2024機械系統(tǒng)單片機控制訓練課設(shè)指導書

機械系統(tǒng)單片機限制訓練設(shè)計指導書

沈陽理工高校

機械學院

龔民

2024-10-20

目錄

機械系統(tǒng)單片機限制訓練任務(wù)書.........................................1

第一部分設(shè)計說明書參考書目........................................2

其次部分設(shè)計題目........................................3

題目1交通燈限制器（1,2,3號同學做）..............................3

題目2中斷應(yīng)用設(shè)計一有急救車的交通燈限制（4,5,6號同學做）……5

題目3循環(huán)彩燈（7,8,9號同學做）.................................6

題目4鍵值識別（10,11,12號同學做）............................8

題目5數(shù)碼顯示（13,14,15號同學做）.............................10

題目6A/D轉(zhuǎn)換（16,17,18號同學做）............................11

題目7D/A轉(zhuǎn)換（19,20,21號同學做）............................13

題目8波形發(fā)生器（22,23,24號同學做）...........................15

題目9串行EEPROM讀寫（25,26,27號同學做）....................16

題目10單片機限制電機轉(zhuǎn)速（PWM）（28,29,30號同學做）..........17

題目118253多路定時/計數(shù)器（31,32,33號同學做）..............19

題目12三相步進電機限制（34,35,36,37號同學做）................20

第三部分常用芯片引腳圖.............................................24

機械系統(tǒng)單片機限制訓練任務(wù)書

設(shè)計題目：_____________________________________

依據(jù)學號選擇題目，每個人依據(jù)詳細題目填寫

設(shè)計內(nèi)容：1、總體方案設(shè)計

2、選擇可編程接口芯片

3、設(shè)計硬件電路

4、編寫匯編語言程序

5、程序調(diào)試及驗證

6、編寫課程設(shè)計說明書（參考書目見第一部分）

時間支配：1、總體設(shè)計1天

2、選擇芯片及設(shè)計硬件電路1天

3、編寫匯編語言程序1天

4、程序調(diào)試及驗證1天

5、編寫課程設(shè)計說明書0.5天

6、答辯0.5天

指導老師：_______

教研室主任：____

主管院長：_______

年月日

其次部分設(shè)計題目

題目1交通燈限制器（L2,3號同學做）

一、要求

設(shè)計制作一個模擬的十字路口交通燈限制系統(tǒng)要求：

1.正常狀況下東西與南北兩個方向輪番點亮紅、綠燈信號，每次持續(xù)時間30S,中間

有2s的黃燈過度。

2.東西與南北兩個方向各設(shè)一個緊急迫換按鈕。某個方向按下時，該方向緊急迫換為

綠燈，以便于特種車輛通過。

3.擴展試驗箱上的74LS273做為輸出口，限制六個發(fā)光二極管光滅，模擬交通燈管理。

二.目的

1.駕馭用定時器延時方法。

2.駕馭軟件延時進行定時限制的方法。

3.駕馭定時器中斷處理方法。

首先必需了解交通路燈的亮滅規(guī)律。本題目須要用到試驗箱上八個發(fā)光二極管中的六

個，即紅、黃、綠各兩個。不妨將Ll（紅）、L2（綠）、L3（黃）做為東西方向的指示燈，將

L5（紅）、L6（綠）、L7（黃）做為南北方向的指示燈。而交通燈的亮滅規(guī)律為：初始態(tài)是兩

個路口的紅燈全亮，之后，東西路口的綠燈亮，南北路口的紅燈亮，東西方向通車，延時

30s后，東西路II綠燈滅，黃燈起先閃耀2s。閃耀若干次后，東西路口紅燈亮，而同時南北

路口的綠燈亮，南北方向起先通車，延時30S后，南北路口的綠燈滅，黃燈起先閃耀2s。

閃耀若干次后，再切換到東西路口方向，重復上述過程。各發(fā)光二極管的陽極通過愛擰電阻

接到+5V的電源上，陰極接到輸入端上，因此使其點亮應(yīng)使相應(yīng)輸入端為低電平。

四.編程要點

交通等的延時可用兩種方法：軟件延時和定時器延時。軟件延時可先編寫一段延時1S

的子程序，然后在主程序中反復調(diào)

用，以實現(xiàn)30s和2s的延時。同

時送出信號去限制相應(yīng)的交通燈

和調(diào)用相應(yīng)的數(shù)碼顯示子程序。定

時器延時可以通過單片機內(nèi)部定

時器T0產(chǎn)生中斷來實現(xiàn)。T0可工

作于方式1，每100MS產(chǎn)生一次中

斷，由中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)3GS和

2S的延時，同時送出信號去限制

相應(yīng)的交通燈和調(diào)用相應(yīng)的數(shù)碼

顯示子程序。

74LS273的輸出00?07接發(fā)光二

極管L1?L8,74LS273的片選

CS273接片選信號CSO.

五.基本任務(wù)

1.利用試驗設(shè)備正確接線。畫出整體原理圖。

2.調(diào)通使二極管發(fā)亮子程序。

3.調(diào)通延時子程序或中斷服務(wù)程序。

4.調(diào)通主程序。

5.畫出程序流程圖

題目2中斷應(yīng)用設(shè)計一有急救車的交通燈限制（4,5,6號同學做）

一、要求

在題目1的內(nèi)容的基礎(chǔ)上增加允許急救車優(yōu)先通過H勺要求。當有急救車到達時，兩個方

向上的紅燈亮，以便讓急救車通過，假定急救車通過路口的時間為10秒，急救車通過后，

交通燈復原中斷前的狀態(tài)。本題目以單脈沖為中斷申請，表示有急救車通過。

二.目的

1.駕馭用定時器延時或軟件延時進行定時限制的方法。

2.駕馭外部中斷技術(shù)的基本運用方法。

3.駕馭中斷處理程序的編程方法。

三.原理

交通燈的亮滅規(guī)律見題目lo

四.編程要點

本題目中斷處理程序的應(yīng)用，最主要是如何愛護進入中斷前的狀態(tài)，使得中斷程序執(zhí)行

完畢后能回到交通燈中斷前的狀態(tài)。要愛護的寄存器，除了累加器ACC、標記寄存器PSN外,

還要留意：（1）主程序中的延時程序和中斷處理程序中的延時程序不能混用。其次，主程序

中每執(zhí)行一步經(jīng)74LS273的端口輸出數(shù)據(jù)的操作時，應(yīng)先將所輸出的數(shù)據(jù)保存到一個單元

中。因為進入中斷程序后也要執(zhí)行往74LS273端口輸出數(shù)據(jù)的操作，中斷返回時假如沒有復

原中斷前74LS273端口鎖存器的數(shù)據(jù)，則顯示往往出錯，回不到中斷前的狀態(tài)。

還要留意一點，主程序中往端口輸出數(shù)據(jù)操作要先架存再輸出，例如有如下操作：

MOVA,#OFOH（0）

MOVX@R1,A（1）

MOVSAVE,A（2）

程序假如正好執(zhí)行到（1）時發(fā)生中斷，則轉(zhuǎn)入中斷程序，假設(shè)中斷程序返回主程序前

須要執(zhí)行一句MOVA,SAVE指令，由于主程序中沒有執(zhí)行（2）,故SAVE中的內(nèi)容事實上是

前一次放入的而不是（0）語句中給出的OFOH,顯示出錯，將（1）、（2）兩句依次顛倒一下

則沒有問題。發(fā)生中斷時兩方向的紅燈一起亮10秒，然后返回中斷前的狀態(tài)。

五.基本任務(wù)

1.利用試驗設(shè)備正確接線。畫出整體原理圖。

2.調(diào)通使二極管發(fā)亮子程序。

3.調(diào)通延時子程序或中斷服務(wù)程序。

4.調(diào)通主程序。

5.畫出程序流程圖

題目3循環(huán)彩燈(7,8,9號同學做)

一.要求

由8031內(nèi)部定時器1按方式1工作，即作為16位定時器運用，每0.1秒鐘T1溢出中

斷一次。P1口的PL0?P1.7分別接發(fā)光二極管的L1?L8。要求編寫程序模擬一循環(huán)彩燈。

彩燈變更花樣可自行設(shè)計，例程給出的變更花樣為：①LI、L2、…L8依次點亮；②LI、L2、…L8

依次熄滅；③LI、L2、…L8全亮、全滅。各時序間隔為0.5秒。讓發(fā)光二極管按以上規(guī)律

循環(huán)顯不卜去。

—.目的

1.駕馭用定時器延時或軟件延時進行定時限制的方法。

2.駕馭外部中斷技術(shù)的基本運用方法。

3.駕馭中斷處理程序的編程方法。

三.原理

1.定時常數(shù)的確定

定時器/計數(shù)器的輸入脈沖周期與機器周期?樣，為振蕩頻率的1/12。本試驗中時鐘

頻率為6.0MHZ,現(xiàn)要采納中斷方法來實現(xiàn)0.5秒延時，要在定時器1中設(shè)置一個時間常數(shù),

使其每隔0.1秒產(chǎn)生一次中斷，CPU響應(yīng)中斷后將R0中計數(shù)值減一，令R0=05H,即可實現(xiàn)

0.5秒延時。

時間常數(shù)可按下述方法確定：

機器周期=12?晶振頻率:12/(6X10")=2us

設(shè)計數(shù)初值為X，則(2e+16-X)X2X10=0.1,可求得X二】5535

化為十六進制則X=3CAFH,故初始值為TH1=3CH,TL1=AFH

2.初始化程序

包括定時器初始化和中斷系統(tǒng)初始化，主要是對IP、IE、TCON、TMOI)的相應(yīng)位進行

正確的設(shè)置，并將時間常數(shù)送入定時器中。由于只有定時器中斷，IP便不必設(shè)置。

3.運用電路

5

1

P

試驗板連接：P1.0?P1.7分別接發(fā)光二極管L1?L8即可

四.編程要點

中斷服務(wù)程序除了要完成計數(shù)減一工作外，還要將時間常數(shù)重新送入定時器中，為下一

次中斷做打算。主程序則用來限制發(fā)光二極管按要求依次亮滅。

五.基本任務(wù)

1.利用試驗設(shè)備正確接線。畫出整體原理圖。

2.調(diào)通使二極管發(fā)亮子程序。

3.調(diào)通延時子程序或中斷服務(wù)程序。

4.調(diào)通主程序。

5.畫出程序流程圖

題目4鍵值識別（10,11,12號同學做）

一.要求

利用試驗箱上的825EA可編程并行接口芯片和矩陣鍵盤，編寫程序，做到在鍵盤上每按

一個數(shù)字鍵（0?F）,用發(fā)光二極管將該代碼顯示出來。

二.目的

1.駕馭8255A編程原理。

2.了解鍵盤電路的工作原理。

3.駕馭鍵盤接II電珞的編程方法。

三.原理

1.識別鍵的閉合，通常采納行掃描法和行反轉(zhuǎn)法。

行掃描法是使鍵盤上某一行線為低電平，而其余行接高電平，然后讀取列值，如所讀列

值中某位為低電平，表明有鍵按下，否則掃描下一行，直到掃完全部行。

行反轉(zhuǎn)法識別鍵閉合時，要將行線接一并行口，先讓它工作于輸出方式，將列線也接到

一個并行口，先讓它工作于輸入方式，程序使CPU通過輸出端口往各行線上全部送低電平,

然后讀入列線值，如此時有某鍵被按下，則必定會使某一列線值為0。然后，程序?qū)蓚€并

行端口進行方式設(shè)置，使行線工作于輸入方式，列線工作于輸出方式，并將剛才讀得的列線

值從列線所接的并行端口輸出，再讀取行線上的輸入值，那么，在閉合鍵所在的行線上的值

必定為0。這樣，當一個鍵被按下時，必定可以讀得一對唯一的行線值和列線值。

2.試驗電路

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試驗板連接：將鍵盤RUO?RL17接8255A的PBO?PB7；KA10-KA12接8255A的PAO?PA2；

PC0-PC7接發(fā)光二極管的U?L8；8255A芯片的片選信號8255CS接CSO。

四.編程要點

1.程序設(shè)計時，要學會敏捷地對8255A的各端口進行方式設(shè)置。

2.程序設(shè)計時，可將各鍵對應(yīng)的鍵值（行線值、列線值）放在一個表中，將要顯示的

0?F字符放在另一個表中，通過查表來確定按下的是哪一個鍵并正確顯示出來。

五.基本任務(wù)

1.利用試驗設(shè)備正確接線。畫出整體原理圖。

2.設(shè)計鍵值識別程序并調(diào)試運行正確（可以運用一種方法）。

3.將鍵值在LED上顯示出來。

4.畫出程序流程圖。

題目5數(shù)碼顯示(13,14,15號同學做)

一.要求

做成一個電子鐘，利用試驗箱上的六個數(shù)碼管顯示分、秒，做成一個電子鐘。

二.目的

1.進一步駕馭定時器的運用和編程方法。

2.了解七段數(shù)碼顯示數(shù)字的原理。

3.駕馭用一個段鎖存器，一個位鎖存器同時顯示多位數(shù)字的技術(shù)。

三.原理

1.動態(tài)顯示就是一位一位地輪番點亮顯示器的各個位(掃描)。將8031CPU的P1口當

作一個位鎖存器運用，74LS273作為段鎖存器。

2.利用定時器1定時中斷，限制電子鐘走時，利用試驗箱上的六個數(shù)碼管顯示分、秒,

做成一個電子鐘。顯示格式為：XX分XX秒

定時時間常數(shù)計算方法為：

定時器1工作于方式1,晶振頻率為6MHZ,故預置值Tx為：

(2e+16-Tx)x12xl/(6xl0e+6)=0.Is

Tx=15535D=3CAFH,故TH1=3CH,TL1=AFH

3.運用電路

試驗板連接：將Pl口的P1.0?P1.5與數(shù)碼管的輸入LED1?LED6相連,74LS273的00-07

與LED-A?LED-Dp相連，片選信號CS273與CS0相連。去掉短路子連接。

四.編程要點

1.編制LED子程序

2.主程序包括初始化和調(diào)用顯示分和秒程序

3.定時器1中斷服務(wù)程序

五.基本任務(wù)

1.利用試驗設(shè)備正確接線。畫出整體原理圖。

2.編制顯示程序并調(diào)試運行正確。

3.畫出程序流程圖。

題目6A/D轉(zhuǎn)換（16,17,18號同學做）

一.要求

利用試驗臺上的ADCC809做A/D轉(zhuǎn)換器，試驗箱上的電位器供應(yīng)模擬電壓信號輸入，編

制程序，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，用數(shù)碼管顯示模擬量綣換的結(jié)果。

二.目的

1.駕馭A/D轉(zhuǎn)換與單片機的接口方法。

2.了解A/D芯片ADCD809轉(zhuǎn)換性能及編程方法。

3.通過設(shè)計了解單片機如何進行數(shù)據(jù)采集。

三.原理

1.ADC0809讀寫原理

A/D轉(zhuǎn)換器大致有三類：一是雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，優(yōu)點是精度高，抗干擾性好，價格便

宜，但速度慢；二是逐次靠近法A/D轉(zhuǎn)換器，精度、速度、價格適中；三是并行A/D轉(zhuǎn)換器,

速度快，價格也昂貴。

ADC0809屬其次類，是八位A/D轉(zhuǎn)換器。每采集一次需lOOus。

ADC0809START端為A/D轉(zhuǎn)換啟動信號，ALE端為通道選擇地址的鎖存信號。試驗電路

中將其相連，以便同時鎖存通道地址并起先A/D采樣轉(zhuǎn)換，故啟動A/D轉(zhuǎn)換只需如下兩條指

令：MOVDPTR,#PORT

MOVX@DPTR,A

A中為何內(nèi)容并不重要，這是一次虛擬寫。

在中斷方式下，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后會自動產(chǎn)生EOC信號，將其與8031CPU板I:的INTO相

連接。在中斷處理程序中，運用如下指令即可讀取A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果：

MOVDPTR,即ORT

MOVXA,@DPTR

2.電路原理

Vee

巾

47NO21方D7

26msb2-1

N1-T020D6

_KKEN2272-2D5

=N2819

僅312-3D4

B1N-218

7N42-4D3

4務(wù)B2-3

N2-5

B35-415D2

=KN62-6D1

?^-514

72-7DO

VeeH-617

證XIsb23

47--712VRE

AO

三)625

C0繳24A1

ADD-B23A2

C0O

HADD-C224臀6RD.

VALE

ENABLE工=H~lcso迎

START

CLOCKfoe741

試驗板連接:將ADC0809的片選信號CS0809接CSO；電位器的輸出信號ANO接0809的ADINO；

EOC接CPU板的INTO.

四.編程要點

學習ADC0809原理（參考教材第8章內(nèi)容），了解本試驗電路原理，數(shù)碼管顯示模擬量

參照題目5。

五.基本任務(wù)

1.利用試驗設(shè)備正確接線。畫出整體原理圖。

2.編制采集模擬電壓信號及顯示程序，并調(diào)試運行王確。

3.畫出程序流程圖。

題目7D/A轉(zhuǎn)換(19,20,21號同學做)

一.要求

利用DAC0832,編制程序產(chǎn)生鋸齒波、三角波、正弦波。三種波形輪番顯示。

二.目的

1.了解D/A轉(zhuǎn)換的基本原理。

2.了解D/A轉(zhuǎn)換芯片0832的性能及編程方法。

3.了解單片機系統(tǒng)中擴展D/A轉(zhuǎn)換的基本方法。

三.原理

1.DAC0832讀寫原理

D/A轉(zhuǎn)換是把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的變換，從D/A輸出的是模擬電壓信號。產(chǎn)生鋸齒波

和三角波只需由A存放的數(shù)字量的增減來限制；要產(chǎn)生正弦波，較簡潔的手段是造一張正弦

數(shù)字最表。取值范圍為一個周期，采樣點越多，精度就越高。

在試驗板上，輸入寄存器占偶地址端口，DAC寄存器占較高的奇地址端口。兩個寄存器

均對數(shù)據(jù)獨立進行鎖存。因而要把一個數(shù)據(jù)通過0832輸出，要經(jīng)兩次鎖存。典型程序段如

下：

MOVDPTR,#PORT

MOVA,#DATA

MOVX?DPTR,A

INCDPTR

MOVX@DPTR,A

其中其次次I/O寫是一個虛擬寫過程，其目的只是產(chǎn)生一個股信號。啟動D/A。

2.正弦波的波形數(shù)據(jù)如下：

DATAO:DB80H,83H,86H,89H,8DH,9()H.93H,96H

DB99H,9CH,9FH,0A2H,0A5H,0A8H.0ABH,0AEH

DBOBIH,0B4H,0B7H,0BAH,0BCH,0BFH,0C2H,(K：5H

DB0C7H,0CAH,0CCH,0CFH,0D1H,0D4H,0D6H.0D8H

DBODAH,ODDH,ODFH,OE1H,0E3H.0E5H,0E7H,0E9H

DB0EAH,0ECH,0EEH,0EFH,0FIH,0F2H,0F4H,0F5H

DBOF6HOF7HOF8H,0F9H,0FAH,0FBH,0FCH,0FDH

DB0FDH.0FEH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH

DBOFFH,OFFH,OFFH.OFFH,OFFH,OFFH,OFEH.OFDH

DB0FDH,0FCH.0FBH,0FAH,0F9H,0F8H,0F7H,0F6H

DB0F5H,0F4H,0F2H.0F1H,0EFH,0EEH,0ECH,0EAH

DB0E9H,0E7H,0E5H,0E3H,0E1H,0DEH,0DDH,0DAH

DB0D8H.0D6H,0D4H,0D1H,0CFH,0CCH,0CAH,0C7H

DB0C5H,0C2H,0BFH,0BCH,0BAH,0B7H,0B4H,0BlH

DB0AEH,0ABH,0A8H.0A5H,0A2H,9FH,9CH,99H

DB96H,93H,90H,8DH,89H,86H,83H,80H

DB80H,7CH,79H,76H,72H,6FH,6CH,69H

DB66H,63H,60H,5DH,5AH,57H,55H,51H

DB4EH,4cH,48H,45H.43H,4()H,3DH,3AH

DB38H,35H,33H,30H,2EH,2BH,29H,27H

DB25H,22H,20HJEH,1CH,1AH,18H,16H

DB15HJ3HJ1HJ0H,0EH,0DH,0BH,0AH

DB09H,8H,7H,6H,5H,4H,3H,2H

DB02H,1H,0H,0H,0H,0H,0H,0H

DB00H,0H,0H.0H,0H,0H,1H,2H

DB02H,3H,4H,5H,6H,7H,8H,9H

DBOAH,OBH.ODH,OEH.1OHJ1HJ3H,15H

DB16H,18H.1AH』CH,1EH,20H,22H,25H

DB27H,29H,2BH.2EH,30H,33H,35H,38H

DB3AH,3DH,40H,43H,45H,48H.4cH,4EH

DB51H,5IH,55H,57H,5AH,5DH,60H,63H

DB69H.6CH,6FH.72H,76H,79H.7CH,80H

3.電路原理

AO>>2XrefWR1

?I

CSWR2

CS0832

IsbDIOILE

msbDI7

DI6Rfb

DI5Iout2

DI4loutl

DIS

DI2

DI1SQ

乂N

Vref上

試驗板連接：將DAC0832的片選CS0832接CSO,輸出端OUT接示波器探頭；將短路端子DS

的1、2短路。

四.編程要點

學習ADC0809原理（參考教材第8章內(nèi)容），深化了解本試驗電路原理。查閱有關(guān)產(chǎn)生

鋸齒波、三角波、正弦波。三種波形方法。

五.基本任務(wù)

1.利用試驗設(shè)備正確接線。畫出整體原理圖。

2.編制采集模擬電壓信號及顯示程序，并調(diào)試運行正確。

3.畫出程序流程圖。

題目8波形發(fā)生器（22,23,24號同學做）

一.要求

編程實現(xiàn)用DAC0832進行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，依據(jù)選擇輸出正弦波（正弦波的波形數(shù)據(jù)見題目

7）、三角波、鋸齒波、方波，頻率可以調(diào)整。

二.目的

1.了解D/A轉(zhuǎn)換的基本原理。

2.了解D/A轉(zhuǎn)換芯片C832的性能及編程方法。

3.了解單片機系統(tǒng)中擴展D/A轉(zhuǎn)換的基木方法。

三.原理及手段

見題目7

四.編程要點

學習ADC0809原理（參考教材第8章內(nèi)容），深化了解本試驗電路原理。查閱有關(guān)產(chǎn)生

鋸齒波、三角波、正弦波、方波四種波形方法。能夠?qū)崿F(xiàn)頻率可調(diào)整。

五.基本任務(wù)

1.利用試驗設(shè)備正確接線。畫出整體原理圖。

2.編制采集模擬電壓信號及顯示程序，并調(diào)試運行正確。

3.畫出程序流程圖。

題目9串行EEPROM讀寫（25,26,27號同學做）

一.要求

將16位數(shù)據(jù)寫入93C56的28H地址單元，然后從相同的地址單元將數(shù)據(jù)讀入80c31

內(nèi)部RAM50H、51H并顯示。查看

二.目的

1.駕馭80c31單片機外部串行EEPROM擴展的方法。

2.熟識93c56芯片的京口及讀寫方法。

三.原理

單CS93系列

片CLK串行

機DIEEPROM

DO

93c56與80c31的接口方式如上圖所示。CS、CLK、DLDO均接至80c31的I/O

口。當EEPROM芯片為93c46時，ORG為讀寫方式選擇，ORG為高時為16位讀寫方

式，反之則為8位讀寫方式。而對93c56,ORG為空腳，讀寫方式始終為16位。

試驗接線:CS接P1.0,CLK接Pl.l,DI接Pl.2,DO接PL3。

四.編程要點

1.自行查閱93C56芯片原理及應(yīng)用的方法。

2.由于各信號均由軟件產(chǎn)生，編程時要留意其時序關(guān)系。

五.基本任務(wù)

1.利用試驗設(shè)備正確接線。畫出整體原理圖。

2.編制程序，并調(diào)試運行正確。

3.畫出程序流程圖

題目10單片機限制電機轉(zhuǎn)速（PWM）（28,29,30號同學做）

一.要求

1.通過ADC0809采樣0—5V的電壓值（由電位器產(chǎn)生）。

2.依據(jù)采樣值產(chǎn)生占空比不同的脈沖信號，限制電機轉(zhuǎn)速。

二.目的

1.了解直流電機PWM調(diào)速的原理。

2.學習ADC0809的工作原理，駕馭其編程方法。

三.原理及手段

1.所需設(shè)備：CPU掛箱（CPU模塊8OC31*、接口掛箱、對象掛箱、8位并行A/D、

D/A模塊、PWM電機調(diào)速模塊

2.PWM電機調(diào)速模塊原理圖所示（參考教材A/D、D/A部分及機電傳動教材）。

3.試驗連線：

（DAD0809模塊的A.OUT接ADINO,CS0809選擇CS3,CLK接CPU掛箱時鐘發(fā)生

電路的CLK3。

（2）CPU模塊的P1.0接PWM調(diào)速模塊的PWMIN插孔，并將PWM調(diào)速模塊的S端

跳線短接。

4.運行自編程序PWM,調(diào)整A.ADJ電位器，視察電機轉(zhuǎn)速的變更。

四.編程要點

啟動0809：調(diào)延時，讀0809,高四位送R4,用0FH-高四位送R5（認為FH為高）R4

中是P1.0高的延時次數(shù)，R5為P1.0低的延時次數(shù)，或者反之。重復上述步驟。

五.基本任務(wù)

1.查資料學習直流電機調(diào)速原理。

2.利用試驗設(shè)備正確接線。畫出整體原理圖。

3.編程調(diào)試程序。

4.畫出程序流程圖

題目118253多路定時/計數(shù)器（31,32,33號同學做）

一.要求

將三個定時/計數(shù)器分別設(shè)為不同的工作方式，對同一輸入信號計數(shù)，在三個輸出端分

別對輸入信號進行2分頻、4分頻、8分頻，用示波器視察其波形。設(shè)定+、-鍵確定分頻大

?。ǔ踔底远ǎ?。

二.目的

1.了解8253定時/計數(shù)器的的工作原理，駕馭其編程方法。

2.駕馭讀取鍵盤信息的方法。

三.原理及手段

1.所需設(shè)備：CPU掛箱、接口掛箱、CPU模塊（80C31）、定時器及并行I/O擴展模塊

2.8253應(yīng)用原理圖所示。

CS8253接CS2,8253cLK0~8253CLK2接CPU掛箱的CLK2,GATE0-GATE2接

K1（高電平）。

4.自編程序運行，用示波器分別視察0UT1、0UT2、0UT3的波形。變更輸入信號的

頻率，視察輸出信號的變更。

四.編程要點

1.編讀鍵盤子程序，確定分頻大小。

2.8253初始化。

3.調(diào)用讀鍵盤子程序，存儲分頻值。

4.依據(jù)分頻值設(shè)定計數(shù)器0,計數(shù)器1,計數(shù)器2初值。

5.等待。

五.基本任務(wù)

1.學習8253定時器工作原理。

2.依據(jù)試驗設(shè)備正確連接鍵盤和8253,畫出整體原理圖。

3.調(diào)通讀鍵盤子程序，

4.調(diào)通主程序。

5.畫出程序流程圖。

題目12三相步進電機限制（34,35,36,37號同學做）

一.要求

1.連接兩個鍵表示電機正反轉(zhuǎn)。再連接兩個鍵表示電機轉(zhuǎn)動的步數(shù)（初值自定）C

2.連接一個LED顯示正反轉(zhuǎn)的狀態(tài)。E表示正轉(zhuǎn)，F(xiàn)表示反轉(zhuǎn)。

3.接收從鍵盤傳來的步數(shù)及方向信息，驅(qū)動步進電機按相應(yīng)的方向前進相應(yīng)的步數(shù)。

二.目的

1.駕馭步進電機的工作原理和限制方法。

2.駕馭讀取鍵盤信息的方法。

三.原理及手段

I.硬件資源：本試驗設(shè)備由45BC340c型步進電機及其驅(qū)動電路組成。

2.步進電機原理：

一般電動機都是連續(xù)旋轉(zhuǎn)，而步進電動卻是一步一步轉(zhuǎn)動的，故叫步進電動機。每輸入

一個脈沖信號，該電動機就轉(zhuǎn)過肯定的角度（有的步進電動機可以干脆輸出線位移，稱為直

線電動機）。因此步進電動機是一種把脈沖變?yōu)榻嵌任灰疲ɑ蛑本€位移）的執(zhí)行元件。

步進電動機的轉(zhuǎn)子為多極分布，定子上嵌有多相星形連接的限制繞組，由特地電源輸入

電脈沖信號，每輸入一個膿沖信號，步進電動機的轉(zhuǎn)子就前進一步。由于輸入的是脈沖信號,

輸出的角位移是斷續(xù)的，所以乂稱為脈沖電動機。

隨著數(shù)字限制系統(tǒng)的發(fā)展，步進電動機的應(yīng)用將漸漸擴大。

步進電動機的種類許多，按結(jié)構(gòu)可分為反應(yīng)式和激勵式兩種；按相數(shù)分則可分為單相、

兩相和多相三種。

反應(yīng)式步進電動機的結(jié)構(gòu)示意圖

圖7是反應(yīng)式步進電動機結(jié)構(gòu)示意圖，它的定子具有勻稱分布的六個磁極，磁極上繞有

繞組。兩個相對的磁極組成一組，聯(lián)法如圖所示。

模塊中用到的45BC340型步進電機為三相反應(yīng)式步進電機，下面介紹它單三拍、六拍及

雙三拍通電方式的基本原理。

1）單三拍通電方式的基本原理

設(shè)A相首先通電（B、C兩相不通電），產(chǎn)生A-A'粕線方向的磁通，并通過轉(zhuǎn)子形成閉

合回路。這時A、A，極就成為電磁鐵的N、S極。在磁場的作用下，轉(zhuǎn)子總是力圖轉(zhuǎn)到磁阻

最小的位置，也就是要轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子的齒對齊A、A，極的位置（圖8a）；接著B相通電（A、C

兩相不通電），轉(zhuǎn)了便順時針方向轉(zhuǎn)過3（）。，它的齒和C、C'極對齊（圖8c）。不難理解,

當脈沖信號-一個一個發(fā)來時，假如按A-C-B-A-*…的依次通電，則電機轉(zhuǎn)子便逆時針方

向轉(zhuǎn)動。這種通電方式稱為單三拍方式。

(a)A相通電(b)B相通電(c)C相通電

單三拍通電方式時轉(zhuǎn)子的位置

2)六拍通電方式的基本原理

設(shè)A相首先通電，轉(zhuǎn)子齒與定子A、對齊(圖9a)。然后在A相接著通電的狀況下

接通B相。這時定子B、B，極對轉(zhuǎn)子齒2、4產(chǎn)生磁拉力，使轉(zhuǎn)子順時針方向轉(zhuǎn)動，但是A、

A'極接著拉住齒1、3,因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩個磁拉力平衡為止。這時轉(zhuǎn)子的位置如圖3b所

示，即轉(zhuǎn)子從圖(a)位置H依時針轉(zhuǎn)過了15。。接著A相斷電，B相接著通電。這時轉(zhuǎn)子齒2、

4和定子B、B'極對齊(圖9c),轉(zhuǎn)子從圖(b)的位置又轉(zhuǎn)過了15°。其位置如圖9d所示。

這樣，假如按A>A>B-B?B、C?C?C、AM…的依次輪番通電，則轉(zhuǎn)子便順時針方向一

步一步地轉(zhuǎn)動，步距角1E°。電流換接六次，磁場旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)子前進了一個齒距角，假

如按A-A、C-*C~C、B-B-B、A~A…的依次通電，則電機轉(zhuǎn)子逆時針方向轉(zhuǎn)動。這種通

電方式稱為六拍方式。

a.A相通電b.A、B相通電c.B相通電d.B、C相通電

六拍通電時轉(zhuǎn)子位置

3）雙三拍通電方式的基本原理

假如每次都是兩相通電，即按A、B-B、C-C、A-A、…的依次通電，則稱為雙三拍

方式，從圖3b,和圖3d可見，步距角也是30°。因此，采納單三拍和雙三拍方式時轉(zhuǎn)子走

三步前進了一個齒距角，每走一步前進了三分之一齒距角；采納六拍方式時，轉(zhuǎn)子走六步前

進了一個齒距角，每走一步前進了六分之一齒距角。因此步距角0可用下式計算：

0=360°/ZrXm

式中Zr是轉(zhuǎn)子齒數(shù)；m是運行拍數(shù)。

一般步進電動機最常見的步距角是3。或1.5。。由上式可知，轉(zhuǎn)子上不只4個齒（齒

距角90°）,45BC340c有40個齒（齒距角為9°）.為了使轉(zhuǎn)子齒與定子齒對齊，兩者的

齒寬和齒距必需相等。因此，定子上除了6個極以外，在每個極面上還有5個和轉(zhuǎn)子齒一樣

的小齒。步進電動機的結(jié)構(gòu)圖如圖1（）所示。

三相反應(yīng)式步進電動機的結(jié)構(gòu)圖

由上面介紹可知，步進電動機具有結(jié)構(gòu)簡潔、維護便利、精確度高、起動靈敏、停車精

確等性能。此外，步進電動機的轉(zhuǎn)速確定于電脈沖頻率，并與頻率同步。

4）驅(qū)動電路

本模塊采納星型接發(fā)，三相繞阻的公共端接+12V,另三端限制信號先經(jīng)74HC04反相

后驅(qū)動NPN三極管2N2222A,由三極管輸出驅(qū)動步進電機，原理如圖11所示：

三相步近電機驅(qū)動電路

3.連線CS03273006AOI<->B02<_>C。

四.編程要點

1.編制讀鍵盤子程序。

2.編制LED顯示了程序。

3.編制驅(qū)動三相步進電機轉(zhuǎn)動子程序。

可參考下列流程圖：

初始化

正轉(zhuǎn)一步反轉(zhuǎn)一步

I步數(shù).一I

]___

五.基本任務(wù)

1.學習駕馭三相步進電機工作原理

2.調(diào)通讀鍵盤子程序。

3.調(diào)通LED顯示子程序。

4.調(diào)通限制三相步進電機轉(zhuǎn)動程序。

5.利用試驗設(shè)備正確接線。畫出整體原理圖。

6.畫出程序流程圖。

第三部分常用芯片引腳圖

一、單片機類

1、MCS-51

芯片介紹:MCS-5I系列單片機是美國Intel公司開發(fā)的8位單片機，又可以分為多個子系歹h

MCS-51系列單片機共有40條引腳，包括32

P1.0—140—Ver條I/O接口引腳、4條限制引腳、2條電源引

Pl.1—239—PO.O/AD

PI2—33R—PO1/AH腳、2條時鐘引腳。

P1.3—437—PO.2/AB

PI.4—536一PO.3/AD引腳說明：

P1.5—35—PO.4/AD

P1.6—803134——PO.5/ADP0.0?P0.7：P0□8位口線，第一功能作為

p|78JJiPvA.V/nV通用I/O接口，其次功能作為存儲器擴展時

KST—9805132—PO.7/AB

RXD/P3.0—1031一FX/M的地址/數(shù)據(jù)復用口。

TXD/P3,1—11875130—ALE/PROG

iNTO..P3.2—1229—FSENP1.0-P1.7：P1口8位口線，通用I/O接口

fNTl/P3.3—1328——P2.7仆5

T0/P3.4—1437—P2.6/M無其次功能。

T1/P3.5—1526—P2.5/A3?：口位口線，第一功能作為

WR/P3.6—1625——P2.4/A2P2.0P2.7P28

>/P3.7—1724—P2.3/A1通用I/O接II,其次功能作為存儲器擴展時

XTAL2—1823—P2.2/Ao

XTAL1-1922—112.1/A傳送高8位地址。

Vss—2021——P2.0/m

P3.0?P3.7：P3口8位口線，第一功能作為

通用I/O接口，其次功能作為為單片機的限

制信號。

ALE/PROG：地址鎖存允許/編程脈沖輸入信號線（輸出信號）

PSEN：片外程序存儲器開發(fā)信號引腳（輸出信號）

EA/Vpp：片外程序存儲器運用信號引腳/編程電源輸入引腳

RST/VPD：復位/備用電源引腳

2、MCS-96

芯片介紹：MCS-96系列單片機是美國In?公司繼MCS-51系列單片機之后推出的16位單

片機系列。它含有比較豐富的軟、硬件資源，適

1

RXD/P2,1-12-RESET

TXD/P2.0-23-EXTINT/H.2用「要求較高的實時限制場合,它分為48引腳和

HS1.0—48

3447-Vpd68引腳兩種,以48引腳居多。

HSI.1-4546-VREF

HSI.2fHS0.4-5645-ANGND

HSI.3/HSO.5—6744_ACH4/P04

H9D.0—7843-ACH5/P05引腳說明:

HS0.1—42-ACH7/P07

8941

HS0.2—90-ACH6/PQ5

A140

HS0.3—110139--ES

Vss一1*1238—Vee

*1RXD/P2.ITXD/P2.0：串行數(shù)據(jù)傳出分發(fā)送和接受

Vpp一112337-Vss

136

PWM/P2,5—1134-XTAU引腳，同時也作為P2口的兩條口線

114535

WRL/WR—134-XTAL2

N.C—1A56-ALE/ADV

*133

READY-116732-RD

A15T4.7—1i731-AE0/P3.0?：高速輸入器的輸入端

*18HS1.0HS1.3

A14P46—18930-AD1/P3.1

A1

Al3^4.5—19029-AD2/P3.2

228

A12T4.4—201-AEB/P3.3

227?：高速輸出器的輸出端（有兩個和

A1VP4.3—221226-AD4/P3.4HS0.0HS0.5

AK/P4.2—222325-AD5/P3.5

AS/P4.1—2734-AD6/P36HS1共用）

AfiT4.0—2U4-AD7/P3.7

MCS96系列Vcc：主電源引腳（+5V）

Vss：數(shù)字電路地引腳（0V）

Vpd：內(nèi)部RAM備用電源引腳（+5V）

VREF：A/D轉(zhuǎn)換器基準電源引腳(+5V)

AGND：A/D轉(zhuǎn)換器參考地引腳

XTAL1、XTAL2：內(nèi)部振蕩器反相器輸入、輸出端，常外接晶振。

CLKOUT：內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸出引腳，供應(yīng)頻率位晶茶頻率的1/3的脈沖供外部運用.

PWM/P2.5:脈寬調(diào)制信號輸出端/P2口的一位口線

WR：寫信號

N.C：未用

READY：片外存儲器就緒信號

A8/P4.0?A15/P4.7：高8位地址線/P4門口線

RST：復位引腳

EXTINT/P2.2：外部中斷/P2口口線

ACH4/P0.4?ACH7/P0.7：A/D轉(zhuǎn)換器通道4?7/P0口高4位

EA；左處程序存儲器運用信號

”日忘：地址鎖存允許信號/地址有效

RD：讀信號

AD0/P3.0?AD7/P3.7：地址低8位、數(shù)據(jù)/P3口8位口線。

二、可編程接口芯片

1、8155

芯片介紹：8155內(nèi)部帶有256字節(jié)的靜態(tài)RAM,兩個可編程的8位并行I/O口PA、PB口

一個可編程6位并行并行I/O口PC口，一個可編程

PCs—140一Voc

PQ—239—PCz的14位減法計數(shù)器TC,其引腳說明如下：

TIMERIH—338—PCi

RESET—437—PC6AD0-AD7：8位地址/數(shù)據(jù)線

PCs—536—PB?IOA?：IO和RAM選擇限制線，高電平選擇10口

TIMEROUT—635—PB6

10/M—734—PBsCE：片選信號輸入線，低電平有效

CE—833—PR

RD—932—PBsALE：地址允許鎖存值號線」當其為負跳變時把

而一1031—PB2

ALE—1130—PBiADO?AD7的地址以及CE、IO/M的狀態(tài)鎖

ADo1229PBo

ADi—1328—PAT_入片內(nèi)鎖存器

AD2-----1427-PM

AD3-----1526—PAsRD：讀選通信號輸入線，低電平有效

ADi—1625—PAi：寫選通信號輸入線，低電平有效

AD3-----1724—PAsWR

心一1823PA2TI：計數(shù)器的計數(shù)脈沖輸入線

AD7—1922—PAi

Vss—2021一PAoTO：計數(shù)器的輸出信號線

8155

RES