單片機(jī)課程設(shè)計(jì),單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的順序控制

1、電氣及自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目： 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的順序控制 課 程： 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與Proteus仿真 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 年 級(jí)： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 2015年9月目錄一、課程設(shè)計(jì)性質(zhì)和目的1二、軟件介紹11、 Proteus12、 Keil uVision42三、設(shè)計(jì)要求及原理說(shuō)明21 、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求22 、原理說(shuō)明2四、設(shè)計(jì)主要流程3五、順序程序設(shè)計(jì)5六、電路的設(shè)計(jì)與仿真7七、總結(jié)11八、參考書(shū)籍11一、課程設(shè)計(jì)性質(zhì)和目的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)是單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)課程結(jié)束后的一門(mén)綜合性實(shí)踐課。利用所學(xué)知識(shí)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)順序控制。所選題目單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的順序控制緊密

2、結(jié)合所學(xué)的主要內(nèi)容，加深鞏固所學(xué)知識(shí)，同時(shí)對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)展，有一定的深度和廣度。通過(guò)電路設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試等一系列環(huán)節(jié)的實(shí)施使我對(duì)單片機(jī)有了更進(jìn)一步的了解，并且是我有了以下收獲。（1）加強(qiáng)了對(duì)單片機(jī)和C語(yǔ)言的認(rèn)識(shí)，充分掌握和理解設(shè)計(jì)各部分的工作原理、設(shè)計(jì)過(guò)程、選擇芯片器件、模塊化編程等多項(xiàng)知識(shí)。（2）用單片機(jī)模擬實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用，使個(gè)人設(shè)計(jì)能夠真正使用。（3）把理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，充分發(fā)揮個(gè)人能力，并在實(shí)踐中鍛煉。（4）提高了利用已學(xué)知識(shí)分析和解決問(wèn)題的能力。二、軟件介紹1、 ProteusProtues軟件是英國(guó)Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國(guó)總

3、代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前比較好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM

4、、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多種編譯器。2、 Keil uVision4KeilC51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、鏈接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（Vision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP

5、等操作系統(tǒng)。如果你使用C語(yǔ)言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。三、設(shè)計(jì)要求及原理說(shuō)明1 、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求在工業(yè)生產(chǎn)中，利用單片機(jī)的數(shù)字量輸出可實(shí)現(xiàn)順序控制。例如，注塑機(jī)工藝過(guò)程大致按“合模注射延時(shí)開(kāi)模產(chǎn)伸產(chǎn)退”順序動(dòng)作，用單片機(jī)控制很容易實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)的P1.0-P1.6控制注塑機(jī)的7道工序，7道工序用控制7只發(fā)光二極管的點(diǎn)亮來(lái)模擬。設(shè)定每道工序時(shí)間轉(zhuǎn)換以延時(shí)來(lái)表示。P3.3為“故障”開(kāi)關(guān)，合上為故障報(bào)警?？刂芇1.7上的音響發(fā)出報(bào)警聲響。報(bào)警聲響只有在工作期間才會(huì)響起，而停止工作期間報(bào)

6、警不會(huì)響起。P3.4腳上的單刀雙擲開(kāi)關(guān)作為“啟動(dòng)”或“停止”開(kāi)關(guān)。設(shè)定前6道工序中只有一位輸出，只點(diǎn)亮1只發(fā)光二極管，第7道工序有3位同時(shí)輸出（P1.6、P1.5、P1.4上的3只發(fā)光二極管同時(shí)點(diǎn)亮）。2 、原理說(shuō)明本題目利用單片機(jī)的P1.0-P1.6輸出的高低電平來(lái)控制發(fā)光二極管的亮與滅，表示工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的順序控制進(jìn)程，P1.7輸出的高低電平控制是否發(fā)出警報(bào)聲響。P3.3與P3.4作為輸出，單片機(jī)檢測(cè)P3.3與P3.4的輸出電平，來(lái)判斷“故障”或“停止”開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。四、設(shè)計(jì)主要流程先分析設(shè)計(jì)要求，根據(jù)設(shè)計(jì)要求來(lái)設(shè)定代碼程序，然后進(jìn)行代碼的編寫(xiě)，接著對(duì)代碼進(jìn)行編譯校驗(yàn)，檢查錯(cuò)誤，改正錯(cuò)誤。接著

7、根據(jù)設(shè)計(jì)要求和代碼，進(jìn)行順序控制器的原理電路圖設(shè)計(jì)，此步要在Protues軟件進(jìn)行繪制仿真，然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)繪制出的原理電路圖進(jìn)行測(cè)試，如若不符合設(shè)計(jì)要求繼續(xù)更改，直至符合要求為止。然后進(jìn)行電路模擬，將符合設(shè)計(jì)要求的電路先行保存。再將源程序代碼用Keil軟件生成hex文件。再利用stc軟件將生成的hex文件傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中完成驗(yàn)證。大致設(shè)計(jì)流程如下圖所示。（“生成hex文件并傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中”，這一設(shè)計(jì)步驟由于電腦原因無(wú)法連接C51單片，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)。）分析結(jié)果，書(shū)寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告開(kāi)始設(shè)計(jì)控制要求分析分析確定輸入輸出設(shè)備順序控制程序設(shè)計(jì)顯示設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)模擬調(diào)試分析問(wèn)題解決問(wèn)題聯(lián)機(jī)調(diào)試 流程圖 五、順序

8、程序設(shè)計(jì)通過(guò)分析設(shè)計(jì)要求可知，需要完成單片機(jī)P1.0-P1.6輸出的高低電平來(lái)控制發(fā)光二極管的亮與滅，表示工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的順序控制進(jìn)程，P1.7輸出的高低電平控制是否發(fā)出警報(bào)聲響。P3.3與P3.4作為輸出，單片機(jī)檢測(cè)P3.3與P3.4的輸出電平，來(lái)判斷“故障”或“停止”開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。則設(shè)計(jì)程序代碼及其解釋如下：void main() EX1=1; /外部中斷1允許 IT1=0; /電平觸發(fā)中斷 EA=1; /總中斷允許 while(1) P1&=0xfe; /工序1，完成后進(jìn)入工序2 Delay(2000); P1&=0xfd; /工序2，完成后進(jìn)入工序3 Delay(2000)

9、; P1&=0xfb; Delay(2000); P1&=0xf7; Delay(2000); P1&=0xef; Delay(2000); P1&=0xdf; Delay(2000); P1&=0x8f; Delay(2000); /7道工序完成，重新開(kāi)始循環(huán) void int1_isp() interrupt 2 /外部中斷1中斷服務(wù)函數(shù) P=P3_4; /報(bào)警 在keil軟件中測(cè)試如下：六、電路的設(shè)計(jì)與仿真順序控制器的原理電路及仿真如下圖2所示。電路中的7個(gè)發(fā)光二極管從上到下分別代表7道工序。仿真運(yùn)行，發(fā)光二極管將按順序控制規(guī)律來(lái)點(diǎn)亮。P3.4引腳

10、上的單刀雙擲開(kāi)關(guān)用來(lái)選擇控制操作啟動(dòng)（向上）或停止（向下）。P3.3引腳上的開(kāi)關(guān)閉合，表示發(fā)生故障，從而控制P1.7上的音響發(fā)出警報(bào)響。報(bào)警聲響只有在工作期間才會(huì)響起，而停止工作期間警報(bào)不會(huì)響起。P1口的P1.0P1.6接七只發(fā)光二極管，P1.7接報(bào)警器，P3.4接開(kāi)工啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，P3.2接外部故障輸入模擬開(kāi)關(guān)。 主程序流程圖：當(dāng)程序啟動(dòng)，開(kāi)啟中斷，并使P1、P3口初始化，當(dāng)給start開(kāi)始信號(hào)即P3.4得電時(shí)，運(yùn)行主程序中使發(fā)光二極管得電的程序，從L0至L7，按順序每次只點(diǎn)亮一只二極管，并延時(shí)一段時(shí)間，然后點(diǎn)亮下一只二極管，當(dāng)?shù)谄咧欢O管得電延時(shí)完成后，程序跳轉(zhuǎn)到工序1開(kāi)始的地方，按此規(guī)律從工

11、序1到工序7依次循環(huán)進(jìn)行下去。 中斷服務(wù)子程序：當(dāng)外部故障輸入模擬開(kāi)關(guān)即P3.3得電時(shí)，運(yùn)行中斷子程序，先使P1=0x00即關(guān)閉輸出保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，speak=1使報(bào)警器報(bào)警。然后判斷故障情況，如果故障清除，則恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)跳出中斷子程序回到主程序；如果故障沒(méi)有清除，則報(bào)警器繼續(xù)報(bào)警直至故障清除。開(kāi)始開(kāi)中斷，P1、P3口初始化等開(kāi)工工序1延時(shí)工序2延時(shí)工序7延時(shí)關(guān)輸出保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)返回清除？ 圖2. 順序控制器的原理電路 對(duì)原理電路進(jìn)行仿真調(diào)試如下：圖3.仿真電路調(diào)試1（一）、在調(diào)試過(guò)程1中，當(dāng)按下按鈕開(kāi)關(guān)后會(huì)發(fā)現(xiàn)7個(gè)發(fā)光二極管會(huì)從上到下依次由“亮”到“滅”，而此時(shí)P3.4引腳上的單刀雙擲開(kāi)關(guān)置于啟

12、動(dòng)（向上）處，此時(shí)電路正常工作。如圖2所示（二）、當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)置于停止（向下）處時(shí)電路狀態(tài)如圖3所示。最后三個(gè)發(fā)光二極管會(huì)亮，前四個(gè)會(huì)滅，并保持這種狀態(tài)。（三）、當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)置于啟動(dòng)（向上）處時(shí)，將P3.3引腳上的開(kāi)關(guān)閉合，此時(shí)電路狀態(tài)如圖4所示。此時(shí)電路處在“故障”狀態(tài)，LS1處SOUNDER 會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，表示電路故障。圖4.仿真電路調(diào)試2圖5.仿真電路調(diào)試3 七、總結(jié)通過(guò)本課程設(shè)計(jì)，我對(duì)單片機(jī)的工作原理以及運(yùn)用要求有了更進(jìn)一步的了解，對(duì)我的動(dòng)手能力，編程能力都有很大的幫助。這次課程設(shè)計(jì)的控制要求有：用七只發(fā)光二極管模擬工業(yè)控制中的7道工序，高電平點(diǎn)亮，每道工序用定時(shí)器進(jìn)行工序間的順序轉(zhuǎn)換。我首先收集了大量的資料，查找有關(guān)集成芯片和器件的文獻(xiàn)，只有對(duì)各種元器件有了充分的了解之后在實(shí)際的操作才會(huì)更快。在操作過(guò)程中我發(fā)現(xiàn)自己的電路圖接對(duì)了，但是卻無(wú)法仿真出來(lái)，仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)沒(méi)有把代碼加入電路中。可見(jiàn)如果不對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的每一個(gè)細(xì)節(jié)都了解的清清楚楚的話，哪怕做對(duì)了，你都搞不懂這是怎么回事。這告訴我們，以后無(wú)論在工作還是在生活中，都要認(rèn)真對(duì)待每一個(gè)細(xì)節(jié)，不能得過(guò)且過(guò)，不求甚解。 在編程方面一直是我的弱項(xiàng)，好多程序我都搞不明白，這個(gè)時(shí)候我都會(huì)盡量去問(wèn)同學(xué)，在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，同學(xué)之間的相互幫助是相當(dāng)