中断(工业顺序控制)设计硬件实习报告.doc

设计任务书课题名称中断（工业顺序控制）设计设计目的1. 掌握PROTEL的使用；2. 掌握电路设计的一般方法；3. 掌握电路仿真的过程；4. 掌握硬件设计及焊接方法；5. 提高查阅资料的能力和撰写论文报告的能力；6. 提高分析问题、解决问题的能力。实验环境1. 微型电子计算机（PC）；2. 安装Windows XP操作系统，Protel 99 SE软件3. 安装Proteus、Multisim等硬件仿真软件任务要求1. 查阅有关资料；2. 使用PROTEL绘制电路原理图；3. 在实验电路板上焊接电路；4. 编程、调试；5. 撰写2000字的实践报告，并附电路原理图、软件流程图以及软件。工作进度计划序号起止日期工 作 内 容12011.06.062011.06.06在预设计的基础上，进一步查阅资料，完善设计方案。22011.06.072011.06.08设计总体方案，构建、绘制流程框图，编写代码，上机调试。32011.06.082011.06.09测试程序，完善功能，撰写设计报告。42011.06.092011.06.10参加答辩，根据教师反馈意见，修改、完善设计报告。指导教师（签章）： 2011 年 6 月 06 日 摘要中断（Interrupt）是一种被广泛使用的计算机技术。中断技术实质上是一种资源共享技术，是解决资源竞争的有效方法，最终实现多项任务共享一个资源。而中断系统又叫作中断管理系统，其功能是使处理机对外界异步事件具有处理能力。单片机所具有的复杂实时控制功能与中断技术是密不可分的，面对控制对象随机发出的中断请求，单片机需要作出快速的响应并及时处理，以使被控对象保持在最佳的工作状态，达到控制的效果。所以说中断技术在生活中的应用是相当重要的。本次设计是中断在工业顺序控制中的应用，在设计过程中通过中断来实现二极管循环亮灯以及故障报警等功能。通过汇编语言，仿真模拟软件，Protel 99 SE等多种软件来完成的。本次设计结果与要求相符，总体来说还是相当成功的。关键词：中断；工业顺序控制；汇编；仿真 目录1 课题综述11.1课题的来源11.2课题的意义11.3预期的目标11.4面对的问题11.5解决的技术12 系统分析22.1涉及的基础知识22.2 89C51单片机引脚图及引脚功能介绍22.3解决问题的思路32.4总体方案32.5设计原理图43 系统设计53.1硬件设计53.2软件设计53.3元件清单53.4电路板PCB图63.4硬件焊接图74 代码编写75 运行与测试9总结10致谢11参考文献12Linux System Administration课程设计报告1 课题综述1.1课题的来源中断（Interrupt）是一种被广泛使用的计算机技术。中断技术实质上是一种资源共享技术，是解决资源竞争的有效方法，最终实现多项任务共享一个资源。而中断系统又叫作中断管理系统，其功能是使处理机对外界异步事件具有处理能力。本次设计是中断在工业顺序控制中的应用，主要目的是为了让我们了解中断在生活中的应用并且让我们对知识的学习和巩固有进一步的加深。1.2课题的意义这次课程设计是为了通过对中断（工业顺序控制）的设计加强学生团队配合的能力和创造力；综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力。能够让学生深入真是的体会到所学的理论知识和实践相结合的过程。找出自身的不足并加以改正。1.3预期的目标用单片机的P1P7做输出口接八只发光二极管，用两个外部中断控制运行和模拟故障，编写程序，使发光二极管循环点亮模拟顺序控制，有故障时使P7发光点亮报警。1.4面对的问题这次课程设计是通过89C51位单片机实现。但面对的问题却是两方面的：一个是软件的设计，也就是使发光二极管循环亮灯和故障报警控制功能的程序编辑；另一个是硬件的设计，需要我们自己连接、焊接电路板。而更为严峻的就是设计的最后还要将软硬件相结合。首先我们需要通过protel将设计的实物的电路图画出来，再根据电路图连接实物电路。1.5解决的技术软件编辑技术，我们需要灵活的掌握汇编语言并合理有效的利用汇编语言编程实现我们预期的软件功能；硬件焊接技术，我们要能够熟练的使用电烙铁，将我们在软件中设计好的电路图焊接成实物电路板。2 系统分析2.1涉及的基础知识中断：使处理机对外界异步事件具有处理能力。89C51单片机指令系统：规定89C51单片机内操作的语句或命令。电路焊接：制造电子产品的重要手段。2.2 89C51单片机引脚图及引脚功能介绍本次实习的中断功能就是基于89C51单片机的基础上实现的，首先来简单认识一下，它的引脚如图2-1所示：图2-1 89C51引脚示意图单片机89C51的39个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。1.电源:（1）VCC：芯片电源，接+5V；（2）VSS：接地端；2.时钟:XTAL1、XTAL2 ：晶体振荡电路反相输入端和输出端。3.控制线:控制线共有4根，（1）ALE/PROG：地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。（2） PSEN:外ROM读选通信号。（3）RST/VPD:复位/备用电源。RST（Reset）功能：复位信号输入端。VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。（4）EA/Vpp：内外ROM选择/片内EPROM编程电源。EA功能：内外ROM选择端。Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。4.I/O线89C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。2.3解决问题的思路实现编程中使用循环移位法来实现亮灯的程序，通过增加亮灯程序中循环的次数来保证亮灯的时间不是太快以至于难以观察。通过调用中断来解决出现故障时的亮灯方式以及鸣喇叭的控制等。2.4总体方案89C51的P1.0-P1.6控制控制发光二极管的闪烁，为低电平有效，设定每道工序时间转换为延时，P3、P4为开工启动开关，高电平启动。P3.3为外部故障输入模拟开关，低电平报警，P1.7为报警声音输出，低电平有效。其主程序的流程图如图2-2，中断服务子程序的流程图如图2-3。 图 2-2 主程序流程图 图 2-3 中断服务子程序2.5设计原理图图 2-4 设计原理图3 系统设计3.1硬件设计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。按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统及典型系统等。89C51单片机是本次课程设计运用的主要原件。中断设计是用一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个系统。3.2软件设计本次课程设计的系统由硬件和软件组成，在硬件原理图搭建完成上电之后，我们还不能看到二极管循环亮灯的现象，我们还需要编写程序控制单片机管脚电平的高低变化，来实现发光二极管的一亮一灭。软件编程是本次课程设计的重点和难点。我们编程实现二极管亮灯的方法是循环移位法，循环移位法是采用循环程序结构进行编程。我们在程序一开始就给P1口送一个数，这个数本身就让P1.0先低，其他位为高，然后延时一段时间，再让这个数据向高位移动，然后再输出至P1口，这样就实现亮灯循环的效果了。另外，就是报警程序中对于蜂鸣器工作时高低电平的控制以及第七个信号灯亮灯的控制。由于蜂鸣器的一端接电源，则其运作时是需要低电平，而二极管运作也是需要一个低电平，我们只需要在启动报警程序的时候给其赋予低电平即可正常工作。3.3元件清单表3-1 元件清单名称型号数量电阻2208电阻4k2电阻2k1电阻1k2单片机89C511晶振12MHz1发光二极管8PNP1蜂鸣器1开关3电容30pF2有极性电容10uF13.4电路板PCB图图 3-1 电路板PCB图3.4硬件焊接图图 3-2 硬件焊接图4 代码编写ORG 0000HLJMP main ;复位后转向主程序ORG 0013HLJMP intrp1 ;转向外部中断1服务程序ORG 0120Hmain:MOV IE,#85H ;中断允许控制寄存器IE=10000101,开中断，允许外部中断1MOV TCON,#80H ; 01000000WAIT: SETB P3.2; ;将P3.2口置高电平JB P3.2,WAIT ;当P3.2口输入低电平时执行下面代码MOV A,#7FH ;控制亮灯MOV R4,#5 ;将数值5赋给寄存器R4MOV R5,#3 ;将数值3赋给寄存器R5loop:CALL deply_mov ;执行deplaySJMP loop deply_mov:MOV P1,A NOPloop_nop1:NOPNOPloop_nop2:NOPNOPDJNZ R5,loop_nop2 ;R5不等0则执行loop_nop2，一共执行3次DJNZ R4,loop_nop1 ;R4不等0则执行loop_nop1，一共执行5次RL ARETintrp1:MOV P1,#0FFH ;灭灯CLR P1.6 ;点亮第七个灯CLR P2.0 ;鸣喇叭RETI END5 运行与测试使用软件编写程序，并保存为asm文件，经编译通过后生成Hex文件，使用Proteus进行软件仿真，将生成的Hex文件加载到仿真设计图中89C51芯片中去进行仿真。运行开始时发光二极管无变化，需要按下开关s1，这时会发现发光二极管会自下而上的依次闪烁，并且循环。此时软按下开关s2，发光二极管的亮灯情况会停止在由P1.6端口输出地第七个灯上，与此同时另一端的蜂鸣器会发出报警信息。当再次点击s2时示意故障排除后二极管会像开始的时候一样循环亮灯。仿真图如图5-1。测试结果和预期目的相符合，达到本次课程设计的要求。图 5-1 程序仿真图总结由于本次课程设计含括了软件和硬件知识，并让我切实体会到了中断在实际中的应用，所以在完成课程设计的同时也让我们了解到知识在生活中的重要性，还间接地反映了我们在软硬件设计和制作方面的不足。在这一周的设计过程中我从对原理图的设计、程序的编译、仿真到对电路板各元器件的连接和焊接等工作，让我充实的体会到了课程设计的乐趣。一些原理虽然看似简单，但做起来却是一个细致的工作，在看接的过程中对于三极管以及电阻导线的的连接、焊接工作，都是要细中再细，因为这些元器件的引脚距离都是比较近的，一旦将不该连接的引脚焊接到了一起，该元器件就会失它原来的工作效果，还很有可能将整个电路短路。另外，通过本次课程设计，我对Protel 99 SE软件的认识达到了一个新的层次，并且对于Proteus仿真软件的应用也有了质的飞跃。当然，在课程设计的过程中我也遇到了诸多的困难，一些是经过自己的摸索得到解决，一些是在同学和老师的帮助下理解运用，总之这是个不断学习，不断尝试，不断进步的过程，也是我们发挥我们想象力和创造力的过程，在这个过程中，不断地磨练自己的耐心，耐性，无论是理论还是现实都让我获益匪浅。通过这一周的设计让我深深的了解了我在软件、硬件方面的许多不足之处，对于今后的学习和工作都有了一次很好的借鉴经验