǎn)子的位置2)六拍通電方式的基本原理設A相首先通電,轉(zhuǎn)子齒與定子A、A對齊（圖9a)。然后在A相繼續(xù)通電的情況下接通B相。這時定子B、B極對轉(zhuǎn)子齒2、4產(chǎn)生磁拉力，使轉(zhuǎn)子順時針方向轉(zhuǎn)動，但是A、A極繼續(xù)拉住齒1、3，因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩個磁拉力平衡為止.這時轉(zhuǎn)子的位置如圖3b所示，即轉(zhuǎn)子從圖(a)位置順時針轉(zhuǎn)過了15°。接著A相斷電，B相繼續(xù)通電.這時轉(zhuǎn)子齒2、4和定子B、B極對齊（圖9c）,轉(zhuǎn)子從圖(b)的位

35、置又轉(zhuǎn)過了15°.其位置如圖9d所示。這樣，如果按AA、BBB、CCC、AA的順序輪流通電,則轉(zhuǎn)子便順時針方向一步一步地轉(zhuǎn)動，步距角15°。電流換接六次，磁場旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)子前進了一個齒距角。如果按AA、CCC、BBB、AA的順序通電，則電機轉(zhuǎn)子逆時針方向轉(zhuǎn)動.這種通電方式稱為六拍方式。a.A相通電 b.A、B相通電 c。B相通電 d.B、C相通電六拍通電時轉(zhuǎn)子位置3）雙三拍通電方式的基本原理如果每次都是兩相通電，即按A、BB、CC、AA、B的順序通電，則稱為雙三拍方式，從圖3b,和圖3d可見，步距角也是30°。因此，采用單三拍和雙三拍方式時轉(zhuǎn)子走三步前進了一個齒距

36、角，每走一步前進了三分之一齒距角；采用六拍方式時，轉(zhuǎn)子走六步前進了一個齒距角，每走一步前進了六分之一齒距角。因此步距角可用下式計算：360°/Zr×m式中Zr是轉(zhuǎn)子齒數(shù)；m是運行拍數(shù)。一般步進電動機最常見的步距角是3°或15°.由上式可知,轉(zhuǎn)子上不只4個齒（齒距角90°),45BC340C有40個齒（齒距角為9°).為了使轉(zhuǎn)子齒與定子齒對齊，兩者的齒寬和齒距必須相等.因此，定子上除了6個極以外，在每個極面上還有5個和轉(zhuǎn)子齒一樣的小齒.步進電動機的結(jié)構(gòu)圖如圖10所示。 三相反應式步進電動機的結(jié)構(gòu)圖由上面介紹可知,步進電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、

37、維護方便、精確度高、起動靈敏、停車準確等性能。此外,步進電動機的轉(zhuǎn)速決定于電脈沖頻率，并與頻率同步。4)驅(qū)動電路本模塊采用星型接發(fā)，三相繞阻的公共端接+12V，另三端控制信號先經(jīng)74HC04反相后驅(qū)動NPN三極管2N2222A，由三極管輸出驅(qū)動步進電機，原理如圖11所示： 三相步近電機驅(qū)動電路 3連線CS0«273 O0«A O1«B O2«C。四編程要點 1編制讀鍵盤子程序。 2編制LED顯示子程序。 3編制驅(qū)動三相步進電機轉(zhuǎn)動子程序。 可參考下列流程圖：五基本任務1學習掌握三相步進電機工作原理2調(diào)通讀鍵盤子程序.3調(diào)通LED顯示子程序.4調(diào)通控制三相

38、步進電機轉(zhuǎn)動程序。5利用實驗設備正確接線。畫出整體原理圖。6. 畫出程序流程圖.第三部分 常用芯片引腳圖一、 單片機類1、MCS-51芯片介紹：MCS51系列單片機是美國Intel公司開發(fā)的8位單片機，又可以分為多個子系列。MCS-51系列單片機共有40條引腳，包括32條I/O接口引腳、4條控制引腳、2條電源引腳、2條時鐘引腳。 引腳說明： P0.0P0。7:P0口8位口線，第一功能作為通用I/O接口,第二功能作為存儲器擴展時的地址/數(shù)據(jù)復用口. P1。0P1.7：P1口8位口線,通用I/O接口無第二功能. P2。0P2.7：P2口8位口線，第一功能作為通用I/O接口，第二功能作為存儲器擴展時

39、傳送高8位地址. P3。0P3.7：P3口8位口線,第一功能作為通用I/O接口，第二功能作為為單片機的控制信號。ALE/ PROG：地址鎖存允許/編程脈沖輸入信號線（輸出信號)PSEN：片外程序存儲器開發(fā)信號引腳（輸出信號)EA/Vpp：片外程序存儲器使用信號引腳/編程電源輸入引腳RST/VPD:復位/備用電源引腳2、MCS96芯片介紹：MCS-96系列單片機是美國Intel公司繼MCS51系列單片機之后推出的16位單片機系列。它含有比較豐富的軟、硬件資源，適用于要求較高的實時控制場合。它分為48引腳和68引腳兩種，以48引腳居多。 引腳說明： RXD/P2.1 TXD/P2。0：串行數(shù)據(jù)傳出

40、分發(fā)送和接受引腳，同時也作為P2口的兩條口線 HS1.0HS1.3：高速輸入器的輸入端 HS0.0HS0.5:高速輸出器的輸出端（有兩個和HS1共用) Vcc：主電源引腳(5V） Vss:數(shù)字電路地引腳(0V） Vpd：內(nèi)部RAM備用電源引腳（5V）VREF：A/D轉(zhuǎn)換器基準電源引腳(5V）AGND：A/D轉(zhuǎn)換器參考地引腳XTAL1、XTAL2：內(nèi)部振蕩器反相器輸入、輸出端，常外接晶振。CLKOUT：內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸出引腳，提供頻率位晶振頻率的1/3的脈沖供外部使用.PWM/P2.5:脈寬調(diào)制信號輸出端/P2口的一位口線WR:寫信號N.C:未用READY：片外存儲器就緒信號A8/P4。0A1

41、5/P4。7：高8位地址線/P4口口線RST：復位引腳EXTINT/P2。2：外部中斷/P2口口線ACH4/P0。4ACH7/P0.7：A/D轉(zhuǎn)換器通道47/P0口高4位EA：片外程序存儲器使用信號ALE/ADV：地址鎖存允許信號/地址有效RD：讀信號AD0/P3.0AD7/P3。7:地址低8位、數(shù)據(jù)/P3口8位口線。二、可編程接口芯片1、8155芯片介紹：8155內(nèi)部帶有256字節(jié)的靜態(tài)RAM,兩個可編程的8位并行I/O口PA、PB口 一個可編程6位并行并行I/O口PC口，一個可編程 的14位減法計數(shù)器TC，其引腳說明如下： AD0AD7：8位地址/數(shù)據(jù)線 IO/M： IO和RAM選擇控制線

42、，高電平選擇IO口 CE: 片選信號輸入線，低電平有效 ALE:地址允許鎖存信號線,當其為負跳變時把AD0AD7的地址以及 CE、IO/M的狀態(tài)鎖入片內(nèi)鎖存器 RD： 讀選通信號輸入線，低電平有效 WR： 寫選通信號輸入線，低電平有效 TI： 計數(shù)器的計數(shù)脈沖輸入線 TO: 計數(shù)器的輸出信號線 RESERT:復位控制信號線,高電平有效 PA0PA7：8位并行IO接口 PB0PB7:8位并行IO接口 PC0PC7：6位并行IO接口Vcc：電源線，5V Vss：線路地2、8255A芯片說明：8255A是Intel公司生產(chǎn)的可編程輸入輸出接口芯片,它具有3個8位的并行I/O口，具有三種工作方式，可通

43、過程序改變其功能,因而使用靈活,通用性強，可作為單片機與多種外圍設備連接時的中間接口電路。8255有三種基本工作方式， 三種工作方式由工作方式控制字決定,方式控制字由CPU通過輸入/輸出指令來提供。三個端口中PC口被分為兩個部分，上半部分隨PA口稱為A組,下半部分隨PB口稱為B組.其中PA口可工作與方式0、1和2，而PB口只能工作在方式0和1.8255共有40個引腳，采用雙列直插式封裝,各引腳功能如下：D0-D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)線,與單片機數(shù)據(jù)總線連接，用來傳送數(shù)據(jù)信息。CS：片選信號線,低電平有效，表示芯片被選中.RD：讀出信號線，低電平有效，控制數(shù)據(jù)的讀出。WR：寫入信號線，低電平

44、有效,控制數(shù)據(jù)的寫入。Vcc:+5V電源。PA0PA7：A口輸入/輸出線。PB0-PB7:B口輸入/輸出線.PC0PC7：C口輸入/輸出線。RESET：復位信號線.A1、A0：地址線，用來選擇8255內(nèi)部端口。GND：地線。三、鎖存器1、74LS373芯片介紹：74LS373是帶有三態(tài)門的八D鎖存器,當使能信號線OE為低電平時，三態(tài)門處于導通狀態(tài),允許1Q8Q輸出到OUT1-OUT8,當OE端為高電平時，輸出三態(tài)門斷開，輸出線OUT1OUT8處于浮空狀態(tài).G稱為數(shù)據(jù)打入線，當74LS373用作地址鎖存器時，首先應使三態(tài)門的使能信號OE為低電平，這時,當G端輸入端為高電平時,鎖存器輸出（1Q8Q

45、）狀態(tài)和輸入端(1D8D)狀態(tài)相同；當G端從高電平返回到低電平（下降沿）時，輸入端（1D8D）的數(shù)據(jù)鎖入1Q8Q的八位鎖存器中。當用74LS373作為地址鎖存器時，它們的G端可直接與單片機的鎖存控制信號端ALE相連，在ALE下降沿進行地址鎖存。引腳說明如下： D0D7：鎖存器8位數(shù)據(jù)輸入線 Q0Q7：鎖存器8位數(shù)據(jù)輸出線 GND：接地引腳 Vcc：電源引腳，5V有效 OE ：片選信號引腳 G：鎖存控制信號輸入引腳。2、74LS377芯片介紹:74LS377是一種8D觸發(fā)器,它可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的保持或鎖存，當它片選信號E為低電平且時鐘CLK端輸入正跳變時，D0D7端的數(shù)據(jù)北鎖存到8D觸發(fā)器中。其引腳

46、說明如下：D0D7：鎖存器8位數(shù)據(jù)輸入線 Q0Q7：鎖存器8位數(shù)據(jù)輸出線 GND：接地引腳 Vcc：電源引腳，5V有效 E ：片選信號引腳 CLK：鎖存控制信號輸入引腳。 四、存儲器1、6116芯片介紹：6116是2K*8位靜態(tài)隨機存儲器芯片，采用CMOS工藝制造,單一+5V供電,額定功耗160mW,典型存取時間200ns,24線雙列直插式封裝,其引腳功能說明如下A0A10：地址輸入線O0O7：雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線，有時用D0D7表示： ：片選信號輸入端，低電平有效· ：讀選通信號輸入線，低電平有效：寫選通信號輸入線，低電平有效Vcc：工作電源輸入引腳，5VGND：地2、6264芯片介紹：6264是8K8位靜態(tài)隨機存儲器芯片,采用CMOS工藝制