基于单片机的工业顺序控制系统设计(共10页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上基于单片机的工业顺序控制系统设计【设计题目】基于单片机的工业顺序控制系统设计【设计要求】在工业控制过程，如冲压、注塑、轻纺、制瓶等生产过程，都是一些断续生产过程，按某种程序有规律地完成预定的动作，对这类断续生产过程的控制称顺序控制，例如注塑机工艺过程大致按“合模注射延时开模产伸产退”顺序动作，用单片机最容易实现这类过程的控制。要求如下：（1）单片机的P1.0P1.6模拟控制注塑机的七道工序，通过缓冲 器74LS240控制七只发光二极管的点亮，P1口输出高电平有效信号，经74LS240反向后驱动发光二极管(VL1VL7)，按VL1VL7顺序先后分别亮17秒，依次循环。（2）P3.3用作外故障输入模拟端口，再P3.3口送“0”时，能不断发出告警，P1.7口作为报警声音输出，经功放驱动扬声器。故障排除时，程序应从刚才报警的那道工序继续执行。【设计过程】1.【方案设计】硬件：单片机可以实现时序控制、时间控制等，用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统，因此选择单片机作为控制芯片。软件：单片机晶振为12MHZ，一个单指令周期为12个机器周期，以此写出延时17秒的汇编程序。单片机74LS240LED图-1系统框图2.【器件选择】8031单片机、74LS240、9012晶体管、数码管、扬声器图-2 74LS240管脚图74LS240是一种芯片，对发光二极管起缓冲反相器的作用。图-3 8031管脚图下面按其引脚功能分为四部分叙述这40条引脚的功能。 1）、主电源引脚VCC和VSS VCC（40脚）接+5V电压； VSS（20脚）接地。 2）、外接晶体引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1（19脚）接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部振荡器时，对HMOS单片机，此引脚应接地；对CHMOS单片机，此引脚作为驱动端。 XTAL2（18脚）接外晶体的另一端。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，对HMOS单片机，该引脚接外部振荡器的信号，即把外部振荡器的信号直接接到内部时钟发生器的输入端；对XHMOS，此引脚应悬浮。 3）、控制或与其它电源复用引脚RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP RST/VPD（9脚）当振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。推荐在此引脚与VSS引脚之间连接一个约8.2k的下拉电阻，与VCC引脚之间连接一个约10F的电容，以保证可靠地复位。 VCC掉电期间，此引脚可接上备用电源，以保证内部RAM的数据不丢失。当VCC主电源下掉到低于规定的电平，而VPD在其规定的电压范围（5±0.5V）内，VPD就向内部RAM提供备用电源。 ALE/PROG（30脚）：当访问外部存贮器时，ALE（允许地址锁存）的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。然而要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。ALE端可以驱动（吸收或输出电流）8个LS型的TTL输入电路。 对于EPROM单片机（如8751），在EPROM编程期间，此引脚用于输入编程脉冲（PROG）。 PSEN（29脚）：此脚的输出是外部程序存储器的读选通信号。在从外部程序存储器取指令（或常数）期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。PSEN同样可以驱动（吸收或输出）8个LS型的TTL输入。 EA/VPP（引脚）：当EA端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在PC（程序计数器）值超过0FFFH（对851/8751/80C51）或1FFFH（对8052）时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当EA保持低电平时，则只访问外部程序存储器，不管是否有内部程序存储器。对于常用的8031来说，无内部程序存储器，所以EA脚必须常接地，这样才能只选择外部程序存储器。 对于EPROM型的单片机（如8751），在EPROM编程期间，此引脚也用于施加21V的编程电源（VPP）。 4）、输入/输出（I/O）引脚P0、P1、P2、P3（共32根） P0口（39脚至32脚）：是双向8位三态I/O口，在外接存储器时，与地址总线的低8位及数据总线复用，能以吸收电流的方式驱动8个LS型的TTL负载。 P1口（1脚至8脚）：是准双向8位I/O口。由于这种接口输出没有高阻状态，输入也不能锁存，故不是真正的双向I/O口。P1口能驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。对8052、8032，P1.0引脚的第二功能为T2定时/计数器的外部输入，P1.1引脚的第二功能为T2EX捕捉、重装触发，即T2的外部控制端。对EPROM编程和程序验证时，它接收低8位地址。 P2口（21脚至28脚）：是准双向8位I/O口。在访问外部存储器时，它可以作为扩展电路高8位地址总线送出高8位地址。在对EPROM编程和程序验证期间，它接收高8位地址。P2可以驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。 P3口（10脚至17脚）：是准双向8位I/O口，在MCS-51中，这8个引脚还用于专门功能，是复用双功能口。P3能驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。 作为第一功能使用时，就作为普通I/O口用，功能和操作方法与P1口相同。 作为第二功能使用时，各引脚的定义如表所示。 值得强调的是，P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。 表 P3各口线的第二功能定义 口线 引脚 第二功能 P3.0 10 RXD（串行输入口） P3.1 11 TXD（串行输出口） P3.2 12 INT0（外部中断0） P3.3 13 INT1（外部中断1） P3.4 14 T0（定时器0外部输入） P3.5 15 T1（定时器1外部输入） P3.6 16 WR（外部数据存储器写脉冲） P3.7 17 RD（外部数据存储器读脉冲） 3.【软件设计】恢复现场故障清除了吗？返回报 警保护现场关输出中断服务子程序：YN1）.实验流程图主程序：开始 · · · 中断、P1口、P3口初始化P1口全低工序2延时工序1延时等开工工序7延时 · · · ·图-3 程序框图2）.实验源程序ORG 0013H LJMP HA2S3 ORG 0580H HA2S:MOV P1,#07FH ORL P3,#00HHA2S1:JNB P3.4,HA2S1 ORL IE,#84H ORL IP,#04H MOV PSW,#00H MOV SP,#53HHA2S2:MOV P1,#01H ACALL DELAY1 MOV P1,#02H ACALL DELAY2 MOV P1,#04HACALL DELAY3MOV P1,#08HACALL DELAY4MOV P1,#10HACALL DELAY5MOV P1,#20HACALL DELAY6MOV P1,#40HACALL DELAY7SJMP HA2S2HA2S3:MOV B,R2HA2S4:MOV P1,#07FHMOV 20H,#0A0HHA2S5:SETB P1.7ACALL HA2S6CLR P1.7ACALL HA2S6DJNZ 20H,HA2S5CLR P1.7ACALL HA2S6JNB P3.2,HA2S4MOV R2,BRETIHA2S6:MOV R2,#10D0：MOV R5，#125D1：MOV R6，#2D2：DJNZ R6，D2 DJNZ R5，D1 DJNZ R4，D0RETDELAY1：MOV R4，#20D10：MOV R5，#125D11：MOV R6，#200D12：DJNZ R6，#D12 DJNZ R5，D11 DJNZ R4，D10 RETDELAY2： MOV R4，#40 D20：MOV R5，#125 D21：MOV R6，#200 D22：DJNZ R6，D22 DJNZ R5，D21 DJNZ R4,D20 RETDELAY3： MOV R4，#60 D30：MOV R5，#125 D31：MOV R6，#200 D32：DJNZ R6，D32 DJNZ R5，D31 DJNZ R4,D30 RETDELAY4： MOV R4，#80 D40：MOV R5，#125 D41：MOV R6，#200 D42：DJNZ R6，D42 DJNZ R5，D41 DJNZ R4,D40 RETDELAY5： MOV R4，#100 D50：MOV R5，#125 D51：MOV R6，#200 D52：DJNZ R6，D52 DJNZ R5，D51 DJNZ R4,D50 RETDELAY6： MOV R4，#120 D60：MOV R5，#125 D61：MOV R6，#200 D62：DJNZ R6，D62 DJNZ R5，D61 DJNZ R4,D60 RETDELAY7： MOV R4，#140 D70：MOV R5，#125 D71：MOV R6，#200 D72：DJNZ R6，D72 DJNZ R5，D71 DJNZ R4,D70 RETEND【安装调试】1、P3.4连K1，P3.3连K2，P1.0P1.6分别连到L1L7，P1.7连SIN（电子音响输入端）。2、K1开关拨在上面，K2拨在上面。3、 用连续方式从起始地址0580H开始运行程序（输入0580后按EXEC键），此时应在等待开工状态。4、K1拨至下面（显低电平），各道工序应正常运行。5、K2拨至下面（低电平），应有声音报警（人为设置故障）。6、K2拨至上面（高电平），即排除故障，程序应从刚才报警的那道工序继续执行。【电路安装】 图-4 系统电路图【系统调试】调试环境（仪器）DVCC实验箱，计算机，导线若干。调试方法按图连接好线路，K1拨至下面（显低电平），各道工序应正常运行，可以看到VL1VL7依次按照17秒分别亮起后熄灭，循环反复。若K2拨至下面（低电平），应有声音报警（人为设置故障）。K2拨至上面（高电平），即排除故障，程序应从刚才报警的那道工序继续，则设计实验成功。【结果分析】实验中延时的时间的计算为：DELAY1t=20*125*200*12*2/=1S;分别代表的含义为：20、125、200是循环的次数相乘，12代表一个指令周期为12个机器周期，2代表该指令周期为双指令周期，表示晶振的频率，也是机器周期。在实验中可以观察到VL1VL7依次按照1秒间隔循环亮起。在故障出现时能够保护现场，待故障消除后从现场又开始循环。【设计总结】经过将近一周的单片机课程设计，终于完成了工业顺序控制的设计，本次设计过程，真的让我长进了很多，单片机课程设计重点就在于软件算法的设计，需要有很巧妙的程序算法，此次在软件上是花费时间最多的，我们上网找资料，上图书馆，尽可能的了解有关于工业顺序控制这方面的知识。通过这次课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧（特别是汇编语言）的掌握方面都能向前迈了一大步。【参考文献】【1】张大明.单片微机控制应用技术.北京：机械工业出版社，2006【2】胡汉才.单片机原理及接口技术.北京：清华大学出版社，2007 【3】付家才.单片机控制工程实践技术.北京：化学工业出版社，2005【4】余孟尝.数字电子技术基础简明教程.北京：高等教育出版社，2006【5】李朝青.单片机原理及接口技术（简明修订版）.杭州：北京航空航天大学出版社，2004专心-专注-专业