工件計數(shù)器 課程設(shè)計 單片機(jī)

1、淮陰工學(xué)院無線單片機(jī)課程設(shè)計報告題目： 工件計數(shù)器 系 （院）: 計算機(jī)工程學(xué)院 專 業(yè)： 物聯(lián)網(wǎng)工程 班 級： 物聯(lián)網(wǎng)1091 學(xué) 號： 1091305206 姓 名： 單重陽 指導(dǎo)教師： 戴峻峰，陳宏明 學(xué)年學(xué)期: 2010 2011學(xué)年 第 2 學(xué)期2011年6月25 日設(shè)計任務(wù)書課題名稱工件計數(shù)器設(shè)計目的（1）增進(jìn)對AT89C51單片機(jī)電路的感性認(rèn)識，加深對理論方面的理解。（2）掌握軟硬件的有關(guān)知識等。（3）了解和掌握軟硬件設(shè)計過程、方法及實現(xiàn)，為以后設(shè)計和實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)打下良好基礎(chǔ)。（4）通過簡單課題的設(shè)計練習(xí)，了解必須提交的各項工程文件，也達(dá)到鞏固、充實和綜合運用所學(xué)知識解決實際問題

2、的目的。實驗環(huán)境（1）Protel應(yīng)用繪圖，Keil硬件仿真環(huán)境（2）Windows XP/2003（3）硬件電路板、單片機(jī)、元器件任務(wù)要求利用單片機(jī)的T0口，外接一個微動開關(guān)，模擬有工件通過時，微機(jī)開關(guān)動作，單片機(jī)計數(shù)，并通過P1.0P1.3外接的四個LED發(fā)光管以BCD碼的方式顯示工件數(shù)量。編寫程序，調(diào)試運行，模擬有工件通過時，單片機(jī)計數(shù)，并顯示工作數(shù)量。工作進(jìn)度計劃序號起止日期工 作 內(nèi) 容1在預(yù)設(shè)計的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步查閱資料，完成硬件電路設(shè)計和焊接。2測試電路，編寫軟件代碼， 調(diào)試與完善。3測試程序，優(yōu)化代碼，增強(qiáng)功能，撰寫課程設(shè)計報告。4提交軟件代碼、硬件電路成果和設(shè)計報告，參加答辯。

3、指導(dǎo)教師（簽章）： 年 月 日 摘要硬件設(shè)計實習(xí)是學(xué)生綜合運用所學(xué)知識，全面掌握單片微型計算機(jī)及其接口的工作原理、編程和使用方法的重要實踐環(huán)節(jié)。使學(xué)生增進(jìn)對單片機(jī)電路的感性認(rèn)識，加深對理論方面的理解、掌握軟硬件的有關(guān)知識。通過簡單課題的設(shè)計練習(xí)，可使學(xué)生了解必須提交的各項工程文件，也達(dá)到鞏固、充實和綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的目的。培養(yǎng)學(xué)生獨立工作能力和創(chuàng)造力；綜合運用專業(yè)及基礎(chǔ)知識，解決實際工程技術(shù)問題的能力；工程繪圖的能力。工件計數(shù)器設(shè)計要求是利用單片機(jī)的T0口，外接一個微動開關(guān)，模擬有工件通過時，微機(jī)開關(guān)動作，單片機(jī)計數(shù)，并通過P1.0P1.3外接的四個LED發(fā)光管以BCD碼的方式顯示

4、工件數(shù)量。編寫程序，調(diào)試運行，模擬有工件通過時，單片機(jī)計數(shù)，并顯示工作數(shù)量。關(guān)鍵詞 AT89C51 發(fā)光管 微動開關(guān)目 錄1引言11.1課題的意義11.2原理圖的確定12硬件的選擇與電路設(shè)計22.1復(fù)位電路的設(shè)計32.2晶振電路的設(shè)計32.3顯示電路的設(shè)計43軟件詳細(xì)設(shè)計43.1主程序的設(shè)計43.2工件計數(shù)器程序的編寫54仿真與焊接6總 結(jié)8致謝9參 考 文 獻(xiàn)101引言在車間的工件計數(shù)是嚴(yán)格控制的。合理的控制和統(tǒng)計生產(chǎn)情況，是非常重要的，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)省人力，增加經(jīng)濟(jì)效益。目前，國內(nèi)主要用紅外開關(guān)計數(shù)作為工件的計數(shù)和檢測開關(guān)。然而，進(jìn)口紅外開關(guān)價格高，不易維修。本設(shè)計研究一種利用發(fā)光二

5、極管、光敏三極管與單片機(jī)設(shè)計一個車間工件計數(shù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)體積小，可靠性高，控制靈敏，準(zhǔn)確。在工業(yè)現(xiàn)場控制中，串行通信以其獨特的優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用。隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，工業(yè)控制應(yīng)用軟件也越來越豐富，這樣就可以用一臺PC機(jī)來完成復(fù)雜的控制任務(wù)。在一般的工業(yè)現(xiàn)場控制中，特別是采用流水作業(yè)的控制中，對某些設(shè)備只需完成并不復(fù)雜的控制，用一般的單片機(jī)系統(tǒng)即可以實現(xiàn)；如果在現(xiàn)場控制過程中需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲，那么一個單片機(jī)系統(tǒng)就難以完成，這時往往采用PC機(jī)完成復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和存儲，而單片機(jī)進(jìn)行控制，這樣使單片機(jī)和PC機(jī)的資源都得以充分利用。一個PC機(jī)可以同時管理多臺單片機(jī)系統(tǒng)，從而組成一

6、個工業(yè)現(xiàn)場的控制網(wǎng)絡(luò)，這就是工業(yè)現(xiàn)場控制采用的集散控制。上位機(jī)PC機(jī)實現(xiàn)對單片機(jī)的統(tǒng)一管理，并為用戶提供一個良好的人機(jī)接口界面。1-1課題的意義在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和物流過程中，提供準(zhǔn)確的原材料或成品的數(shù)量是比較關(guān)鍵的問題，尤其是對大批量的小件產(chǎn)品的計數(shù)。而在許多場所，物品是通過傳送帶傳送的，對傳送帶上的物品數(shù)目進(jìn)行計數(shù)有人工計數(shù)和儀表計數(shù)等方法。目前，許多企業(yè)對大批量的小件產(chǎn)品，仍采用人工稱重的計數(shù)方法。這種計數(shù)方法存在計數(shù)錯誤率高，工作效率低，不能實時反映計數(shù)值，不利于生產(chǎn)管理等缺點。本課題基于脈沖計數(shù)的原理，提高計數(shù)準(zhǔn)確率和工作效率。1-2原理圖的確定在設(shè)計開始，我們查了不少關(guān)于工件計數(shù)器的資

7、料，但由于材料有限本次課程設(shè)計我們采用AT89C51實現(xiàn)。單片機(jī)實現(xiàn)工件計數(shù)的原理圖：（如圖1-1） 圖1-1 工件計數(shù)的原理圖2硬件的選擇與電路設(shè)計工件計數(shù)電路的核心是AT89C51單片機(jī)，AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)FLASH閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，2個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式體制CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器體制工作并禁止其

8、他所有不見工作直到下一個硬件復(fù)位。圖2-1 AT89C51的引腳圖2-1復(fù)位電路的設(shè)計復(fù)位電路的設(shè)計如圖2-2所示：圖2-2 復(fù)位電路原理圖電阻給電容充電，電容的電壓緩慢上升直到vcc，沒到vcc時芯片復(fù)位腳近似低電平，于是芯片復(fù)位，接近vcc時芯片復(fù)位腳近高電平，于是芯片停止復(fù)位，復(fù)位完成。通常若采用12MHz的晶振時，復(fù)位元件參數(shù)為22F的電解電容和10k的電阻。按鈕復(fù)位電路是通過按下復(fù)位按鈕時，電源對RESET端維持兩個機(jī)器周期的高電平實現(xiàn)復(fù)位的。2-2晶振電路的設(shè)計單片機(jī)內(nèi)部有一個反相放大器，XTAL1、XTAL2分別為反相放大器的輸入端和輸出端，外接定時反饋元件組成振蕩器（內(nèi)部時鐘方

9、式），產(chǎn)生時鐘送至單片機(jī)內(nèi)部各元件。時鐘頻率越高，單片機(jī)控制器的控制節(jié)拍就越快，運算速度也就越快。一般來說單片機(jī)內(nèi)部有一個帶反饋的線性反相放大器，外界晶振（或接陶瓷振蕩器）和電容就可組成振蕩器，如圖2-3所示。加電以后延時一段時間（約10ms）振蕩器產(chǎn)生時鐘，不受軟件控制，圖中Y1為晶振，震蕩產(chǎn)生的時鐘頻率主要由Y1確定。電容C1，C2的作用有兩個：一是幫助振蕩器起振，二是對振蕩器的頻率起微調(diào)作用，典型值為30pF。晶振電路的設(shè)計如圖2-3所示：圖2-3 晶振電路原理圖2-3顯示電路的設(shè)計利用4個LED發(fā)光管共陰極連接，以BCD碼顯示顯示電路的設(shè)計如圖2-4所示：圖2-4 顯示電路原理圖3軟件

10、詳細(xì)設(shè)計3-1主程序的設(shè)計系統(tǒng)主程序流程圖如圖3-1所示。模擬工件通過，微控開關(guān)閉合讀入數(shù)據(jù)，單片機(jī)計數(shù)數(shù)據(jù)以BCD碼顯示把數(shù)據(jù)處理送出，四個LED發(fā)光管顯示圖3-1 系統(tǒng)主程序流程圖3-2工件計數(shù)器程序的編寫有工件通過時，單片機(jī)計數(shù)，并顯示工作數(shù)量。試驗的程序通過Keil軟件編譯，主程序部分和注解如下：ORG 0000H ；START指令代碼從地址0000H開始程序AJMP START ；跳轉(zhuǎn)到START開始執(zhí)行程序ORG 0003H ；外部中斷0的入口地址AJMP INT_I0 ORG 0100H ；程序代碼從0100H存儲空間開始存放START: MOV R0,#0 SETB IT0 ；

11、啟動外部中斷0為邊沿觸發(fā) MOV SP,#60H ；指針地址 SETB EX0 ；開外部中斷0 SETB EA ；cpu中斷開放標(biāo)志位 SJMP $ ；原地等待INT_I0: PUSH PSW ；入棧保護(hù) PUSH ACC PUSH DPL PUSH DPH INC R0 ；R0寄存器加1 ANL 00,#00FH ；R0的地址為00，滿16次清零 MOV P1,R0 ；送P1口顯示 POP DPH ；恢復(fù)現(xiàn)場，出棧 POP DPL POP ACC POP PSW RETI ；中斷返回 END 4仿真與焊接通過proteus繪制仿真圖，仿真圖如圖4-1所示：圖4-1 仿真圖利用protel99

12、se繪制PCB版圖，如圖4-2所示：圖4-2 PCB版圖接下來是焊接，由于以前有焊接經(jīng)驗，稍練習(xí)了一段時間，就找到了訣竅，先把烙鐵靠近焊盤，緊接著把錫絲往烙鐵上送，等錫絲熔了輕輕一提，一個又圓又亮的焊點就做好了。很熟練的在一個小時左右把元件都焊上去了，總體還是蠻好的。總結(jié)經(jīng)過一個星期的努力,在我們小組的共同努力下，比較順利的完成了此次硬件設(shè)計實習(xí)。通過此次硬件設(shè)計實習(xí)，我重新認(rèn)識到了自學(xué)的重要性，以及學(xué)以致用的道理。我在網(wǎng)絡(luò)上查閱了大量的資料，我更加鞏固了所學(xué)的知識并在設(shè)計的過程中學(xué)會了與時俱進(jìn)。在今后的學(xué)習(xí)過程中，應(yīng)該多到圖書館看一些專業(yè)方面的書籍，以豐富自己的知識。也使我加深了對單片機(jī)及接

13、口技術(shù)的理解和應(yīng)用，由于知識水平的局限，設(shè)計中可能會存在著一些不足，我真誠的接受老師和同學(xué)的批評和指正。除此之外，我們學(xué)會了利用Keil和proteus的連接仿真和焊接電路板，掌握了書本以外的電子技術(shù)知識，培養(yǎng)了專心致志的工作學(xué)習(xí)習(xí)慣，懂得了相互之間的理解與體諒，克服了編程的枯燥感，讓我受益匪淺。致謝在這次硬件設(shè)計實習(xí)的撰寫過程中，我得到了許多人的幫助。這樣的硬件設(shè)計實習(xí)真的很有意義，第一次自己真真切切的動手設(shè)計制作產(chǎn)品，感覺自己學(xué)會了很多，成長了很多，讓我找回了往日奮斗的激情，也許這樣的機(jī)會在大學(xué)不會再有了，我會深深的記住這次，記住這次飽含我汗水的綜合硬件設(shè)計。這次也發(fā)現(xiàn)了自身很多的不足，許

14、多的基本電路都不是很熟悉，在畫原理圖的時候就不停的找以前的教材，以后還得多看看教材，牢記一些基本的電路與波形。首先我要感謝我的老師在硬件設(shè)計實習(xí)上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，感謝百度幫我解決了許多技術(shù)上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間，我不僅學(xué)到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了自己的設(shè)計能力。其次，與隊友的合作更是一件快樂的事情，只有彼此都付出，彼此都努力維護(hù)才能將作品做的更加完美。我要感謝幫助過我的同學(xué)，他們也為我解決了不少我不太明白的設(shè)計中的難題。同時也感謝學(xué)院為我提供良好的做硬件設(shè)計實習(xí)的環(huán)境。最后在這里忠心的感謝在教學(xué)大綱中安排了這次硬件設(shè)計實習(xí)，感謝指導(dǎo)老師

15、的辛勤付出。參 考 文 獻(xiàn)1 李勛單片機(jī)實用教程M北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20002 李廣弟、朱月秀、冷祖祁單片機(jī)基礎(chǔ)M第三版北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20073何立民. 單片機(jī)高級教程 第1版北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001 4 徐惠民、安德寧 單片微型計算機(jī)原理接口與應(yīng)用 第1版 北京：北京郵電大學(xué)出版社，1996 5夏繼強(qiáng). 單片機(jī)實驗與實踐教程. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社, 2001 6陳志強(qiáng) 胡輝. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計實踐指南. 自編教材 指導(dǎo)教師評語學(xué)號1091305206姓名戴俊峰班級物聯(lián)網(wǎng)1091選題名稱工件計數(shù)器序號評價內(nèi)容權(quán)重（%）得分1考勤記錄、學(xué)習(xí)態(tài)度、工