单片机课程设计书.doc

镇江高等专科学校 单片机课程设计任务书设计题目：基于单片机的纯水机控制电路板设计 系 部： 电子信息系 专 业： 应用电子技术 学生姓名: 学 号: 起迄日期: 年 月 日 年 月 日 指导教师: 教研室主任： 单片机课程设计任务书一设计目的（1） 理解以单片机AT89C2051为核心的纯水机控制电路（2） 学会用汇编语言编写单片机与AT89C2051的接口程序（3） 掌握PROTEUS的设计电路，编写汇编语言程序汇编，仿真和仿真调试等技术。二设计功能(1) 制纯净水。(2) 制水已满后自动停止制水，在图一中用按下制水已满开关表示。制水电动机、冲洗电动机不运行，数码管显示8。(3) 自来水断水警报，在图一中用按下断水报警开关表示。制水电动机、冲洗电动机不运行，数码管闪烁显示0，并发出警报声。(4) 定期冲洗纯水机净水装置（按定期冲洗开关）。制水电动机、冲洗电动机运行，数码管闪烁显示F。冲洗40S左右后，自动回到冲洗前的状态。三设计所用到的元器件（中英文对照）7SEG-COM-AN-GRN(带公共端共阳极七段绿色数码管) DIODE（二极管） 10WATT68R(10瓦68欧电阻 ) G5CLE-14-DC24（继电器）7805(稳压管) LED-GREEN（绿色发光二极管）AT89C2051（89C2051单片机） MOTOR（直流电机模型）BRIDGE（整流桥） RES（电阻）BUZZER（蜂鸣器） RX8(排阻)BUTTON（按钮） SW-SPDT(带锁单刀按钮)CAP（电容） TIPP112（达林顿三极管）CAP-ELEC（电解电容） ZTX550(中功率三极管)四电路设计及电路图1电路设计如图一所示是以单片机AT89C2051为核心的纯水机控制板电路原理图(1)两电动机的驱动与控制电路(2)24V和5V的电源电路(3)其余部分为单片机89C2051控制电路2电路图（图一）五程序LOWP BIT P3.0 HIGHP BIT P3.1 QBRUSH BIT P3.2 INWF BIT P3.3 BRUSH BIT P3.4 LABA BIT P3.7 T01 EQU 32H T02 EQU 33H T03 EQU 34H T011 EQU 35H ORG 00H AJMP MAIN ORG 0BH RETI ORG 1BH AJMP T1F ORG 0030HD1S: MOV R1,#5 SJMP D501D50MS:MOV R1,#1D501:MOV R2,#200 MOV R7,#0D50MS1:DJNZ R7,$ MOV TL0,#0 MOV TH0,#0 DJNZ R2,D50MS1 DJNZ R1,D501 RETBRUSHF:MOV P1,#1DH CLR 21H ACALL D1S JNB LOWP,BSH0 ACALL D1S JNB LOWP,BSH0 ACALL D1S JNB LOWP,BSH0 LJMP BAOJINBSH0:SETB BRUSH SETB INWF SETB LABA MOV R6,#60 MOV R5,#10 MOV TL1,#LOW(15536) MOV TH1,#HIGH(15536) SETB TR1 SETB 22H CLR 23HBSH1:MOV TL0,#0 MOV TH0,#0 SETB LOWP JNB LOWP,BSH2 ACALL D1S JNB LOWP,BSH2 ACALL D1S; JNB LOWP,BSH2 LJMP BAOJINBSH2:JNB 23H,BSH1 CJNE R6,#0,BSH1BSH3:MOV R4,#0 MOV P3,#8FH CLR 22H CLR 23H RETMAIN:MOV P3,#87H SETB TR0 CLR TR1 MOV P1,#1DH ACALL D1S ACALL D1S ACALL D1S MOV A,P3 MOV 36H,A ACALL D1S MOV A,P3 CJNE A,36H,MAIN ACALL D1S ACALL D1S MOV A,P3 CJNE A,36H,MAIN ACALL D1S ACALL D1S MOV A,P3 CJNE A,36H,MAIN ACALL D1S ACALL D1S MOV A,P3 CJNE A,36H,MAIN MOV 24H,#0 MOV SP,#7 SETB EA SETB ET0 SETB ET1 MOV T01,#0 MOV T02,#0 MOV T03,#0 MOV T011,#0 MOV TMOD,#11HSTAR:ACALL D50MS MOV 24H,#0 SETB 24HST1:MOV 37H,#3ST21:SETB LOWP JNB LOWP,ST10 ACALL D1S DJNZ 37H,ST21 CLR 24H AJMP BAOJINST10:SETB QBRUSH JB QBRUSH,ST12; ACALL BRUSHFST12:MOV 37H,#3 ACALL D50MS JNB HIGHP,ST2ST11:SETB HIGHP JNB HIGHP,ST12 ACALL D1S DJNZ 37H,ST11 AJMP WFULLST2:ACALL D1S JB HIGHP,ST12 DJNZ 37H,ST2MAKEW:CLR 24H CLR BRUSH SETB TR1 SETB INWF MOV R3,#0 MOV R4,#0 MOV TL1,#LOW(15536) MOV TH1,#HIGH(15536) ACALL D50MSMKW:MOV TL0,#0 MOV TH0,#0 SETB INWF CLR BRUSH SETB QBRUSH NOP NOP CLR 20H JB QBRUSH,MKW1 ACALL BRUSHF SETB TR1 SETB INWFMKW1:NOP MOV 37H,#3MKW10:SETB LOWP JNB LOWP,MKW11 ACALL D1S DJNZ 37H,MKW10 AJMP STARMKW11:MOV 37H,#3MKW12:SETB HIGHP JNB HIGHP,MK1 ACALL D1S DJNZ 37H,MKW12 AJMP WFULLMK1:NOP MOV A,T011 CJNE A,#144,MK2MK2:NOP JNC MK4 MOV A,T03 CJNE A,#24,MK3MK3:NOP JC MKW ACALL BRUSHF SETB TR1 SETB INWF MOV T03,#0 AJMP MKWMK4:CLR LABA CLR TR0 CLR TR1 CLR P3.3 CLR P3.4MK5:MOV P1,#5 ACALL D1S XRL P1,#0FAH NOP NOP CPL P3.7 ACALL D1S SJMP MK5WFULL:SETB 20H ACALL D50MS SETB TR1 SETB LABA MOV P1,#0WF1:CLR BRUSH CLR INWF ACALL D50MS JB QBRUSH,WF2 ACALL BRUSHF CLR INWF SETB TR1 SETB 20H MOV P1,#0WF2:JNB HIGHP,WF3 MOV A,T03 CJNE A,#24,WF20WF20:NOP JC WF1 ACALL BRUSHF CLR INWF SETB TR1 MOV P1,#0 MOV T03,#0 AJMP WF1WF3:MOV 37H,#3WF31:SETB HIGHP JB HIGHP,WF1 ACALL D1S DJNZ 37H,WF31WF40:CLR 20H MOV T011,#0 MOV R3,#5 CLR TR1WF4:ACALL D1S DJNZ R3,WF4 AJMP STARBAOJIN:CLR TR1 CLR TR0 CLR 21H CLR 22H CLR 23H CLR 24H MOV P1,#40HBJ0:MOV P3,#87H JB LOWP,BJ00 MOV 37H,#3BJ1:SETB LOWP JB LOWP,BJ00 ACALL D1S DJNZ 37H,BJ1 AJMP MAINBJ00:CLR TR1 MOV P1,#40H CPL P3.7 ACALL D1S XRL P1,#0BFH CPL P3.7 ACALL D1S SJMP BJ0TAB:DB 0FDH,0F9H,0F1H,0E1H,0C1H,41H,1 AJMP MAINT1F:PUSH ACC PUSH PSW MOV TL1,#LOW(15536) MOV TH1,#HIGH(15536) JB 22H,BRSHT JNB 24H,T1F0 LJMP T1F2T1F0:INC R3 CJNE R3,#10,WTD2 MOV R3,#0 JB 20H,WTD2 MOV A,R4 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P1,A INC R4 CJNE R4,#7,WTD2 MOV R4,#0WTD2:INC T01 MOV A,T01 JNZ T1F1 INC T02T1F1:MOV A,T02 CJNE A,#HIGH(11970),T1F2 MOV A,T01; CJNE A,#LOW(11970),T1F2 MOV T01,#0 MOV T02,#0 INC T03 INC T011T1F2:POP PSW POP ACC RETIBRSHT:DJNZ R5,T1F2 MOV R5,#10 CPL 21H JNB 21H,T0F1 MOV P1,#0FFH SJMP T0F2T0F1:MOV P1,#1DHT0F2:DJNZ R6,T1F2 SETB 23H CLR 22H SJMP T1F2 AJMP MAIN AJMP MAIN AJMP MAIN AJMP MAIN AJMP MAIN AJMP MAIN LJMP 7FDH ORG 7FDH LJMP MAIN END单片机课程设计任务书六调试与仿真1.PROTEUS电路设计根据图一所示的原理图及元器件列表，在PROTEUS ISIS中进行电路设计。完成后的结果如图二所示，以文件名Z1253-1.DSN存盘。PROTEUS ISIS电路仿真中，复位电路、外接振动或外振动源电路都不可设计。这是因为仿真按钮已有上电复位功能，由外接振动元件或外振动决定的时钟频率可通过单片机属性设置来设定。当然也可以设计上，特别是在运行过程中要求按键复位时，则一定要设计按键复位电路。当要通过PROTEUS进行PCB设计时一定都要设计上。2. PROTEUS程序设计PROTEUS程序设计包括程序编程、汇编、下载。按3.4节的叙述和12.5.2节的汇编语言程序，在PROTEUS ISIS中单击菜单选项source，进行添加程序文件、编写程序、汇编程序生成目标代码等操作。程序名为Z1253-1.ASM,汇编生成目标代码文件Z1253-1.HEX.PROTEUS高版本汇编后自动将最后的目标代码文件下载到单片机中。也可通过单片机属性设置，将其下载到单片机中。打开单片机属性设置对话框，在clock frequency栏中设定时钟频率，本例为24MHz。3. PROTEUS仿真上述各步骤正确完成后，则可单击仿真工具按钮中的按键开始进行全速仿真。仿真片段如图二所示。操作制水已满选择开关、断水报警选择开关和定期冲洗按钮，便可看到期望的仿真效果。图二七.技术要点本控制板的基础硬件和软件设计均不算复杂，但实际操作时回碰到不少问题，特别是电磁干扰问题。因电动机、电磁阀、继电器等启动、运行、停运时都可产生较大的电磁干扰，致使控制板不能正确、稳定、长时间工作。为此，必须采取抗干扰措施。一般可采用硬件抗干扰措施和软件可干扰措施。1.硬件抗电磁干扰措施电磁屏蔽电动机、电源去耦、合理布置器件（如使继电器远离垫片及振荡电路）、合理布线等。2. 软件抗电磁干扰措施1）延时且多次判定电平的抗电磁干扰技术 纯水机有多个电磁阀：判断有无自来水的进水电磁阀，判断所制纯进水是否满的电磁阀等。它们工作时会传输给单片机I/O口高电平信号、低电平信号或阶跃电信号。单片机工作时不断检查相关I/O口的电平状态，以便做出响应。显然，要响应正确，电磁阀传输给单片机I/O口上的电信号应该正确。但是，电磁阀无论在电平稳定或电平改变状态时，都受到自身或其他电磁器件（如电动机、继电器等）的电磁干扰。为了抗电磁干扰，本控制板软件设计中采用了延时且多次判断电平的技术。当单片机检查到相关I/O口上电平变化是并不立即响应，而是延时一段时间（具体延时时间由设计者决定）再检查电平，反复几次（次数有设计者决定），当几次都获得相同结果时，单片机才确认并做出相应的响应，否则认为是电磁干扰信号而忽略。这以技术明显地提高了控制板的抗电磁干扰性能，使纯水机能正确、沉稳、长时间工作。2） 指令冗余技术对重要的指令（如SJMP、JB、CJNC、LCALL等）重复写多个，他们之间可插入几个NOP指令，即使某个指令被电磁干扰跑飞，还可以执行接下来的正确的指令挽回跑飞的程序。本控制板软件设计中多次运用了该技术，以抗电磁干扰。3） 软件陷阱技术 对于冗余技术解决不了的问题，可采取软件陷阱技术。软件陷阱技术的本质是一段拦截程序，当失控的程序运行至此后，可以将其迅速引向一个指定的有效位置，在此有专门的错误处理代码，使程序能够回到正确的程序段。本控制板软件设计中多次运用了该技术，以抗电磁