基于单片机的工业顺序控制系统设计

1、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“合模一注射一延时f开模一产伸f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凫，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顺序先后分别先7秒，依次循环。(2

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.7秒的汇编程序。图-1系统框图2 .【器件选择】9曲的祭统被蹲出际8031单片机、74LS240, 9012晶体管、数码管、扬声器SN74LS24QVo：禽 IY1 2M 1Y2 2A3

3、 1Y3 2 1Y4 2AI 后时 E FTH RT1RT 向加 旧 E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。P1. O P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7RST/VPD (RXDJP3. 0 (TXD)F3, 1 (IirT0)F3, 2 (IHTDP3. 3 (T0)P3. 4 (T1)P3. 5 <WR> P3. 6 CrD)P3. 7XT AL 2 XTAL1Vss803180518751543210 9876543213 3 3 3 3 3 222222222VccP0. O(ADO) PO

4、. 1 (ADI) PO. 2(AD2) PO. 3CAD3) PO. 4(AD4) PO. 5(AD5) PO. 6CAD6) PO. 7(AD7) EA/Vpp ALE/PKQG PSEHP2. 7(A15) P2. 6CA14) P2. 5CA13) P2.4CA12) P2. 3(A11) P2. 2(A10) P2. 1 (A9)P2. 0CA8)9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VSSVCC（40脚）接+5V电压；VSS（20脚）接地。2）、外接晶体引脚XTAL1和XTAL2XTAL1 （19脚）接外部晶体的一个引脚。

5、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. PSE和EA/VPPRST/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

6、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 UF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/PR0G （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

7、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） oPSEN（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PSE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。PSE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OFFFH （对851/8751/80C51）或

8、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） O4）、输入/输出（I/O）引脚PO、Pl、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

9、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 Do Pl 口能驱动（吸收或输出电流）4 个LS型的TTL负教。对8052、8032, P1. 0弓|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1

10、7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 INTO （外部中断 0）P3. 3 13 INT1 （外部中断 1）P3.4 14 T0 （定时器。外部输入）

11、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】1）.实验流程图主程序：中断服务子程序:9图-3程序框图2).实验源程序ORG 0013HLJMP HA2S3ORG 0580HHA2S: MOV P1,#O7FHORL P3, #00HHA2S1: JNB P3. 4, HA2S1ORL IE,#84HORL IP,#04HMOV PSW, #OOHMOV SP,#53HHA2S2: MOV P1,#O1HACALL DELAY1MOV Pl, #02HACALL DELAY2MOV Pl,

12、#04HACALL DELAY3MOV Pl, #08HACALL DELAY4MOV Pl, #1OHACALL DELAY5MOV Pl, #20HACALL DELAY6MOV Pl, #40HACALL DELAY7SJMP HA2S2HA2S3: MOV B, R2HA2S4: MOV Pl, #O7FHMOV 20H, #OAOHHA2S5: SETB Pl. 7ACALL HA2S6CLR Pl. 7ACALL HA2S6DJNZ 20H, HA2S5CLR Pl. 7ACALL HA2S6JNB P3. 2, HA2S4MOV R2, BRET IHA2S6: MOV R2,

13、#10DO： MOV R5, #125DI： MOV R6, #2D2： DJNZ R6, D2DJNZ R5, DIDJNZ R4, DORETDELAY1： MOV R4, #20DIO： MOV R5, #125Dll： MOV R6, #200D12： DJNZ R6, #D12DJNZ R5, DllDJNZ R4, DIORETDELAY2： MOV R4, #40D20： MOV R5, #125D21： MOV R6, #200D22： DJNZ R6, D22DJNZ R5, D21DJNZ R4, D20RETDELAY3： MOV R4, #60D30： MOV R5,

14、#125D31： MOV R6, #200D32： DJNZ R6, D32DJNZ R5, D31DJNZ R4, D30'冏紧线MRETDELAY4： MOV R4, #80D40： MOV R5, #125D41： MOV R6, #200D42： DJNZ R6, D42DJNZ R5, D41DJNZ R4, D40RETDELAY5： MOV R4, #100D50： MOV R5, #125D51： MOV R6, #200D52： DJNZ R6, D52DJNZ R5, D51DJNZ R4, D50RETDELAY6： MOV R4, #120D60： MOV R5

15、, #125D61： MOV R6, #200D62： DJNZ R6, D62DJNZ R5, D61DJNZ R4, D60RETDELAY7： MOV R4, #140D70： MOV R5, #125D71： MOV R6, #200D72： DJNZ R6, D72DJNZ R5, D71DJNZ R4, D70RETEND【安装调试】1、P3.4 连 KI, P3.3 连 K2, Pl. O-Pl. 6 分别连到 L1L7, Pl.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），

16、 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】JR1U1774LS240SINPL。.LI2PLL .L24PL2 .L36PL3 .L4WP3.4P3.2PL716" H 2143PL4 rL5 11PL5 TL6 13Pl.6 . L7 15Tg17图-4系统电路图oo CD3U112 3 42A2A2A2AlG2G12 3 4 12 3 4 Y Y V V Y Y Y Y1 1- I 1 2 2 2 29

17、 M-ItHvcc9 丁9【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 VLrVL7依次按照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】实验中延时的时间的计算为：DELAYlt=20*125*200*12*2/12000000=lS; 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，12000000表示晶振的频率， 也是机器周期。在实验中可以观察到VL1-VL7依次按照17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