单片机在顺序控制中的应用

1、1 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 论文题目论文题目： 单片机在顺序控制中的应用单片机在顺序控制中的应用 所属系部：所属系部： 电子工程系电子工程系 指导教师：指导教师： 职职 称称 ： 学生姓名：学生姓名： 学学 号号: : 专专业：业： 2 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 题目：题目： 单片机在顺序控制中的应用 任务与要求：任务与要求： 利用单片机实现控制自动剪板机的运动，完成当前半料数目的显示、额 定板料数目的设置、剪板机的复位。利用单片机控制能非常方便快捷的 完成实际工作的需要。要求如下： 1.了解自动剪板机工作过程及工作原理。 2.掌握 51 单片机及接口电路

2、。 3.查阅并收集相关资料。 4.画出硬件电路图及完成调试 时间：时间： 20102010 年 0909月0808日 至20102010年 1010 月 2020 日 共 8 8 周 所属系部：所属系部： 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 专业：专业： 指导单位或教研室：指导单位或教研室： 指导教师：指导教师： 3 摘摘 要要 本设计的自动剪板机系统采用单片机 80c51 作控制器，系统主要由单片机 80c51，2 个并行 i/o 接口扩展芯片 8255a，电机过载检测、计数采样输入、系 统工作状态检测输入、外控输出、声光报警、键盘、显示及电源等部分组成， 从而实现抗干扰能力强，结构简单，

3、价格便宜，操作方便，自动化水平较高等 功能特点。 系统实现的功能有：用单片机做控制器、通过位置检测开关，检测剪板机 各工序的状态，自动控制剪板机的工作，同时进行剪切计数，实现机械加工多 工序的自动化技术。本系统在原有机床的主体结构基础上，增加了自动进料、 卸料、剪切、数控定长等功能，使其具有抗干扰性好、集成度高、加工精度高、 操作方便、自动化水平和性价比高等特点。 设计的重点研究单片机的工序检测电路、看门狗电路、电源电路、报警电 路、电动机过载检测电路、键盘、显示电路的设计。程序流程图及系统原理图 设计和软件及仿真调试的编写。 关键词关键词：80c51 单片机；自动剪板机；控制系统；程序流程图

4、 4 abstract: this system is on the main body structure foundation of original machine tool, and functions such as increased automatic charging and the unloading material and cuts the cutting and numerical control is fixed long etc make his characteristic such as to possess the anti- jamming good and

5、 integrated degree height, manufacturing accuracy height and operates convenient and automation standard and performance price ratio are high etc. the focal point of design studies the process checkout circuit of one piece machine and guards the entrance dog circuit, power circuit, alarm circuit and

6、 electromotor overload are tested the design of circuit, keyboard and demonstration circuit. what procedure flow chart and system basic diagram design and software and simulation were debugged compiles. keyword: one piece machine of 80c51 cut the board machine voluntarily; procedure flow chart; proc

7、edure flow chart. 5 目录目录 1 1 绪论绪论.1 1.1 系统设计要求 .1 1.2 本文设计任务 .1 2.2.论文系统的总体方案论文系统的总体方案.2 2.1 自动剪板机的简介 .2 2.2 自动剪板机的工作过程： .2 2.3 硬件系统设计方案 .3 3 3 硬件电路设计硬件电路设计.5 3.1 单片机及其扩展 .5 3.1.1 80c51 主要引脚功能说明.5 3.1.2 时钟电路设计.5 3.1.3 复位电路的设计.6 3.1.4 存储器扩展的设计.7 3.1.5 i/o 的扩展.9 3.2 单片机接口电路.12 3.2.1 单片机键盘接口电路.12 3.2.2

8、 单片机数码管的显示电路.13 3.3 光电藕合的使用 .14 3.4 njm3717 的使用.16 4 4 系统软件的设计与调试系统软件的设计与调试.18 4.1 软件设计：.18 4.2 系统调试综述.20 结束语结束语.22 参考文献参考文献.23 单片机在顺序控制中的应用 1 1 1 绪论绪论 随着计算机科学和自动化水平的不断提高，在各种应用领域都大量采用计 算机控制系统。计算机控制系统的应用使得科学研究、工农业生产、工艺实践 的效率大大提高，同时也大幅度提高了产品和成果的质量，计算机控制系统从 结构上讲都是类同的，包括计算机组成的控制器和被控对象，并且对象的输出 通过反馈回路反馈给控

9、制器，形成一个闭环的控制系统。从采用的部件讲，计 算机控制系统所用的计算机往往有交大区别：在大型控制系统中，采用大中型 机；在一般控制系统中采用微型机；而功能较专的控制系统采用单片机。由于 大量的控制系统的任务较为专业化，并且执行的是直接数字控制任务，故基本 采用单片机。单片机是目前控制系统采用最多的器件和芯片，它在军事、航空 航天、交通、工业、农业等领域都有大量的应用。单片机的广泛应用及其产生 的效益取得了令人瞩目的成果。本文主要介绍以单片机为核心的自动剪板机在 顺序中的应用。 1.11.1 系统设计要求系统设计要求 本自动剪板机是用来将大块木头按要求剪成小木块料的一种机器，它常被 用于家具

10、生产厂家、大型木料加工公司等部门。它会按操作者的要求，自动把 大木块料剪切成规定长度 l 的小木块料，同时还可以控制连续剪切木料的数目。 控制小车，达到自动剪切大块木头，运送木料，为此本系统要求主要有： 1.实时控制板料运送到指定的工作台。 2.实时控制剪切刀准确的剪切板料。 3.实时控制送料小车到达指定的工作点。 4.实时控制落在小车上的板料数目。 1.21.2 本文设计任务本文设计任务 本文设计的主要任务是按照课题所给的自动剪板机系统的主要功能要求， 完成整个硬件系统的设计要结合软件的需要，并且调试好各部分电路，结合软 件的运行提供良好的硬件环境，以完成系统要求的功能。 单片机在顺序控制中

11、的应用 2 2.2.论文系统的总体方案论文系统的总体方案 2.12.1 自动剪板机的简介自动剪板机的简介 自动剪板机是一种按用户要求将大块金属板材进行剪切，并由进料车运送 到下一工序的自动化加工设备。其主要功能： 待剪板料的自动传送，由送料电动机将下一块待剪板料自动输送到位； 板料的压紧，待剪板料定位后由压块电动机带动压板，将板料压紧； 板料剪切，由一台电动机控制剪切刀实施； 送料车的运行，包括卸载及自动返回； 剪切板料的自动计数和每车板料数的预设定。要实现这些功能，需在系 统中设置相应的位置检测开关和光电传感器。系统的原理结构和各检测元件的 安装. 2.22.2 自动剪板机的工作过程：自动剪

12、板机的工作过程： 自动剪板机工作过程如图 2-1 所示：该自动剪板机系统，可按照要求剪开 大块板料，并由送料小车运到包装线。当小车未动作时，压块及剪切刀的限位 开关 sa2、sa3 和 sa4 均断开，行程开关 sa1 也断开的。其工作过程如下： 1.读入限位开关 sa6 的状态，判断小车是否是空载，是空载则可开始工作。 2.启动送料小车，并使其到位，此时限位开关 sa5 闭合。 3.启动送料机构 e，带动板料向右移动. 4.当板料碰到行程开关 sa1 时，停止送料，同时启动压块控制机构，压下 压块 b，并使压块上限开关 sa2 闭合。 5.当压块到位时，压紧板料时，压块下限开关 sa3 闭合

13、。 6.启动剪切刀控制机构，使剪刀下落，此时，sa4 闭合，直到把板料剪断。 当板料下落通过光电开馆时，sa7 输出一个脉冲，作为计数脉冲。 7.判断小车上的板料是否够数，如果不够，则继续重复 3-7。一旦够数， 则是控制电机开始通电，小车右行，把切好的板料送至包装线。板料卸下后， 再启动小车重新返回到剪板机下，并开始下一车的装载工作。 单片机在顺序控制中的应用 3 剪切刀 压块控制机构 b sa1 光电 开关 板 料 送 料 小 车 b m 剪切刀控制机构 a m sa2sa4 sa3 sa6 板料 c m 送料机构 e d 工作台 l sa5 轨迹控制电机 2.32.3 硬件系统设计方案硬

14、件系统设计方案 自动剪板机是常被用于家具生产厂家，大型木料加工公司等部门。它会按 操作者的要求，自动把大木块料剪切成规定长度 l 的小木块料。同时还可以控 制连续剪切木料的数目。整个系统设计的总框架如图 2-2 所示： 整个系统的主要部分是单片机六个限位开关、一个光电开关和四个电机 （送料机构电机 e、压块控制机构电机 b、剪切刀控制机构电机 a 和控制小车的 电机）的控制，以实现自动剪板机的正常运作。 对于七个开关的作用是：通过光电藕合器（前项通道信号器）检测自动剪 板机工作时的各工作点的具体信息，向单片机输入信号。单片机获得信号后， 发送给四个电机，控制四个电机工作。 图 2-1 自动剪板

15、机工作过程图 单片机在顺序控制中的应用 4 系统设计的总框架： 输入高电平小车停 送料机构 e 板料 输入低电平小车不停 输入低电平剪切刀不动 80c51 8255a 译 码 器 内扩 外扩 键盘 显示 器器 运 木 小 车 输入高电平剪切刀下 剪 切 刀 sa1 sa6 b 压块 m 工作台 图 2-2 硬件设计大体框图 单片机在顺序控制中的应用 5 3 3 硬件电路设计硬件电路设计 3.13.1 单片机及其扩展单片机及其扩展 3.1.13.1.1 80c5180c51 主要引脚功能说明主要引脚功能说明 如图 3-1 所示： vss 和 vcc:主要电源线，vss 接地，vcc 正常操作时接

16、地。 xtali 和 xtal2：外接晶体谐振器引脚。 ale/prog：地址锁存信号输出/编程脉冲输入引脚。 psen：外部程序存储器的读选通信号引脚。 ea/vpp：只访问片外程序存储器 ea 输入/编程高压 vpp 输入引脚。 rst：复位信号输入端引脚。 p0.0-p0.7、 p1.0-p1.7、 p2.0-p2.7、 p3.0-p3.7:输入输出引脚。 3.1.23.1.2 时钟电路设计时钟电路设计 80c51 的 xtal1、xtal2 引脚之间跨接晶体振荡器和微调电容构成一个稳定 的自激振荡器这就是组成里的时钟电路。如图 3-2 示： 图 3-1 80c51 管脚图 图 单片机在

17、顺序控制中的应用 6 xtal1 xtal2 xtal2 c1 30pf c2 30pf 晶 振 6khz 图 3-2 时钟振荡电路 时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才能为单片机的时 钟脉冲信号。一般电容 c1 和 c2 取 30pf 左右。晶体的振荡频率范围是 1.2 mhz12mhz。晶体振荡频率高，则系统的时钟频率也高，单片机运行也就快， 但反过来运行速度快对存储器的速度要求就高，对印刷电路板的工艺要求也高 （线间寄生电容要小） 。在本次设计中，选取晶振频率为 6mhz,c1 和 c2 的值均 为 30pf。 3.1.33.1.3 复位电路的设计复位电路的设计 单片机在启

18、动运行时都需要进行复位操作，以便使 cpu 和系统中的其它部 件都处于某一确定的初始状态，并从这个状态开始工作。80c51 单片机有一个 引脚 rst，它是施密特触发器的输入端，其输出端接复位电路的输入。 复位有电复位和按键手动复位两种。按键手动复有电平方式和脉冲方式两 种。本次设计中，为方便人的操作，采用按键手动复位的按键电平复位。其电 路图如图 3-3 所示： 200 vcc rese t +c r1 r2 1k vcc 80c51 rst vss 图 3-3 复位电路图 复位信号是高电平有效，其有效时间应持续 24 个振荡脉冲周期（即二个机 单片机在顺序控制中的应用 7 器周期）以上，若

19、使用频率为 6mhz 的晶振，则复位信号持续时间应超过 4s 才能完成复位操作。复位之后，使 ale、psen、p0、p1、p2 口的输出均为高电 平（即为输入状态） ，复位后，内部寄存器的状态如表 3-4 所示。rst 变为低电 平后，便又退出复位状态。cpu 从初始化工作，由状态表可知，复位后：程序 寄存器为 0000h 开始执行程序，内部 ram 不受复位影响。 表 3-4 复位状态表： pc0000htcon00h acc00htl000h psw00hth000h sp07htl100h dptr0000hth100h p0-p30ffhscon00h ipxx000000hsbuf

20、00h ie0x000000hpcon 不定 tmod00h0xxx0000b 3.1.43.1.4 存储器扩展的设计存储器扩展的设计 80c51 通过 p0 和 p2 口可为扩展存储器提供 16 位地址，使扩展存储器的 寻址范围达 64kb。此外，还有一些引脚信号也是提供存储器扩展使用的。例如： ale 信号用于外部程序存储器的地址锁存控制、psen 信号用于外部程序存储器 的读选通、ea 信号用于外部程序存储器的访问控制等。存储器的扩展包括：程 序存储器（rom）的扩展和数据存储器（ram）的扩展。 2764 的扩展： eprom2764 是一种 8k * 8 的程序存储器，采用双列直插式

21、 28 引脚封装。 正常工作时，采用单一 +5v 电源、13 位地址线 a12a0 用于片内地址选择、8 位数据线 d7d0 用于数据的读出；ce 为片选信号线、oe 为读允许信号线。 2764 的单独字节存取时间小于 256ns，这保证了它可以于单片机直接相连，8k 单片机在顺序控制中的应用 8 字节的大存储容量，使它具有高密度的功能。 图 3-5 画出了程序存储器 2764 和数据存储器 6164 的扩展连线图，图中， 用 74ls373 锁存 8 位地址，2764 的高 5 位地址与单片机的 p2 口的 p2.0p2.4 相连，片选信号线 ce 接地。其具体连线是：2764 的存储容量为

22、 8k 字节，需 13 位地址（a12a0）进行存储单元的选择，为此，先把芯片的 a7a0 引脚 与地址锁存器的 8 位地址输出对应连接。剩下的高位地址（a12a8）引脚与 p2 口的 p2.4p2.0 相连。74ls138 译码器的 y0 作芯片选择信号与 2764 的 ce 相连。 数据线的连接：只要把存储芯片的数据输出引脚与单片机 p0 口线对应连接 就可以了。80c51 的 psen 信号接 2764 的 oe 端，以便进行存储单元的读出选通 存储芯片 2764 的存映像为： p2 口 p0 口 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0

23、 0 0 0 0 0 0 0 0 0 最低地址 0000h 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 最高地址 1fffh 6164 的扩展： 6164 是静态 ram 的典型芯片，存储容量 2kb，该芯片为 cmos 工艺，因此具 有功耗低的特点。其具体的扩展连接方式与 2764 的扩展连线类似，不同之处是： 74ls138 译码器的 y1 作芯片选择信号与 6164 的 cs 相连；以 80c51 的 rd 信号 接 6164 的 oe 端，以 wr 信号接 we 端，进行 ram 芯片的读写控制。其地址为： p2 口 p0 口 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6

24、 5 4 3 2 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 最低地址 2000h 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 最高地址 3fffh 单片机在顺序控制中的应用 9 d7-0 74ls373 . .q7-0 . g . .p0 q0 g a b c e1 y1 e3 y0 ce a7-0 d7-0 2764 a12-8 oe oe oe cs a7-0 d7-0 a12-8 wr 6164 oe we p2.5-p2.7 p0.7-p0.0 ale 80c51 p2.4-2.0 psen rd wr rd wr 图 3-5 存储器的

25、扩展连线图 3.1.53.1.5 i/oi/o 的扩展的扩展 i/o 口扩展的必要性及地址译码分析： 由于 80c51 单片机本身提供的输入输出口线并不是很多，只有 p1 口 8 位 i/o 线和 p3 口的某些位线可用作输入输出使用，而在本次设计控制系统中，键 盘及显示器作为人机对话的关键部分，及有数据的输入，同时也有数据的输出 显示，按功能要求，采用 4 个按键和 3 位 led 数码管显示。要完成功能，它们 于单片机的连接必然要占用较多的 i/o 线，于是有必要对 80c51 进行 i/o 扩展。 本系统采用可编程通用并行芯片 8255a 来扩展系统的 i/o 口。 单片机的地址总线宽度

26、为 16 位，p2 口提供高 8 位地址（a15-a0） ，p0 口经 外部锁存器后提供低 8 位地址（a7-a0） 。为了唯一的选中外部某一单元，必须 进行两种选择：一是必须选择该存储器芯片即片选；二是必须选择出该芯 片的某一存储单元即：字选。常用选址方法有线选法和全地址译码法两种， 由于线选法所用地址线都是高位地址线，它们的权值较大，地址空间不能得到 充分利用，芯片之间的地址不连续，故在该系统的 i/o 扩展中采用全地址译码 法，选用 74ls138 作为地址译码器。 这本设计中，我们选择具有并行输入/输出接口的 8255a 芯片来完成这些功 单片机在顺序控制中的应用 10 能。 8255

27、a 的介绍： 8255a 是一个为 8080、8085、和 8088 微型计算机系统设计的通用 i/o 接口片子。 8255a 是可编程的并行输入/输出接口芯片， 通用性强且使用灵活，常用来实现 51 系列 单片计的并行 i/o 口扩展。它是一个 40 引 脚的双列直插式集成电路芯片，其引脚排 列，如图 3-6 所示： 图 3-6 8255a 引脚图 8255a 的内部结构按功能分为 3 个逻辑电路部分，即：端口电路、总线接 口电路和控制逻辑电路。 a.端口电路 8255a 共有 3 个 8 位口，其中 a 口和 b 口是单纯的数据口，供数据 i/o 使 用。而 c 口则既可以作数据口，又可以

28、做控制口使用，用于实现 a 口和 b 口的 控制功能。因此在使用中常把 c 口分为两部分，即： c 口高位部分（pc7-pc4）； c 口低位部分（pc3-pc0）。 数据传送中 a 口所需的控制信号由 c 口高位部分提供，因此把 a 口和 c 口 低位部分合在一起称之为口低位部分合在一起称之为 a 组；同样理由，把 b 口 和 c 口低位部分合在一起称之为 b 组。 b.总线接口电路 总线接口电路用于实现 8255a 和单片机芯片的信号连接。其中包括： 1) 数据总线缓冲器 数据总线缓冲器为 8 位双向三态缓冲器，可直接和 mcs51 的数据线相连， 与 i/o 操作有关的数据、控制字和状态

29、信息都是通过该缓冲器进行传送。 2) 读/写控制逻辑 与读写有关的控制信号有： cs-片选信号（低电平有效）。 rd 读信号（低电平有效）。8255a 共有 4 个可寻址的端口（即 a 口、b 口、c 口和控制寄存器），用 2 位地址编码即可实现选择。在 i/o 扩展连接是 通常把 a0 和 a1 直接与单片机的 p0.0 和 p0.1 对应连接。 wr-写信号（低电平有效）。 a0、a1-端口选 0.1 相连，以确定口地址。 reset-复位信号（高电平有效）。复位之后，控制寄存器清除， 单片机在顺序控制中的应用 11 各端口被置为输入方式。 读写控制逻辑用于实现 8255a 的硬件管理，其

30、内容包括：芯片的选择，口 的寻址以及规定各端口和单片机之间的数据传送方向。详见表 3-7。 3) 控制逻辑电路 控制逻辑电路包括 a 组控制和 b 组控制，合在一起构成 8 位控制 寄存器。用于存放各口的工作方式控制字。 表 3-7 8255a 读/写控制表： csa1a0rdwr所选端口操 作 00001a 口读端口 a 00101b 口读端口 b 01001c 口读端口 c 00010a 口写端口 a 00110b 口写端口 b 01010c 口写端口 c 01110控制寄存器写控制字 1/数据总线缓冲器输出高阻抗 8255a 可编程通用并行接口芯片 i/o 扩展接口的设计 8255a 与

31、 80c51 的连接：74ls138 译码器的 y2 作为 8255a 的片选地址 74ls373 锁存器的 q1、q2 作为 8255a 的断口选择信号 a0、a1。则 8255a 的 a 口 地址为 4000h（0100 0000 0000 0000） ，b 口地址为 4001h（0100 0000 0000 0001） ，c 口地址为 4002h（0100 0000 0000 0010） ，控制寄存器地址为 4003h（0100 0000 0000 0011） 。 a 口作用：a 口输出 8 位字形代码（段控线）作为 led 显示器的段控端。 c 口作用：c 口为输出口（位控口） ，以

32、pc2pc0 输出位控线。控制 led 显示器的位控端。 b 口作用：b 口作为输入信号接口，接 7 个光电藕合开关，向单片机输入控 制信号。 图 3-8 画出了 8255a 的扩展连线图 单片机在顺序控制中的应用 12 3.23.2 单片机接口电路单片机接口电路 3.2.13.2.1 单片机键盘接口电路单片机键盘接口电路 键盘是计算机不可缺少的输入设备，是实现人机对话的纽带。按其结构形 式可分为非编码键盘和编码键盘，前者用软件方法产生键码，而后者则用硬件 的方法产生键码。 本次设计的自动剪板机系统中，要求对剪切木板数量的控制则是通过键盘 来实现的。在本次设计中键盘的实现是通过中断来实现的，即

33、通过 80c51 的 p3 口的 p3.2、p3.3、p3.4、p3.5 口线的第二功能 int0、int1、t0、t1 来实现， 最后用来完成当前板料数目的显示、额定板料数目的设置。本系统采用的是 4 行4 列的矩阵键盘。 键盘上有行线和列线之分，本键盘共有 4 条行线、4 条列线。在行线和列 线的交点处有一个键，由于行线与列线分别与键的不同端相连，平时键处于断 开状态，所以行线和列线互不相通。接口时，行线一端接输出口，另一端悬空； 而列线一端经电阻接+5v 电源，另一端接输入口。由于列线通过电阻与+5v 电 rd wr reset 80c51 p0.7-0.0 ale ea 74ls373

34、 d7 q7 . : d7 q0 g oe rd wr reset pa7 : pa0 8255a cs d7 : d0 a1 : a0 pc0 d7 pb7 : : d0 pb0 图 3-8 8255a 的扩展 单片机在顺序控制中的应用 13 源相连，所以列线的初始状态为高电平。 键盘连接的示意图如图 3-9： 图 3-9 键盘连接示意图 3.2.23.2.2 单片机数码管的显示电路单片机数码管的显示电路 实现显示剪切过程中木板的数量是本系统要实现的主要功能之一，因此系 统中的数码管显示是必不可少的。本系统中采用了三片共阴极数码管作显示器。 显示范围为：0999 个。 由于是三位的 led

35、显示，需要采用动态扫描的方法进行显示，即逐个地循 环地点亮各位显示器。这样虽然在任意时刻只有一位显示器被点亮，但是由于 人眼具有视觉残留效应，看起来于全部显示器持续点亮效果完全一样。为了实 现 led 显示器动态扫描，除了要给显示器提供段的输入外，还要对显示器加位 的控制。因此必须给 led 两个输出口，其中一个用于输出 8 条段控线，令一个 用于输出 3 条位控线。 led 显示器与 8255a 的连接： 其中 c 口为输出口（位控口） ，以 pc2pc0 输出位控线。由于位控线的 驱动电流较大，因此 pc 口输出加 74ls04 进行反相和提高驱动能力。然后再接 各 led 显示器的位控端

36、。 单片机在顺序控制中的应用 14 a 口也为输出口（段控口） ，以输出 8 位字形代码（段控线） 。段控线的负 载电流约为 8ma,为提高显示亮度，通常加 74ls244 进行段控输出驱动。 3.33.3 光电藕合的使用光电藕合的使用 光电藕合器是一种把电子信号转换成为光学信号，然后又回复电子信号 的半导体器件。当电流移向光电藕合器的输入面，光学信号由发光二极管输出。 输出面的光学感应器察觉之，同时电流移动。 光电藕合电路原理如图 3-10 所 示： 图 3-10 光电耦合电路原理图 光电藕合器的输入端与输出端在电气上是绝缘的，且输出端对输入端也无反馈， 因而具有隔离和抗干扰两方面的独特性能

37、。通常使用光电藕合器是为实现以下 两个主要功能：电平转换，隔离。 光电隔离是以光为媒体来传输电信号的器件，通常把发光器与受光器封装 在管壳内。当输入输出加电信号时发光器发出光线，受光器接收后就产生光电 流，从输出端流出，从而实现“电-光-电”转换。如图 3-11 所示。当输入为低 电平“0”时，光敏三极管截止，输出为高电平“1” ；当输入为高电平“1”光 敏三极管饱和导通，输出为低电平“0” 。 单片机在顺序控制中的应用 15 图 3-11 光电隔离结构图 光电隔离之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种噪音干扰， 使通道上的信号比大为提高，主要有以下原因： 光电隔离的输入阻抗很小，只有

38、几百欧姆，而干扰源的阻抗较大，通常为 10。 按分压原理可知，即使干扰电源的幅度较大，但馈送到光电隔离器的输入 端的噪声电压会很小，只能形成很微弱的电流，由于没有足够的能量而不能使 二极管发光，从而被抑制掉了。 光电隔离器的输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地。之间 的分布电容极小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰噪音都很难通 过光电隔离器馈送到另一边去，避免了共阻抗耦合的干扰信号的生产。 光电隔离器可以起到很好的安全保障作用，即使当外部设备出现故障，甚 至输入信号线短接式也不会损坏仪表。因为光电隔离器件的输入回路之间可以 承受几千伏的高压。 光电隔离器的响应速度极快，其响应

39、延迟时间只有 10 左右，适于对响应速 度要求很高的场合。 光电隔离器的主要优点是单向传输信号，输入端与输出端完全的实现了电 气隔离。抗干扰能力强。本系统使用的是 521-1，信号从引脚 1 输入，使发光 二极管发光其光线又使光敏三极管产生电信号从引脚 3 输出。从而既完成了信 单片机在顺序控制中的应用 16 号的传递也实现了电气上的隔离。 3.43.4 njm3717njm3717 的使用的使用 小车运送木料具有双向性，即要控制小车到指定的工作点，又要控制小车 把木板运走。为此本次设计使用 njm3717 片子和电机组成电路来控制小车的运 动。 njm3717 片子控制小车原理如图 3-12

40、 所示： 图 3-12 njm3717 片子控制小车原理图 单片机在顺序控制中的应用 17 njm3717 片子工作原理如表 3-13 所示： dipempplcc 标志描述 1110mb 电动机输出 b。当电平为高时， 电动机的电流是从 ma 到 m b 2211t 时钟振荡器。正时定为管脚 t 和接地管脚 之间平行地连接一个 56 千欧的电阻和 82pf 3,14 4,5 3,18 4,5,6 7,14 12,4 1,2,3 9，13 vmm 电动机所提供的电压是 10 伏到 45 伏。 vmm 管脚应该和用导线连在 pcb 上。 12， 13 15，1 6， 17 14，15， 16，1

41、7， 28 gnd 提供接地。注意这些接地管脚是用来散热的。 确信所有的接地管脚被焊接在一个合适的大铜 板上，这样做的目的是为了提高散热的有效率。 6818vcc 提供的逻辑电压为+5 伏 7919i1 逻辑输入和 i0输入一起控制目前的输出水平的 状态，可控制的水平目前定位在： 100、60、20、0%。 81020phase 控制目前电动机 ma 和 m b 的输出方向。当输入 高电平时，电动机当前的电流方向是从 ma流向 m b 91121i0 逻辑输入和 i1输入一起控制目前的输出水平的 状态，可控制的水平目前定位在： 100、60、20、0%。 101223c 输入比较交仪。这种输入

42、仪能够通过敏感电阻 器感知瞬间电压，瞬间电压是通过 rc 网络的过 滤。 111324vr 参考电压。控制比较仪的阈置电压，因而能输 出当前的电压。输入 15 电阻：以 6.8+/-20%为 代表。 15196ma 电动机输出 a。当电平为高时，电动机的电流 是从 ma 到 m b 单片机在顺序控制中的应用 18 16208e 共同发射器，在管脚和地面之间连接敏感电阻 器 4 4 系统软件的设计与调试系统软件的设计与调试 4.14.1 软件设计：软件设计： 顺序控制系统的程序设计可根据流程图进行，也可以将各步动作编写出程 序表，或者画出逻辑功能图。控制程序用来对系统进行初始化，即设置中断控 制

43、字及计数常数等。当主程序执行完以后，便进入等待状态。当系统需要工作 时，只要操作员按下 start 按钮，即可转到相应的中断服务程序。自动剪板机 生产过程控制的软件采用模块化结构，顺序控制系统的程序设计可根据流程图 进行，也可以将各步动作编写出程序表，或者画出逻辑功能图。控制程序分两 部分，一部分是主程序，用来对系统进行初始化，即设置中断控制字及计数常 数等；另一部分为中断服务程序，对剪板机系统进行生产过程控制。主程序流 程图，如图：4-1，所示： 单片机在顺序控制中的应用 19 中断服务程序 读入 sa6 状态 step1 y n 启动小车（左行） 读入 sa5 状态 n step2 y 读

44、入 sa1 状态 step3 n y ssre 断电，ss 通电，使压块下降 n step4 y ssra，ssrb 通电，使切刀下降 n step5 y 断 ssra，ssrb 使压块，剪切刀复位 step6 n step7 读 tf0 ssre 通电，使板料前进 读入 sa2，sa3 状态 读入 sa2，sa3 状态 读入 sa2，sa3，sa4 状态 压板压紧否？ 板料到位否 sa1=0？ 小车到位否 sa5=0？ sa6=0？ 压块 ，剪刀复位了吗？ 剪下否？ 单片机在顺序控制中的应用 20 step8 n 图 4-1 主流程图 4.24.2 系统调试综述系统调试综述 单片机系统的硬件

45、调试和软件调试是不能完全分开的。许多硬件错误是 在软件调试中发现和纠正的，但通常是先排除明显的硬件故障以后再和软件结 合起来调试。首先，在样机上电之前，选用万用表等工具根据和安装是否符合 要求，应特别注意电源系统总线（地址总线、数据总线和控制总线）是否存在 相互之间（或与其它）信号线短路。其次，加电检测各插件引脚的电位，仔细 测量各点电平是否正常。最后是在断电情况下，除 cpu 以外，插上所有的元器 件用万用表检查连接的正确性和可靠性。 4.34.3 数码管显示电路调试数码管显示电路调试 本系统采用的是 3 个数码管完成显示功能。调试过程中编制一段流动显示 程序，利用人视觉残留效应实现显示功能

46、，显示程序如下： display: mov r0, #79h mov r2, #20h display1: mov a, r0 mov dptr, 3segtbl movc a, a+dptr mov dptr, #7ch movx dptr, a mov a, r2 inc dptr inc dptr movx dptr, a acall dims jnb acc.7, display2 ret display2: inc r0 mov a, r2 rl a mov r2, a 启动小车（右行） tf0=0？ 单片机在顺序控制中的应用 21 ajmp display1 dims: mov r3, #7dh dil: nop nop djnz segtbl: db 3fh db 06h db 5bh db 4fh db 66h db 6dh db 7dh db 07h db 7fh db 67h 单片机在顺序控制中的应用 22 结束语结束语 完成情况：第 1-2 周单片