基于单片机的彩灯控制系统设计

基于单片机的工业顺序控制系统设计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 0 P1 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 VL1 VL7 按 VL1 VL7 顺序先后分别亮 1 7 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 设计过程设计过程 1 1 方案设计方案设计 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 1 7 秒的汇编程序 单片机74LS240LED 图 1 系统框图 1 2 2 器件选择器件选择 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 2 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 10 F 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 3 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 4 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 3 软件设计软件设计 1 1 实验流程图实验流程图 图 3 程序框图 2 2 实验源程序实验源程序 ORG 0013H LJMP HA2S3 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 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 Y N 5 ORG 0580H HA2S MOV P1 07FH ORL P3 00H HA2S1 JNB P3 4 HA2S1 ORL IE 84H ORL IP 04H MOV PSW 00H MOV SP 53H HA2S2 MOV P1 01H ACALL DELAY1 MOV P1 02H ACALL DELAY2 MOV P1 04H ACALL DELAY3 MOV P1 08H ACALL DELAY4 MOV P1 10H ACALL DELAY5 MOV P1 20H ACALL DELAY6 MOV P1 40H ACALL DELAY7 SJMP HA2S2 HA2S3 MOV B R2 HA2S4 MOV P1 07FH MOV 20H 0A0H HA2S5 SETB P1 7 ACALL HA2S6 CLR P1 7 6 ACALL HA2S6 DJNZ 20H HA2S5 CLR P1 7 ACALL HA2S6 JNB P3 2 HA2S4 MOV R2 B RETI HA2S6 MOV R2 10 D0 MOV R5 125 D1 MOV R6 2 D2 DJNZ R6 D2 DJNZ R5 D1 DJNZ R4 D0 RET DELAY1 MOV R4 20 D10 MOV R5 125 D11 MOV R6 200 D12 DJNZ R6 D12 DJNZ R5 D11 DJNZ R4 D10 RET DELAY2 MOV R4 40 D20 MOV R5 125 D21 MOV R6 200 D22 DJNZ R6 D22 DJNZ R5 D21 DJNZ R4 D20 RET DELAY3 MOV R4 60 7 D30 MOV R5 125 D31 MOV R6 200 D32 DJNZ R6 D32 DJNZ R5 D31 DJNZ R4 D30 RET DELAY4 MOV R4 80 D40 MOV R5 125 D41 MOV R6 200 D42 DJNZ R6 D42 DJNZ R5 D41 DJNZ R4 D40 RET DELAY5 MOV R4 100 D50 MOV R5 125 D51 MOV R6 200 D52 DJNZ R6 D52 DJNZ R5 D51 DJNZ R4 D50 RET DELAY6 MOV R4 120 D60 MOV R5 125 D61 MOV R6 200 D62 DJNZ R6 D62 DJNZ R5 D61 DJNZ R4 D60 RET DELAY7 MOV R4 140 D70 MOV R5 125 8 D71 MOV R6 200 D72 DJNZ R6 D72 DJNZ R5 D71 DJNZ R4 D70 RET END 安装调试安装调试 1 P3 4 连 K1 P3 3 连 K2 P1 0 P1 6 分别连到 L1 L7 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 电路安装电路安装 9 图 4 系统电路图 系统调试系统调试 调试环境 仪器 调试环境 仪器 DVCC 实验箱 计算机 导线若干 调试方法调试方法 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 VL1 VL7 依次按照 1 7 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 10 在实验中可以观察到 VL1 VL7 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