基于單片機的工業(yè)順序控制系統(tǒng)設(shè)計

1、基于單片機的工業(yè)順序控制系統(tǒng)設(shè)計【設(shè)計題目】基于單片機的工業(yè)順序控制系統(tǒng)設(shè)計【設(shè)計要求】在工業(yè)控制過程，如沖壓、注塑、輕紡、制瓶等生產(chǎn)過程，都是一些斷續(xù)生產(chǎn)過程，按某種程序有規(guī)律地完成預(yù)定的動作，對這類斷續(xù)生產(chǎn)過程的控制稱順序控制，例如注塑機工藝過程大致按“合模注射延時開模產(chǎn)伸產(chǎn)退”順序動作，用單片機最容易實現(xiàn)這類過程的控制。要求如下：（1）單片機的P1.0P1.6模擬控制注塑機的七道工序，通過緩沖 器74LS240控制七只發(fā)光二極管的點亮，P1口輸出高電平有效信號，經(jīng)74LS240反向后驅(qū)動發(fā)光二極管(VL1VL7)，按VL1VL7順序先后分別亮17秒，依次循環(huán)。（2）P3.3用作外故障輸入

2、模擬端口，再P3.3口送“0”時，能不斷發(fā)出告警，P1.7口作為報警聲音輸出，經(jīng)功放驅(qū)動揚聲器。故障排除時，程序應(yīng)從剛才報警的那道工序繼續(xù)執(zhí)行?！驹O(shè)計過程】1.【方案設(shè)計】硬件：單片機可以實現(xiàn)時序控制、時間控制等，用單片機可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因此選擇單片機作為控制芯片。軟件：單片機晶振為12MHZ，一個單指令周期為12個機器周期，以此寫出延時17秒的匯編程序。單片機74LS240LED圖-1系統(tǒng)框圖2.【器件選擇】8031單片機、74LS240、9012晶體管、數(shù)碼管、揚聲器圖-2 74LS240管腳圖74LS240是一種芯片，對發(fā)光二極管起緩沖反相器的作用。圖-3 80

3、31管腳圖下面按其引腳功能分為四部分?jǐn)⑹鲞@40條引腳的功能。 1）、主電源引腳VCC和VSS VCC（40腳）接+5V電壓； VSS（20腳）接地。 2）、外接晶體引腳XTAL1和XTAL2 XTAL1（19腳）接外部晶體的一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部振蕩器時，對HMOS單片機，此引腳應(yīng)接地；對CHMOS單片機，此引腳作為驅(qū)動端。 XTAL2（18腳）接外晶體的另一端。在單片機內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時，對HMOS單片機，該引腳接外部振蕩器的信號，即把外部振蕩器的信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端；對

4、XHMOS，此引腳應(yīng)懸浮。 3）、控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP RST/VPD（9腳）當(dāng)振蕩器運行時，在此腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。推薦在此引腳與VSS引腳之間連接一個約8.2k的下拉電阻，與VCC引腳之間連接一個約10F的電容，以保證可靠地復(fù)位。 VCC掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保證內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)VCC主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍（5±0.5V）內(nèi)，VPD就向內(nèi)部RAM提供備用電源。 ALE/PROG（30腳）：當(dāng)訪問外部存貯器時，ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存

5、地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。然而要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。ALE端可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）8個LS型的TTL輸入電路。 對于EPROM單片機（如8751），在EPROM編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（PROG）。 PSEN（29腳）：此腳的輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。在從外部程序存儲器取指令（或常數(shù)）期間，每個機器周期兩次PSEN有效。但在此期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。PSEN同樣可以

6、驅(qū)動（吸收或輸出）8個LS型的TTL輸入。 EA/VPP（引腳）：當(dāng)EA端保持高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，但在PC（程序計數(shù)器）值超過0FFFH（對851/8751/80C51）或1FFFH（對8052）時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。當(dāng)EA保持低電平時，則只訪問外部程序存儲器，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。對于常用的8031來說，無內(nèi)部程序存儲器，所以EA腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲器。 對于EPROM型的單片機（如8751），在EPROM編程期間，此引腳也用于施加21V的編程電源（VPP）。 4）、輸入/輸出（I/O）引腳P0、P1、P2、P3（共32根） P0口（39

7、腳至32腳）：是雙向8位三態(tài)I/O口，在外接存儲器時，與地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動8個LS型的TTL負(fù)載。 P1口（1腳至8腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O口。由于這種接口輸出沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向I/O口。P1口能驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負(fù)載。對8052、8032，P1.0引腳的第二功能為T2定時/計數(shù)器的外部輸入，P1.1引腳的第二功能為T2EX捕捉、重裝觸發(fā)，即T2的外部控制端。對EPROM編程和程序驗證時，它接收低8位地址。 P2口（21腳至28腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O口。在訪問外部存儲器時，它可以作為擴展電路高8位地址總線送

8、出高8位地址。在對EPROM編程和程序驗證期間，它接收高8位地址。P2可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負(fù)載。 P3口（10腳至17腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O口，在MCS-51中，這8個引腳還用于專門功能，是復(fù)用雙功能口。P3能驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負(fù)載。 作為第一功能使用時，就作為普通I/O口用，功能和操作方法與P1口相同。 作為第二功能使用時，各引腳的定義如表所示。 值得強調(diào)的是，P3口的每一條引腳均可獨立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。 表 P3各口線的第二功能定義 口線 引腳 第二功能 P3.0 10 RXD（串行輸入口） P3.1 11 TXD（串行輸出

9、口） P3.2 12 INT0（外部中斷0） P3.3 13 INT1（外部中斷1） P3.4 14 T0（定時器0外部輸入） P3.5 15 T1（定時器1外部輸入） P3.6 16 WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖） P3.7 17 RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖） 3.【軟件設(shè)計】恢復(fù)現(xiàn)場故障清除了嗎？返回報 警保護現(xiàn)場關(guān)輸出中斷服務(wù)子程序：YN1）.實驗流程圖主程序：開始 · · · 中斷、P1口、P3口初始化P1口全低工序2延時工序1延時等開工工序7延時 · · · ·圖-3 程序框圖2）.實驗源程序ORG 0013H LJ

10、MP HA2S3 ORG 0580H HA2S:MOV P1,#07FH ORL P3,#00HHA2S1:JNB P3.4,HA2S1 ORL IE,#84H ORL IP,#04H MOV PSW,#00H MOV SP,#53HHA2S2:MOV P1,#01H ACALL DELAY1 MOV P1,#02H ACALL DELAY2 MOV P1,#04HACALL DELAY3MOV P1,#08HACALL DELAY4MOV P1,#10HACALL DELAY5MOV P1,#20HACALL DELAY6MOV P1,#40HACALL DELAY7SJMP HA2S2HA

11、2S3:MOV B,R2HA2S4:MOV P1,#07FHMOV 20H,#0A0HHA2S5:SETB P1.7ACALL HA2S6CLR P1.7ACALL HA2S6DJNZ 20H,HA2S5CLR P1.7ACALL HA2S6JNB P3.2,HA2S4MOV R2,BRETIHA2S6:MOV R2,#10D0：MOV R5，#125D1：MOV R6，#2D2：DJNZ R6，D2 DJNZ R5，D1 DJNZ R4，D0RETDELAY1：MOV R4，#20D10：MOV R5，#125D11：MOV R6，#200D12：DJNZ R6，#D12 DJNZ R5，D

12、11 DJNZ R4，D10 RETDELAY2： MOV R4，#40 D20：MOV R5，#125 D21：MOV R6，#200 D22：DJNZ R6，D22 DJNZ R5，D21 DJNZ R4,D20 RETDELAY3： MOV R4，#60 D30：MOV R5，#125 D31：MOV R6，#200 D32：DJNZ R6，D32 DJNZ R5，D31 DJNZ R4,D30 RETDELAY4： MOV R4，#80 D40：MOV R5，#125 D41：MOV R6，#200 D42：DJNZ R6，D42 DJNZ R5，D41 DJNZ R4,D40 RET

13、DELAY5： MOV R4，#100 D50：MOV R5，#125 D51：MOV R6，#200 D52：DJNZ R6，D52 DJNZ R5，D51 DJNZ R4,D50 RETDELAY6： MOV R4，#120 D60：MOV R5，#125 D61：MOV R6，#200 D62：DJNZ R6，D62 DJNZ R5，D61 DJNZ R4,D60 RETDELAY7： MOV R4，#140 D70：MOV R5，#125 D71：MOV R6，#200 D72：DJNZ R6，D72 DJNZ R5，D71 DJNZ R4,D70 RETEND【安裝調(diào)試】1、P3.4

14、連K1，P3.3連K2，P1.0P1.6分別連到L1L7，P1.7連SIN（電子音響輸入端）。2、K1開關(guān)撥在上面，K2撥在上面。3、 用連續(xù)方式從起始地址0580H開始運行程序（輸入0580后按EXEC鍵），此時應(yīng)在等待開工狀態(tài)。4、K1撥至下面（顯低電平），各道工序應(yīng)正常運行。5、K2撥至下面（低電平），應(yīng)有聲音報警（人為設(shè)置故障）。6、K2撥至上面（高電平），即排除故障，程序應(yīng)從剛才報警的那道工序繼續(xù)執(zhí)行?！倦娐钒惭b】 圖-4 系統(tǒng)電路圖【系統(tǒng)調(diào)試】調(diào)試環(huán)境（儀器）DVCC實驗箱，計算機，導(dǎo)線若干。調(diào)試方法按圖連接好線路，K1撥至下面（顯低電平），各道工序應(yīng)正常運行，可以看到VL1VL7

15、依次按照17秒分別亮起后熄滅，循環(huán)反復(fù)。若K2撥至下面（低電平），應(yīng)有聲音報警（人為設(shè)置故障）。K2撥至上面（高電平），即排除故障，程序應(yīng)從剛才報警的那道工序繼續(xù)，則設(shè)計實驗成功。【結(jié)果分析】實驗中延時的時間的計算為：DELAY1t=20*125*200*12*2/12000000=1S;分別代表的含義為：20、125、200是循環(huán)的次數(shù)相乘，12代表一個指令周期為12個機器周期，2代表該指令周期為雙指令周期，12000000表示晶振的頻率，也是機器周期。在實驗中可以觀察到VL1VL7依次按照1秒間隔循環(huán)亮起。在故障出現(xiàn)時能夠保護現(xiàn)場，待故障消除后從現(xiàn)場又開始循環(huán)?！驹O(shè)計總結(jié)】經(jīng)過將近一周的單片機課程設(shè)計，終于完成了工業(yè)順序控制的設(shè)計，本次設(shè)計過程，真的讓我長進了很多，單片機課程設(shè)計重點就在于軟件算法的設(shè)計，需要有很巧妙的程序算法，此次在軟件上是花費時間最多的，我們上網(wǎng)找資料，上圖書館，盡可能的了解有關(guān)于工業(yè)順序控制這方面的知識。通過這次課程設(shè)計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我