MCS-51单片机应用.doc

第九章 MCS-51单片机应用 279第九章 MCS-51单片机应用教学重难点：1. 根据各种系统的要求，了解MCS-51单片机系统的应用。2根据一个具体的系统的要求，编写主程序。3. 程序的编写步骤及格式。教学基本要求：通过本章的学习，让学生结合前面八章学习的知识了解如何让单片机如何去开发系统。并能掌握系统开发的步骤，简单一些的编写程序。教学内容： 9-1 汽车驾驶操纵信号灯单片机控制系统汽车转驾驶操纵信号灯单片机控制系统，系统很小，很简单，但可典型地看到MCS-51单片机系统位操作指令的应用与位操作功能强的优越性。一、系统的要求汽车在驾驶时有左转弯、右转弯、刹车、合紧急开关、停靠等操作。在左转弯或右转弯时，通过转弯操作杆应使左转开关或右转开关合上，从而使左头灯、仪表板左转弯灯、左尾灯或右头灯、仪表板右转弯灯、右尾灯闪烁；合紧急开关时要求前面述及的6个信号灯全都闪烁；汽车刹车时，2个尾灯点亮；若正当转弯时刹车，则转弯时原应闪烁的信号灯仍应闪烁。以上闪烁，都是频率为1Hz的低频闪烁，在汽车停靠而停靠开关合上时，左头灯、右头灯、左尾灯、右尾灯按频率为30Hz的高频闪烁。综上所述，在各种操作动作时，信号灯应输出的信号见表9-1。表9-1 汽车驾驶操纵与信号驾 驶 操 作输 出 信 号仪表板左转弯灯仪表板右转弯灯左头灯右头灯左尾灯右尾灯左转弯（合上左转开关）闪烁闪烁闪烁右转弯（合上右转开关）闪烁闪烁闪烁合紧急开关闪烁闪烁闪烁闪烁闪烁闪烁刹车（合上刹车开关）亮亮左转弯时刹车闪烁闪烁闪烁亮右转弯时刹车闪烁闪烁亮闪烁刹车，并合紧急开关闪烁闪烁闪烁闪烁亮亮左转弯时刹车，并合紧急开关闪烁闪烁闪烁闪烁闪烁亮右转弯时刹车，并合紧急开关闪烁闪烁闪烁闪烁亮闪烁停靠（合停靠开关）30Hz闪烁30Hz闪烁30Hz闪烁30Hz闪烁图9-1 汽车操纵信号灯的相应数字逻辑电路二、硬件设计根据表9-1，可画出实现这汽车操纵信号灯的相应数字逻辑电路，见图9-1。我们用MCS-51系列单片机，同样可实现： 图9-1的功能； 产生所需的低频（1Hz）与高频（30Hz）闪烁信号； 有一定的故障监控性能，以提高系统的可靠性。1Hz、30Hz闪烁信号的产生可由单片机内部的定时器解决。图9-2是汽车驾驶操纵信号单片机控制后的硬件原理图。图9-2 汽车操纵信号灯单片机控制系统原理图由图9-2可见，各种驾驶操作的信号自P3口送入单片机，而使信号灯点亮的输出信号则自P1口输出。图中的晶体管是输出驱动级。图的下部是故障监控电路。在P1.0P1.5共6路输出中，如轮流使1路的晶体管断开（Pl口相应引脚输出低电平）。这1路的信号灯将熄灭，而其他5路的晶体管接通（P1口引脚送来高电平），相应的信号灯点亮，则在正常情况下，信号灯熄灭的那路将使P1.7呈现低电平；要是P1.7出现高电平，可说明当前这1路有了故障。另外，如使6路的晶体管全部接通（P1口引脚送来高电平），在正常情况下，P1.7应呈高电平；要是P1.7出现低电平，也说明信号线路存在故障。有故障时，通过软件应使P1.6输出高电平，以点亮故障信号灯报警。 有了单片机系统硬件，单片机控制系统要实现上述、三项功能还需软件编程。三、参考程序LJMP0030H；定时器/计数器0重装载MOVTH0 ，# F0H；保护现场PUSHPSWAJMPINTSUBMOVTL0 ，# 0；定时器/计数器0预置数MOVTH0 ，# F0H；同上MOVTMOD ，# 01000001B；定时器/计数器0工作方式1，定时器/计数器1未用MOV20H ，# 244；片内RAM20H单元作计数器，初值设定为244SETBET0；定时器/计数器0开中断SETBEA；开总中断SETBTR0；启动定时器/计数器0SJMP；等待INTSUB：DJNZ20H ，LAMP；片内RAM20H单元未减到0，转信号灯指示程序段MOV20H ，# 244；片内RAM20H单元已减到0，则该单元重装载MOVP1 ，# 3FH；使P1.0P1.5输出高电平，此起为故障监控程序段CLRP1.0JBP1.7 ，FAULTSETBP1.0CLRP1.2JBP1.7 ，FAULTSETBP1.2CLRP1.4JBP1.7 ，FAULTSETBP1.4CLRP1.1JBP1.7 ，FAULTSETBP1.1CLRP1.3JBP1.7 ，FAULTSETBP1.3CLRP1.5JBP1.7 ，FAULTSETBP1.5JBP1.7 ，LAMPFAULT：SETBP1.6；点亮故障信号灯LAMP：MOVC ，01H；此起为信号灯指示程序段ANLC ，00HORLC ，02H；以上3条使30Hz闪烁信号的占空比为62.5ANLC ，P3.2MOVPSW.1 ，C；30Hz闪烁信号暂存于PSW.1（PWS寄存器的这一位原未定义）MOV C ，P3.3ORLC ，P3.1ANLC ，07HMOVP1.2 ，C；仪表板左转弯灯闪烁MOV F0 ， C ORLC ，PSW.1MOVP1.0 ，C；左头灯闪烁MOVC ，P3.0ANLC ，P3.3ORLC ，F0ORLC ，PSW.1MOVP1.4 ，C；左尾灯亮或闪烁MOVC ，P3.4ORLC ，P3.1ANLC ，07HMOVP1.3 ，C；仪表板右转弯灯闪烁MOVF0 ，CORLC ，PSW.1MOVP1.1 ，C；右头灯闪烁MOVC ，P3.0ANLC ，P3.4ORLC ，F0ORLC ，PSW.1MOVP1.5 ，C；右尾灯亮或闪烁POPPSW；恢复现场RETIEND 程序说明：本程序的主程序部分只有8条指令。7条用于初始化：对定时器/计数器0预置数、设定定时器/计数器0的工作方式、设定片内RAMl20H单元的初值、开定时器/计数器0中断、启动定时器/计数器0、定时器/计数器中断等待。响应定时器/计数器0溢出中断后，转到相应的中断服务子程序：为定时器/计数器0重装载和保护现场后又转去INTUSB。自INTUB起，包含本例2个主要程序段：信号灯指示程序段和故障监控程序段。如1s时间未到，将只执行信号灯指示程序段，根据驾驶操作动作，如遇转弯、停靠等情形，将有信号灯闪烁或点亮（表9-1）。每逢1s时间到，则先执行故障监控程序段，对信号指示电路（图9-2）检查一遍，然后再执行信号灯指示程序段。 信号灯指示程序段和故障监控程序段都很简明，故说明从略，读者试结合图9-2与前面已述的故障检查办法自行读通。其中1Hz、30Hz闪烁信号的产生与占空比计算比较巧妙，有借鉴意义，后面将作专门剖析。lHz闪烁信号的产生与占空比：本例令定时器/计数器0工作于方式1，且预置以F000H，在12MHz晶振的情形下，每隔4 096s将溢出一次，另以片内RAM 20H单元为计数器，初值置为244，每逢定时器/计数器0溢出一次便减1；当减到0时，经历的时间 = 24 096s1s。在上述1s时间内，片内RAM20H单元最高使不为1的时间是127/244s ，为1s的时间是（244127）/244s = 177/244s，故自该位可得占空比接近50（实际48）的1Hz闪烁信号。9-2 单片机顺序控制在工业生产中，诸如冲压、注塑、制瓶、轻纺等都是一些断续的生产过程。其作业动作是按规定顺序进行的，对这种断续的有规律的作业动作进行控制称之为顺序控制。例如注塑生产的工艺过程大致为：合模注射加热开模卸件返回等。这种重复动作的顺序控制用单片机是不难实现的。下面以注塑生产为例说明单片机顺序控制的实现方法。图9-3 注塑控制电路假定以8255A作控制接口电路，由PB口提供控制码，因此B口应为输出方式（方式0）。控制电路如图9-3所示。其中：BL光电隔离，BF功率放大，CT电磁铁。注塑工序的控制码如表9-2所示。各工序的延续时间如表9-3所示。表9-2 注塑工序控制码表工 序PB7PB6PB5PB4PB3PB2PB1PB0控制码合模0000000101H注射0000001002H加热0000010004H开模0000100008H卸件0001000010H返回0010000020H表9-3 工序延续时间工 序合模注射加热开模卸件返回时间（s）0.54.5513.52.0求各工序延续时间的最大公约数，得0.5s，因此编写0.5s延时子程序供调用，假定延时子程序为DELAY。程序设计：MOVR0 ，# 0EBH；8255A控制口地址MOVA ，# 80H；B口工作方式0MOVXR0 ，AMOVR1，# 0E9H；B口地址LOOP：CLRAMOVXR1 ，A；清B口MOVA ，# 0lHMOVXR1 ，A；发合模命令MOVR7 ，# 01H；延时子程序调用次数LOOP1：MOVR2 ，# 37H；延时时间常数ACALLDELAY；调延时子程序DJNZR7 ，LOOPlMOVA ，# 02HMOVXR1 ，A；发注射命令MOVR7 ，# 09H；4.5s延时LOOP2：MOVR2 ，# 37H；延时时间常数ACALLDELAY；调延时子程序DJNZR7 ，LOOP2MOVA ，# 04HMOVXR1 ，A；发加热命令MOVR7 ，# 0AH；5s延时LOOP3：MOVR2 ，# 37H；延时时间常数ACALLDELAY；调延时子程序DJNZR7 ，LOOP3MOVA ，# 08HMOVXR1 ，A；发开模命令MOVR7 ，# 02H；ls延时LOOP4：MOVR2 ，# 37H；延时时间常数ACALLDELAY；调延时子程序DJNZR7 ，LOOP4MOVA ，# l0HMOVXR1 ，A；发卸件命令MOVR7 ，# 07H；3.5s延时LOOP5：MOVR2 ，# 37H；延时时间常数ACALLDELAY；调延时子程序DJNZR7 ，LOOP5MOVA ，# 20HMOVXR1 ，A；发返回命令MOVR7 ，# 04H；2s延时LOOP6：MOVR2 ，# 37H；延时时间常数ACALLDELAY；