自動加料機控制系統(tǒng)

PAGEword文檔可自由復(fù)制編輯中文摘要：本設(shè)計的由單片機控制的自動加料系統(tǒng)是與料斗式干燥機配套的加料系統(tǒng)。根據(jù)加料工藝要求，其工作原理是：先將真空管關(guān)閉，啟動電機，用低真空氣流將塑料樹脂粒子送入真空管，電機停轉(zhuǎn)，再將粒子排入料斗，如此循環(huán)。關(guān)鍵字：單片機，控制，電機，自動加料，系統(tǒng)英文關(guān)鍵字：single-chip,control,electricmachinery,system自動加料機控制系統(tǒng)引言自動加料機控制系統(tǒng)的工作原理及技術(shù)要求：本設(shè)計的由單片機控制的自動加料系統(tǒng)是與料斗式干燥機配套的加料系統(tǒng)。根據(jù)加料工藝要求，其工作原理是：先將真空管關(guān)閉，啟動電機，用低真空氣流將塑料樹脂粒子送入真空管，電機停轉(zhuǎn)，再將粒子排入料斗，如此循環(huán)。在設(shè)計的控制系統(tǒng)中，可用一個電機控制兩個加料生產(chǎn)線，由方向閥切換。兩個生產(chǎn)線既可單獨運行，也可同時運行。假如兩者同時運行，當(dāng)一生產(chǎn)線輸送結(jié)束后，判斷到另一個生產(chǎn)線排料已經(jīng)結(jié)束，那么，電機不停轉(zhuǎn)而方向閥換向，從而為另一個生產(chǎn)線送料。這樣可以發(fā)揮控制系統(tǒng)和電機的效率，從而實現(xiàn)供料自動化?？刂葡到y(tǒng)的控制器有單片機89C51和擴展電路組成，單片機控制繼電器，繼電器控制交流接觸器，又由接觸器控制電機等執(zhí)行機構(gòu)的運動。本控制系統(tǒng)可以根據(jù)送料工藝的需要，設(shè)置兩條生產(chǎn)線的輸送、排料、滿料、空料等參數(shù)值，也可裝載系統(tǒng)前次工藝參數(shù)值。系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)：用一臺電機控制兩條生產(chǎn)線要能檢測到滿料狀態(tài)，并顯示出輸送、排料、滿料時間時間誤差：0.1秒具有抗干擾能力二、總體設(shè)計主電路采用AT89C51，由于AT89C51內(nèi)含4KB容量，因此在設(shè)計中不需要外擴ROM。硬件電路主要有LED顯示電路、鍵盤接受電路、繼電器控制電路、EEPROM外部存儲器擴展電路，以及看門狗MAX813L等組成。電路原理框圖如圖所示：三、分類介紹1.單片機的選擇20世紀(jì)80年代以來，單片機的發(fā)展非常迅速，就通用單片機而言，世界上一些著名的計算機廠家已投放市場的產(chǎn)品就有50多個系列，數(shù)百個品種。目前世界上較為著名的8位單片機的生產(chǎn)廠家和主要機型如下：美國Intel公司：MCS—51系列及其增強型系列美國Motorola公司：6801系列和6805系列美國Atmel公司：89C51等單片機美國Zilog公司：Z8系列及SUPER8美國Fairchild公司：F8系列和3870系列美國Rockwell公司：6500/1系列美國TI（德克薩司儀器儀表）公司：TMS7000系列NS（美國國家半導(dǎo)體）公司：NS8070系列等等。盡管單片機的品種很多，但是在我國使用最多的還是Intel公司的MCS—51系列單片機和美國Atmel公司的89C51單片機MCS—51系列單片機包括三個基本型8031、8051、87518031內(nèi)部包括一個8位CPU、128個字節(jié)RAM，21個特殊功能寄存器（SFR）、4個8位并行I/O口、1個全雙工串行口、2個16位定時器/計數(shù)器，但片內(nèi)無程序存儲器，需外擴EPROM芯片。比較麻煩，不予采用8051是在8031的基礎(chǔ)上，片內(nèi)集成有4KROM，作為程序存儲器，是一個程序不超過4K字節(jié)的小系統(tǒng)。ROM內(nèi)的程序是公司制作芯片時，代為用戶燒制的，出廠的8051都是含有特殊用途的單片機。所以8051適合與應(yīng)用在程序已定，且批量大的單片機產(chǎn)品中。也不予采用。8751是在8031基礎(chǔ)上，增加了4K字節(jié)的EPROM，它構(gòu)成了一個程序小于4KB的小系統(tǒng)。用戶可以將程序固化在EPROM中，可以反復(fù)修改程序。但其價格相對8031較貴。8031外擴一片4KBEPROM的就相當(dāng)與8751，它的最大優(yōu)點是價格低。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，能裝入片內(nèi)的外圍接口電路也可以是大規(guī)模的。也不予采用。AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4Kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ROM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元。功能強大AT89C51單片機可提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。此設(shè)計就采用AT89C51。2.物位傳感器的選擇物位是指貯存容器或工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備里的液體、粉粒壯固體、氣體之間的分界面位置，也可以是互不相溶的兩種液體間由于密度不等而形成的界面位置。根據(jù)具體用途分為液位、料位、界位傳感器或變送器。物位不僅是物料耗量或產(chǎn)量計量的參數(shù)，也是保證連續(xù)生產(chǎn)和設(shè)備安全的重要參數(shù)。特別是在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)規(guī)模大，速度高，且常有高溫、高壓、強腐蝕性或易燃易爆物料，對于物位的監(jiān)視和自動控制更是至關(guān)重要。物位測量可用于計算物料儲量。對于粉粒體，必須考慮到顆粒間有空隙，應(yīng)區(qū)分密度和容重。密度是指不含空隙的物料每單位體積的質(zhì)量，即通常的質(zhì)量密度，如果乘以重力加速度g，就成為重力密度r，簡稱為重度。容重是包含空隙在內(nèi)的每單位體積的重量v，也就是視在重度或宏觀重度，它總要比顆粒物質(zhì)本身的重度小，其差額決定于空隙率。而空隙率又取決與許多因素。例如顆粒形狀、尺寸的一致程度、是否受外力壓實、是否經(jīng)受過振動、有無黏結(jié)性等，所以粉粒體物料的體積儲量和質(zhì)量儲量之間不易精確換算，這是需要注意的。阻力式料位傳感器是指物料對機械運動所呈現(xiàn)的阻擋力。粉末顆粒狀物料比液態(tài)物質(zhì)流動性差，對運動物體有明顯的阻力，利用這一特點可構(gòu)成各種料位傳感器。音叉法：根據(jù)物料對振動中的音叉有無阻力探知料位是否到達或超過某高度，并發(fā)出通斷信號，這種原理不需要大幅度的機械運動，驅(qū)動功率小，機械結(jié)構(gòu)簡單、靈敏而可靠。音叉由彈性良好的金屬制成，本身具有確定的固有頻率，如外加交變力的頻率與其固有頻率一致，則叉體處于共振狀態(tài)。由于周圍空氣對振動的阻尼微弱，金屬內(nèi)部的能量損耗又很少，所以只需微小的驅(qū)動功率就能維持較強的振動。當(dāng)粉粒體物料觸及叉體之后，能量消耗在物料顆粒間的摩擦上，迫使振幅急劇衰減，音叉停振。為了給音叉提供交變的驅(qū)動力，利用放大電路對壓電元件施加交變電場，靠逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生機械力作用在叉體上。用另外一組壓電元件的正壓電效應(yīng)檢測振動，它把振動力為微弱的交變電信號。再由電子放大器和移相電路，把檢振元件的信號放大。經(jīng)過移相，施加到驅(qū)動元件上去，構(gòu)成閉環(huán)振蕩器。在這個閉環(huán)中，既有機械能也有電能，叉體是其中的一個環(huán)節(jié)，倘若受到物料阻尼難以振動，正反饋的幅值和相位都將明顯的改變，破壞了振蕩條件，就會停振。只要在放大電路的輸出端接以適當(dāng)?shù)钠骷?，不難得到開關(guān)信號。為了保護壓電元件免受物料損壞和粉塵污染，將驅(qū)動和檢振元件裝在叉體內(nèi)部，經(jīng)過金屬膜片傳遞振動。如果在容器的上下方都裝叉體，可以實現(xiàn)自動進料或自動出料的邏輯控制，或者把料位越限信號遠(yuǎn)傳到控制室。在控制室里的控制電路判斷料位是否越限，并按要求使被控的進出料設(shè)備啟停。并且叉體的制造和裝配良好時，音叉也可用于液體測量和控制。在測量時不需要大幅度的機械運動，驅(qū)動功率小，機械結(jié)構(gòu)簡單、靈敏而可靠。此設(shè)計選擇音叉法阻力式料位傳感器。3.存儲器擴展電路的選擇2864A是一種并行EEPROM，它的特點同上，但每頁有16字節(jié)，2864A與8051單片機的接口電路如下圖所示,2864A的片選端與高地址線P2．7連接，P2．7=0才能選中2864A，這種線選法決定了2864A對應(yīng)多組地址空間，即0000H~1FFFH,2000H~3FFFH,4000H~5FFFH,6000H~7FFFH,這8K字節(jié)存儲器可作為數(shù)據(jù)存儲器使用,但掉電后數(shù)據(jù)不丟失。2864A的四種工作方式：（1）維持方式：當(dāng)為高電平時，2864A進入低功耗維持狀態(tài)。此時，輸出線呈高阻狀態(tài)，芯片的電流從140mA下降至維持電流60mA。（2）讀方式：當(dāng)和均為低電平而為高電平時，內(nèi)部的數(shù)據(jù)緩沖器被打開，數(shù)據(jù)送上總線，此時，可進行讀操作。（3）寫方式：2864A提供了兩種數(shù)據(jù)寫入方式：頁寫入和字節(jié)寫入。頁寫入：為了提高寫入速度，2864A片內(nèi)設(shè)置了16字節(jié)的“頁緩沖器”，并將整個存儲器陣列劃分成512頁，每頁16個字節(jié)。頁的區(qū)分可由地址的高9位（A4~A12）來確定，地址線的低四位(A0~A3)用以選擇頁緩沖器中的16個地址單元之一。對2864A的寫操作可分為兩步來實現(xiàn)：第一步，在軟件控制下把數(shù)據(jù)寫入頁緩沖器，這部稱為頁裝載，與一般的靜態(tài)RAM寫操作是一樣的。第二步，在最后一個字節(jié)（即第16個字節(jié)）寫入到頁緩沖器后20ns自動開始，把頁緩沖器的內(nèi)容寫到EEPROM陣列中對應(yīng)的地址單元中，這一步成為頁存儲。寫方式時，為低電平，在下降沿，地址碼A0~A12被片內(nèi)鎖存器鎖存，在上升沿時數(shù)據(jù)被鎖存片內(nèi)還有一個字節(jié)裝載限時定時器，只要時間未到，數(shù)據(jù)可以隨機地寫入頁緩沖器。在連續(xù)向頁緩沖器寫入數(shù)據(jù)的過程中，不用擔(dān)心限時定時器會溢出，因為每當(dāng)下降沿時，限時定時器自動被復(fù)位并重新啟動計時。限時定時器要求寫入一個字節(jié)數(shù)據(jù)的操作時間須滿足；3μS<<20μS，這樣是正確完成對2864A頁面寫入操作的關(guān)鍵。當(dāng)一頁裝載完畢，不再有信號時，限時定時器將溢出，于是頁存儲操作隨即自動開始。首先把選中頁的內(nèi)容擦除，然后寫入的數(shù)據(jù)由頁緩沖器傳遞到EEPROM陣列中。字節(jié)寫入：字節(jié)寫入的過程與頁寫入的過程類似，不同之處在于僅寫入一個字節(jié)，限時定時器就溢出。（4）數(shù)據(jù)查詢方式：數(shù)據(jù)查詢是指用軟件來檢測寫操作中的頁存儲周期是否完成。在頁存儲期間，如對2864A執(zhí)行讀操作，那么讀出的是最后寫入的字節(jié)，若芯片的轉(zhuǎn)儲工作未完成，則讀出數(shù)據(jù)的最高位是原來寫入字節(jié)最高位的反碼。據(jù)此，CPU可判斷芯片的編程是否結(jié)束。如果讀出的數(shù)據(jù)與寫入的數(shù)據(jù)相同，表示芯片已完成編程，CPU可繼續(xù)向2864A裝載下一頁數(shù)據(jù)。并且編程起來比較簡單，所以此設(shè)計采用此方案。4．LED顯示電路選擇LED顯示器是由N個LED顯示塊拼接成N位LED顯示器。N個LED顯示塊有N跟位選線，根據(jù)顯示方式的不同，位選線和段選線的連接方法也各不相同，段選線控制顯示字符的字型，而位選線為各個LED顯示塊的公共端，它控制該LED顯示位的亮、暗。LED顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種顯示方式。四、主電路介紹1.主機電路核心器件介紹AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4Kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ROM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元。功能強大AT89C51單片機可提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。AT89C51主要性能參數(shù).與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容.4K字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲器.1000次擦寫周期.全靜態(tài)操作：0Hz24MHz.三級加密程序存儲器.128×8字節(jié)內(nèi)部RAM.32個可編程I/O口線.2個16位定時/計數(shù)器.6個中斷源.可編程串行UART通道.低功率空閑和掉電模式AT89C51功能特性概述AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/0口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可將至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。.P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時，P0接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。.P1口：P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉倒高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IILFlash編程和程序校驗期間，P1接收低8位地址。.P2口：P2口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVE@DPTR指令）時。P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX@RI指令）時，P2口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)總R2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。Flash編程或校驗時，P2亦接收高位地址和其他控制信號。.P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IILP3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：端口引腳第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2（外中斷0）P3,3（外中斷1）P3.4T0（定時/計數(shù)器0）P3.5T1（定時/計數(shù)器1）P3.6（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。.RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將單片機復(fù)位。.ALE/：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器。ALE仍一時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。但要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會被激活，此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE無效。.：程序存儲允許（）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，這兩次有效的信號不出現(xiàn)。.EA/VPP：外部訪問允許，欲使 CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H--FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需要注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。.XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。.XTAL2：振蕩器3放大器的輸出端。時鐘振蕩器AT89C51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路如圖：外接石英晶體（或陶瓷振蕩器）及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容C1、C2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低，振蕩器工作的穩(wěn)定性，起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，則推薦電容使用30pF10pF，而如使用陶瓷振蕩器建議選擇40pF10F。用戶也可以采用外部時鐘，采用時鐘的電路如圖。在這種情況下，外部時鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。由于外部時鐘信號是通過一個2分鐘觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。編程方法編程前，先設(shè)置好地址，數(shù)據(jù)及控制信號，編程單元的地址加在P1口和P2口的P2.0—P2.3(11位地址范圍為0000H—0FFFH)，數(shù)據(jù)從P0口輸入，引腳P2.6、P2.7和P3.6、P3.7的電平，PSEN為低電平，RST保持高電平，EA/Vpp引腳是編程電源的輸入端，按要求加上編程電壓，ALE/PROG引腳輸入編程脈沖（負(fù)脈沖）。編程時，可采用4—20MHz的時鐘振蕩器，AT89C51編程方法如下：在地址線上加上要編程單元的地址信號。在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。激活相應(yīng)的控制信號。在高電壓編程方式時，將/EA/Vpp端加上+12V編程電壓。每對Flash存儲陣列寫入一個字節(jié)或每寫入一個程序加密位，加上一個ALE/PROG編程脈沖。改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，重復(fù)1—5步驟，直到全部文件編程結(jié)束。每個字節(jié)寫入周期是自身定時的，通常約為1.5ms數(shù)據(jù)查詢AT89C51單片機用數(shù)據(jù)查詢方式來檢測一個寫周期是否結(jié)束，在一個寫周期中，如需讀取最后寫入的那個字節(jié)，則讀出的數(shù)據(jù)的最高位（P0.7）是原來寫入字節(jié)最高的反碼，寫周期完成后，有效的數(shù)據(jù)就會出現(xiàn)在所有輸出端上，此時，可進入下一個字節(jié)的寫周期，寫周期開始后，可在任意時刻進行數(shù)據(jù)查詢。Ready/Busy：字節(jié)編程的進度可通過RDY/BSY輸出信號監(jiān)測，編程期間，ALE變成高電平“H”后P3.4端電平被拉低，表示正在編程狀態(tài)。編程完成后。P3.4變?yōu)楦唠娖奖硎緶?zhǔn)備就緒狀態(tài)。程序校驗及芯片擦除如果加密位LB1、LB2沒有進行編程，則代碼數(shù)據(jù)可通過地址和數(shù)據(jù)線讀回原編寫的數(shù)據(jù)。采用下圖電路。程序存儲器的地址由P1和P2口的P2.0-P2.3輸入，數(shù)據(jù)有P0口讀出，P2.6、P2.7和P3.6、P3.7的控制信號保持低電平，ALE、和RST保持高電平。校驗時P0口須接上10K左右的上拉電阻。加密位不可直接校驗，加密位的校驗可通過對存儲器的校驗和寫入狀態(tài)來驗證。利用控制信號的正確組合并保持ALE/引腳10ms的低電平脈沖寬度即可將PEROM陣列（4k字節(jié)）和三個加密位整片擦除，代碼陣列在片擦除操作中將任何非空單元寫入“1”，這步驟需再編程之前進行。讀片內(nèi)簽名字節(jié)及編程接口AT89C51單片機內(nèi)有3個簽名字節(jié)，地址為030H、031H和032H。用于聲明該器件的廠商、型號和編程電壓。讀簽名字節(jié)的過程和單元030H、031H和032H的正常校驗相仿，只需將P3.6、P3.7保持低電平，返回值意義如下：（030H）=1EH聲明產(chǎn)品由ATMEL公式制造。（031H）=51H聲明為AT89C51單片機。（032H）=FFH聲明為12V編程電壓。（032H）=05H聲明為5V編程電壓。編程接口：采用控制信號的正確組合可對Flash閃速存儲陣裂中的每一代碼字節(jié)進行寫入和存儲器的整片擦除，寫操作周期是自身定時的，初始化后它將自動定時到操作完成。顯示電路在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼和某些字母，使用LED數(shù)碼管是一種較好的選擇。LED數(shù)碼管顯示清晰、成本低廉、配置靈活，與單片機接口簡單易行。LED數(shù)碼管是由發(fā)光二極管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件，其中七只發(fā)光二極管分別對應(yīng)a～g筆端構(gòu)成“日”字形，另一只發(fā)光二極管Dp作為小數(shù)點。因此這種LED顯示器稱為七段數(shù)碼管或八段數(shù)碼管。如圖所示：LED數(shù)碼管按電路中的連接方式可分為共陰型和共陽型兩大類，共陽型是將各段發(fā)光二極管的正極連在一起，作為公共端COM，公共端COM接高電平，a～g、Dp各筆段通過限流電阻接控制端。某筆段控制端低電平時，該筆段發(fā)光，高電平時不發(fā)光。控制某幾段筆端發(fā)光，就能顯示出某個數(shù)碼或字符。共陰型是將各段發(fā)光二極管的負(fù)極連在一起，作為公共端COM接地，某筆段通過限流電阻接高電平時發(fā)光。在自動加料機控制系統(tǒng)中運行是要顯示輸送、排料、滿料、空料時間，有時間切換鍵和標(biāo)志哪條生產(chǎn)線的發(fā)光二極管表示，顯示的位數(shù)少，所以就采用靜態(tài)顯示的方式。LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時，各位的共陰極（或共陽極）連接在一起并接地（或+5V）；每位的段選線（a~dp）分別與一個8位的鎖存器輸出相連。所以稱為靜態(tài)顯示。各個LED的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個字符為止。也正因此如此，靜態(tài)顯示器的亮度都較高。這種顯示方式接口編程容易。若用I/O接口，則要占用4個8位I/O口，若用鎖存器接口，則要用4片74LS373芯片。如果顯示器位數(shù)增多，則靜態(tài)顯示方式便無法適應(yīng)。在設(shè)計中，LED顯示電路采用74LS377驅(qū)動器和MC14511B譯碼器控制LED數(shù)碼管。74LS377芯片介紹.D0～D7：8個信號輸入端。.Q0～Q7：8個信號輸出端。.CLK：時鐘信號輸入端。.：鎖存允許信號。當(dāng)=0時，CLK端的上跳變將把8位D輸入端的數(shù)據(jù)打入8位鎖存器。74LS377真值表CLKDQ1XXQ00↑110↑00X0XQ0MC14511B芯片介紹.A～D：四個信號輸入端。.a～g：七個信號輸出端。.LT、BI：接地。.LE：接電源LED接口電路LED顯示電路采用74LS377驅(qū)動器和MC14511B譯碼器控制LED數(shù)碼管。兩個LED顯示一條生產(chǎn)線一個工作過程的秒數(shù)。兩片MC14511B把P0口的高四位和低四位譯碼成十進制控制LED顯示。電路圖如下：繼電器控制電路在電氣控制領(lǐng)域或產(chǎn)品中，凡是需要邏輯控制的場合，幾乎都需要使用繼電器，從家用電器到工農(nóng)業(yè)應(yīng)用，甚至國民經(jīng)濟各個部門，可謂無所不見。繼電器是一種利用各種物理量的變化，將電量或非電量信號轉(zhuǎn)化為電磁力（有觸頭式）或使輸出狀態(tài)發(fā)生階躍變化（無觸頭式），從而通過其觸頭或突變量促使在同一電路或另一電路中的其它器件或裝置動作的一種控制元件。根據(jù)轉(zhuǎn)化的物理量的不同，可以構(gòu)成各種各樣的不同功能的繼電器，以用于各種控制電路中進行信號傳遞、放大、轉(zhuǎn)換、聯(lián)鎖等，從而控制主電路和輔助電路中的器件或設(shè)備按預(yù)定的動作程序進行工作，實現(xiàn)自動控制和保護的目的。被轉(zhuǎn)化或施加于繼電器的電量或非電量稱為繼電器的激勵量，當(dāng)繼電器被激勵，從一個起始位置達到預(yù)定的工作位置，并完成電路的切換動作，稱為繼電器的工作特性，包括吸合。不吸合，保持與釋放狀態(tài)。當(dāng)輸入量變化到高于它的吸合值或低于它的釋放值時，繼電器動作，對于有觸頭式繼電器其觸頭閉合或斷開，對于無觸頭式繼電器起輸出發(fā)生階躍變化，以此提供一定的邏輯變量。自動加料機是把塑料粒子送到一個真空管，在輸送時真空管關(guān)閉合，排料時真空管需要打開，將粒子送到排料漏斗。本設(shè)計共需2個繼電器控制交流接觸器，一個接帶動生產(chǎn)的電動機。另一個為控制工作方向的方向閥。經(jīng)考慮采用4123無極12V直流控制24V的交流繼電器，并利用光耦合器件P521和MCU隔開。89C51的P1初始值為0FFH，所以加一個74LS04反相器使得繼電器初始不產(chǎn)生閉合，使用MC1413為無源驅(qū)動器，IN4007組成繼電器的續(xù)流二極管。電路圖如下：鍵盤及顯示電路：鍵盤在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中能實現(xiàn)向單片機輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干擾單片機的主要手段。本設(shè)計采用8255A為I/O擴展。外部存儲器擴展電路自動加料機存在兩條生產(chǎn)線的輸送、排料、滿料、空料，共8個設(shè)置的重要數(shù)據(jù)需要讀/寫，并且能夠提供掉點保護，所以就需要外闊程序存儲器。程序存儲器一般采用自讀存儲器，因為這種存儲器在電源關(guān)斷后，仍能保存程序，在系統(tǒng)上電后，CPU可取出這些指令予以重新執(zhí)行。只讀存儲器簡稱ROM。ROM中的信息一旦寫入之后，就不能隨意更改，特別是不能在程序運行的過程中寫入新的內(nèi)容，故稱之為只讀存儲器。向ROM中寫入信息叫做ROM編程。根據(jù)編程的方式不同，ROM分為以下幾種：（1）掩膜ROM是在制造過程中編程。因編程是以掩膜工藝實現(xiàn)的，因此稱為掩膜ROM。這種芯片存儲結(jié)構(gòu)簡單，集成度高，但由于掩膜工藝由于成本較高，因此只適合于大批量生產(chǎn)。（2）可編程ROM（PROM）PROM芯片出廠是并沒有任何程序信息，是由用戶用獨立的編程器寫入的，但PROM只能寫入一次，寫入內(nèi)容后，就不能在進行修改。（3）EPROMEPROM是用電信號編程，用紫外線擦除的只讀存儲器芯片。在芯片外殼上的中間位置有一個圓形窗口，通過這個窗口照射紫外線射就可擦除原有的信息。（4）E2PROM這是一種用電信號編程，也用電信號擦除的ROM芯片，對E2PROM的讀寫操作與RAM存儲器幾乎沒有什么差別，只是寫入的速度慢一些，但斷電后能夠保存信息。此設(shè)計采用外擴E2PROM的擴展方式。E2PROM是電擦除可編程自讀存儲器，其突出優(yōu)點是能夠在線擦除和改寫，無須像ERPOM那樣必須用紫外線照射才能擦徹，較新的E2PROM產(chǎn)品在寫入時能自動完成擦除，且不再需要專用的編程電源，可以直接使用單片機系統(tǒng)的+5V電源。常用的E2PROM芯片有2816/1816A，2817/2817A，2864A。本設(shè)計采用的是用2864A的擴展方式。2864A有四種工作方式：維持方式當(dāng)為高電平時，2864A進入低耗維持方式。此時，輸出線呈高阻態(tài)，芯片的電流從140mA降至維持電流60mA。讀方式當(dāng)和均為低電平而為高電平時，內(nèi)部的數(shù)據(jù)緩沖器被打開，數(shù)據(jù)送上總線，此時，可進行讀操作。寫方式2864A提供了兩種數(shù)據(jù)方式：字節(jié)寫入和頁寫入頁寫入：2864A片內(nèi)設(shè)置了16字節(jié)的“頁緩沖器”，并將整個存儲器陣列劃分成512頁，每頁16個字節(jié)。頁的區(qū)分可由地址的高9位來確定，地址線的低4位用以選擇頁緩沖器中的16個地址單元之一。寫方式時，為低電平，在下降沿，地址碼A0～A12被片內(nèi)鎖存器鎖存，在上升時數(shù)據(jù)被鎖存。片內(nèi)還有一個字節(jié)裝載限時定時器，只要時間未到，數(shù)據(jù)可以隨機地寫入頁緩沖器。在連續(xù)向頁緩沖器寫入數(shù)據(jù)的過程中，不用擔(dān)心限時定時器會益處，因為每當(dāng)下降沿時，限時定時器自動被復(fù)位并重新啟動計時。字節(jié)寫入：字節(jié)寫入的過程與頁寫入的過程類似，不同之處是僅寫入一個字節(jié)，限時定時器就溢出。數(shù)據(jù)查詢方式數(shù)據(jù)查詢是指用軟件來檢測寫操作中的頁存儲周期是否完成。在頁存儲期間，如對2864A執(zhí)行讀操作，那么讀出的是最后寫入的字節(jié)，若芯片的轉(zhuǎn)儲工作未完成，則讀出數(shù)據(jù)的最高位是原來寫入字節(jié)最高位的反碼。據(jù)此，CPU可判斷的編程是否結(jié)束。如果讀出的數(shù)據(jù)與寫入的數(shù)據(jù)相同，表示芯片已完成編程，CPU可繼續(xù)向2864A裝載下一頁數(shù)據(jù)。2864A與單片機接口時，2864A的片選端與高地址線P2.7連接，P2.7=0才能選中2864A，這種線選法決定了2864A對應(yīng)多組地址空間，即：0000H～1FFFFH，2000H～3FFFH，4000H～5FFFH，6000H～7FFFH。這8K字節(jié)存儲器可作為數(shù)據(jù)存儲器使用，但掉電后數(shù)據(jù)不丟失。2864A與AT89C51接口電路如圖：單片機由于受引腳數(shù)的限制，數(shù)據(jù)線和地址線是復(fù)用的，由P0口兼用。為了將它們分離出來，以便同單片機片外的擴展芯片正確的連接，需要在單片機外部增加地址鎖存器。我們這本設(shè)計中使用74LS373。74LS373是一種帶有三態(tài)門的8D鎖存器，其引腳如圖所示圖3.6.1鎖存器74LS373的引腳其引腳的功能如下：D7～D0：8位數(shù)據(jù)輸入線Q7～Q0：8位數(shù)據(jù)輸出線G：數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號，高電平有效。當(dāng)該信號為高電平的時候，外部數(shù)據(jù)選通到內(nèi)部鎖存器，負(fù)跳變時，數(shù)據(jù)鎖存到鎖存器中。：數(shù)據(jù)輸出允許信號，低電平有效。當(dāng)該信號為低電平的時候，三態(tài)門打開，鎖存器中數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)輸出線。當(dāng)該信號為高電平的時候，輸出線為高阻態(tài)。74LS373的功能表見表GDQ0111010000×不變1××高阻態(tài)連接電路圖：看門狗MAX813L電路：幾乎所有的單片機都需要復(fù)位電路，對復(fù)位電路的基本要求是：在單片機上電時能可靠復(fù)位，在下電時能防止程序亂飛導(dǎo)致EPROM中的數(shù)據(jù)被修改；另外，單片機系統(tǒng)在工作時，由于干擾等各種因素的影響，有可能出現(xiàn)死機現(xiàn)象導(dǎo)致單片機系統(tǒng)無法正常工作，為了克服這一現(xiàn)象，除了充分利用單片機本身的看門狗定時器(有些單片機無看門狗定時器)外，還需外加看門狗電路；除此以外，有些單片機系統(tǒng)還要求在掉電瞬間單片機能將重要數(shù)據(jù)保存下來，因掉電的發(fā)生往往是根隨機的，因而此類單片機系統(tǒng)需要電源監(jiān)控電路，在掉電剛發(fā)生時能告知單片機。MAXIM公司推出的MAX813L剛好能滿足這些要求，下面具體介紹該芯片的性能特點及使用方法。MAX813L有雙列直插和貼片兩種封裝形式，其雙列直插如圖所示，引腳功能如下：第①腳為手動復(fù)位輸入，低電平有效；第②、②腳分別為電源和地；第④腳為電源故障輸入；第⑤腳為電源故障輸出；第⑥腳為看門狗輸入，第⑦腳為復(fù)位輸出，第⑧腳為看門狗輸出。MAX813L的性能特點：MAX813L的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖所示，具有以下主要性能特點：由圖可知該芯片具有以下主要性能特點：(1)復(fù)位輸出。系統(tǒng)上電、掉電以及供電電壓降低時，第⑦腳產(chǎn)生復(fù)位輸出，復(fù)位脈沖寬度的典型值為200ms，高電平有效，復(fù)位門限的典型值為4.65V。(2)看門狗電路輸出。如果在1.6s內(nèi)沒有觸發(fā)該電路(即第⑥腳無脈沖輸入)，則第⑧腳輸出一個低電平信號。(3)手動復(fù)位輸入，低電平有效，即第①腳輸入一個低電平，則第⑦腳產(chǎn)生復(fù)位輸出。(4)1.25V門限值檢測器，第④腳為輸入，第⑤腳為輸出。當(dāng)?shù)冖苣_電壓低于1.25V時，第⑤腳輸出一個低電平信號。MAX813L的典型應(yīng)用電路：MAX813L的典型應(yīng)用電路如圖所示。圖中單片機以AT89C51為例，MAX813L的第①腳與第⑧腳相連。第⑦腳接單片機的復(fù)位腳(AT89C51的第⑨腳)；第⑥腳與單片機的P1.4相連。在軟件設(shè)計中，P1.4不斷輸出脈沖信號，如果因某種原因單片機進入死循環(huán)，則P1.4無脈沖輸出。于是1.6s后在MAX813L的第⑧腳輸出低電平，該低電平加到第①腳，使MAX813L產(chǎn)生復(fù)位輸出，使單片機有效復(fù)位，擺脫死循環(huán)的困境。另外，當(dāng)電源電壓低于門限值4.65V時，MAX813L也產(chǎn)生復(fù)位輸出，使單片機處于復(fù)位狀態(tài)，不執(zhí)行任何指令，直至電源電壓恢復(fù)正常，可有效防止因電源電壓較低時單片機產(chǎn)生錯誤的動作。電源故障輸入PFI通過一個電阻分壓器監(jiān)測未穩(wěn)壓的直流電源。當(dāng)PFI低于1．25V時，電源故障輸出腳第⑤腳PF0變低，可引起AT89C51中斷，進行電源故障處理，或?qū)⒅匾獢?shù)據(jù)保存下來。把分壓器接到未穩(wěn)壓的直流電源是為了更早地對電源故障告警。MAX813L五、軟件設(shè)計程序設(shè)計包括主程序、中斷程序、故障處理程序，系統(tǒng)中用到了兩個定時器中斷：定時器0每隔1.2s使P1.7產(chǎn)生脈沖信號；定時器1產(chǎn)生1s的定時，使LED顯示遞減。故障處理程序使PC指針跳回到原來起動的相應(yīng)程序段；主程序完成內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)區(qū)初始化、8255初始化，并根據(jù)按鍵信號跳轉(zhuǎn)到想應(yīng)程序段。六、程序清單ORGLJMPIINT0ORG0080HMAIN:MOVSP,#60HMOVPSW,#00HMOV71H,#14HMOV72H,#MOV73H,#00HMOV74H,#00HMOV75H,#00HMOV76H,#00HMOVTMOD,#01HMOVTL0,#0B0HMOVTH0,#3CHSETBTR0；，開中斷SETBEASETBET0JMCGS:JMBP1.2,KKNOPNOPJBP1.2,KKNOPMOV70H,#01HKK:LJMPJMCGS；等待中斷ORG0100H；中斷服務(wù)子程序IINT0:PUSHA；入棧保護PUSHPSWCLREA；關(guān)中斷CLRTR0DJNZ71H,ZDFH；不到2秒直接中斷返回MOVA,70HMOVB,72HMVLABMOVR6,BMOVR5,AMOVR2,#02HLCALLCHUFAMOV73H,R5LCALLKZCXMOV74H,73HZDFH:SETBEA；開中斷SETBET0MOVTMOD,#01H0重新賦初值MOVTL0,#0B0HMOVTH0,#3CHSETBTR0POPPSW；出棧POPARETI；中斷返回CHUFA:MOVR7,#08HCHU1:CLRCMOVA,R5RLCAMOVR5,AMOVA,R6RLCAMOV07H,CCLRCSUBBA,R2JB07H,CHU2JNCCHU2ADDA,R2AJMPCHU3CHU2:INCR5CHU3:MOVR6,AJNER7,CHU1RETKZCX:MAINA,73H；控制子程序CJNEA,74H,KZ2