单片机应用系统实例

1、 硬件：时钟电路片硬件：时钟电路片 软件：片内定时器软件：片内定时器 在单片机计时的过程中，每一次秒加在单片机计时的过程中，每一次秒加1，都与规定的作，都与规定的作息时间息时间，如比较相等就进行电铃或扩音设备的开关控制。，如比较相等就进行电铃或扩音设备的开关控制。 本系统共有本系统共有4项控制内容：接通电铃和断开电铃；项控制内容：接通电铃和断开电铃； 接通和断开扩音设备。接通和断开扩音设备。 由由P1口输出控制码进行控制，其控制码定义为：口输出控制码进行控制，其控制码定义为： 接通电铃：接通电铃：0FEH 断开电铃：断开电铃：0FDH 接通扩音设备：接通扩音设备：7FH 断开扩音设备：断开扩音

2、设备：0BFH时钟产生时钟产生+5V+5V由由P1口输出控制码进行控制：口输出控制码进行控制：接通电铃：接通电铃：0FEH断开电铃：断开电铃：0FDH接通扩音设备：接通扩音设备：7FH断开扩音设备：断开扩音设备：0BFH P1.7 P1.6 P1.1 P1.0电铃通电铃通 1 0电铃断电铃断 0 1扩音通扩音通 0 1 扩音断扩音断 1 0 为时钟记时程序，使用内部为时钟记时程序，使用内部RAM单元：单元： 20H 秒单元秒单元 21H 分单元分单元 22H 时单元时单元 每运行一次秒加每运行一次秒加1操作时（参见操作时（参见P158162），都调用时），都调用时间比较子程序。间比较子程序。记

3、时时间与存储字中的预置时间进行比较：记时时间与存储字中的预置时间进行比较： 相等：相等：作息时间已到，发出开关控制码，控制电铃或扩音设备作息时间已到，发出开关控制码，控制电铃或扩音设备 的开的开/断；断； 不等：不等：子程序返回。子程序返回。 50H存储区首地址；存储区首地址； R0 存储区地址指针；存储区地址指针； 2EH存储区地址指针暂存单元；存储区地址指针暂存单元； 6AH存开关控制码；存开关控制码； 6BH6DH依次存放存储字的小时值、分值和秒值。依次存放存储字的小时值、分值和秒值。内部内部RAM中：中：构造构造4个字节的存储字，放在外部个字节的存储字，放在外部RAM（6116）50H

4、开始的存储区中：开始的存储区中：格式：格式： 开关设备控制码字节开关设备控制码字节 时字节时字节 分字节分字节 秒字节秒字节存储单元存储单元开控制码开控制码时时分分秒秒关控制码关控制码时时分分秒秒50H57H0FEH0800000FDH08001058H5FH0FEH0850000FDH08501060H67H0FEH0900000FDH09001068H6FH0FEH0950000FDH09501070H77H7FH0952000BFH10050078H7FH0FEH1010000FDH10101080H87H0FEH1100000FDH11001088H8FH0FEH1110000FDH1

5、1101090H97H0FEH1200000FDH12001098H9FH0FEH1330000FDH1330100A0H0A7H0FEH1420000FDH1420100A8H0AFH0FEH1430000FDH1430100B0H0B7H0FEH1520000FDH1520100B8H0BFH7FH1521000BFH1550000C0H0C3H00H(返返回回) LOOP1： MOVR0，#4CH；存储字存储区首地址减；存储字存储区首地址减4MOV2EH，R0；送存储区地址指针暂存单元；送存储区地址指针暂存单元LOOP2： MOVR0，2EHMOVR3，#04H；循环；循环4次次MOVR

6、1，#23HLOOP3： INCR0；地址指针加；地址指针加4，得开关控制码地址，得开关控制码地址DJNZR3，LOOP3MOV2EH，R0；暂存开关控制码地址；暂存开关控制码地址MOVR3，#03H；循环；循环3次次MOVXA，R0；读取控制码；读取控制码JZA，LOOP5；控制码为；控制码为“0”（结束）（结束）则返回则返回MOV6AH，A；存控制码；存控制码LOOP4： INCR0 ；地址指针增量：；地址指针增量：50H51H（时）（时）52H（分）（分）53H（秒）（秒）DECR1 ；记时单元地址减量：；记时单元地址减量：23H22H（时）（时）21H（分）（分）20H（秒）（秒）MO

7、VXA，R0；读取作息时间；读取作息时间（时、分、秒）（时、分、秒）MOV6BH，A；存作息时间；存作息时间MOVA，R1；读取记时时间；读取记时时间CJNEA，6BH，LOOP2；记时时间；记时时间（A）与预置作息时间与预置作息时间（6BH）比较：比较： 不等则转，继续读下面的控制码（时、分、秒）不等则转，继续读下面的控制码（时、分、秒）DJNZR3，LOOP4；共读取；共读取 3次次MOVA，6AH；开关控制码送；开关控制码送ACPLA；取反（增大驱动能力）；取反（增大驱动能力）MOVP1，A；开关控制码输出；开关控制码输出LOOP5： RET；返回；返回+5VbcABC水塔水位控制原理图

8、传传感感器器底底部部下下限限上上限限P P1 1. .0 0P P1 1. .1 10 0：电电机机工工作作1 1：电电机机停停止止一、控制原理：一、控制原理：虚线表示允许水位变化的上下限。虚线表示允许水位变化的上下限。水塔由电机带动水泵供水，单片水塔由电机带动水泵供水，单片机控制电机转动以达到对水位控机控制电机转动以达到对水位控制的目的。制的目的。当水位上升，达到上限时，因水当水位上升，达到上限时，因水导电，导电，B、C棒连通棒连通+5V。b、c均为均为“1”，应停止电机和水泵的，应停止电机和水泵的工作，不再供水；工作，不再供水；当水位降到下限时，当水位降到下限时，B、C棒都不棒都不能与能与

9、A棒导电。棒导电。 b、c均为均为“0”，应启动电机，带动水泵工作，给应启动电机，带动水泵工作，给水塔供水；水塔供水；当水位处于上下限之间时，当水位处于上下限之间时，B与与A棒导通。棒导通。 b为为“1”， c为为“0”，无论怎样都应维持原有的工作状无论怎样都应维持原有的工作状态。态。二、控制电路：二、控制电路：上下限水位信号由上下限水位信号由P1.0和和P1.1输入，这输入，这2个信号共有个信号共有4种组合状态：种组合状态：输输 入入输输 出出操操 作作C（P1.1）B（P1.0）P1.2(电机电机)P1.3 (报警报警)0001电机运转电机运转011维持原状维持原状100故障报警故障报警1

10、111电机停转电机停转控制信号由控制信号由P1.2端输出，去控制电机。端输出，去控制电机。为了提高控制的可靠性，使用了光电耦合；为了提高控制的可靠性，使用了光电耦合；由由P1.3输出报警信号，驱动一支发光二极管进行光报警。输出报警信号，驱动一支发光二极管进行光报警。0：电机工作：电机工作1：电机停止：电机停止水塔水位控制电路水塔水位控制电路程序：程序：ORGORG8000H8000HAJMPAJMPLOOPLOOPLOOPLOOP： ORLORLP P1 1，#03H #03H ；P P1.01.0=P=P1.11.1=1=1，为检查水位状态做准备，为检查水位状态做准备MOVMOVA A，P

11、P1 1JNBJNBACC.ACC.0 0，ONEONE；P P1.01.0=0=0则跳转则跳转JBJBACC.ACC.1 1，TWOTWO；P P1.11.1=1=1则跳转则跳转BACKBACK： ACALLACALLD10SD10S；P P1.01.0=1=1、P P1.11.1=0=0维持原状时就延时维持原状时就延时10S10SAJMPAJMPLOOPLOOPONEONE：JNBJNBACC.ACC.1 1，THREETHREE；P P1.11.1=0=0则跳转则跳转CLRCLR93H93H（P P1.31.3）；P P1.01.0=0=0、P P1.11.1=1=1时，时，P P1.3

12、1.3=0=0启动报警装置启动报警装置SETBSETB92H92H（P P1.21.2）；P P1.21.2=1=1停止电机工作停止电机工作FOURFOUR： SJMPSJMPFOURFOURTHREETHREE：CLRCLR92H92H；P P1.01.0= =P P1.11.1=0=0时启动电机时启动电机AJMPAJMPBACKBACKTWOTWO： SETBSETB92H92H；停止电机工作；停止电机工作AJMPAJMPBACKBACK延时子程序延时子程序D10SD10S（延时（延时10S10S）：）：ORGORG8030H8030HMOVMOVR R3 3，#19H#19H；R R3

13、3=25D=25DLOOP3LOOP3：MOVMOVR R1 1，#85H#85H；R R1 1=133D=133DLOOP1LOOP1：MOVMOVR R2 2，#0FAH#0FAH ；R R2 2=250D=250DLOOP2LOOP2：DJNZDJNZR R2 2，LOOP2LOOP2DJNZDJNZR R1 1，LOOP1LOOP1DJNZDJNZR R3 3，LOOP3LOOP3RETRET1T1T1T1T1T1T2T2T2T2T2T2T2T2T计算延时时间：（若计算延时时间：（若fosc=6MHzfosc=6MHz，则，则T=2ST=2S）t=t= (2 (22S2S250)+32

14、50)+32S2S133+3133+32S2S25+325+32S2S = = 3345106 S 3345106 S 3.3 S 3.3 S （10S ?10S ?）电热箱采用电热丝加热，由双向可控硅控制加热量的大小；电热箱采用电热丝加热，由双向可控硅控制加热量的大小；温度传感器检测电热箱内的温度，经放大与温度传感器检测电热箱内的温度，经放大与A/DA/D转换后进入单片机；转换后进入单片机；单片机将设定的温度值与检测到的电热箱中的实际温度进行比较，单片机将设定的温度值与检测到的电热箱中的实际温度进行比较，并调节运算后，发出控制信号经光电隔离器去驱动双向可控硅以调并调节运算后，发出控制信号经光

15、电隔离器去驱动双向可控硅以调节加在电热丝的电压，从而控制电热箱的温度。节加在电热丝的电压，从而控制电热箱的温度。电热箱单片机温控系统结构框图电热箱单片机温控系统结构框图单片机具有温度设定、显示、给出采样温度反馈值、单片机具有温度设定、显示、给出采样温度反馈值、 输出温度控制量以及作调节器运算等功能。输出温度控制量以及作调节器运算等功能。采用扫描的方法，采用扫描的方法，输出输出3 3 位的位的BCDBCD码，从码，从0000000019991999共共20002000个数码。内部有时钟源（振荡器）。个数码。内部有时钟源（振荡器）。V VR R：基准电压输入线，其值为：基准电压输入线，其值为200

16、mV200mV或或2V2V；V VX X：被测电压输入线，最大为：被测电压输入线，最大为199.9mV199.9mV或或1.999V1.999V。DSDS4 4DSDS1 1：分别是个、十、百、千位的选通脉冲输出线；：分别是个、十、百、千位的选通脉冲输出线；Q Q3 3Q Q0 0 ：BCDBCD码数据输出线，动态地输出千位、百位、十位、个位值。码数据输出线，动态地输出千位、百位、十位、个位值。即即DSDS4 4有效时，有效时，Q Q3 3Q Q0 0表示的是个位值（表示的是个位值（0 09 9）；依次类推。）；依次类推。EOCEOC与与INTINT0 0相接使得相接使得MC14433MC14

17、433每次每次A/DA/D结束后，同时启动下一次转换，使其处于结束后，同时启动下一次转换，使其处于连续的连续的A/DA/D转换中，并使得单片机在中断服务程序中读入该次转换结果。转换中，并使得单片机在中断服务程序中读入该次转换结果。双向可控硅导通，电热丝通电；双向可控硅导通，电热丝通电；双向可控硅截止，电热丝断电。双向可控硅截止，电热丝断电。8155 I/O8155 I/O端口的负载能力不足以驱动光电耦合器的发光端口的负载能力不足以驱动光电耦合器的发光二极管，用二极管，用14131413作为功放。作为功放。对于温度控制系统，系统具有大热惯性，系统对于温度控制系统，系统具有大热惯性，系统采用采用脉

18、冲宽度调制脉冲宽度调制的控制方法。的控制方法。 也可用也可用PIDPID算法、算法、SmithSmith算法、算法、DalinDalin算法等。算法等。采用带转速单闭环的直流电动机调速系统；采用带转速单闭环的直流电动机调速系统；由晶闸管由晶闸管直流电动机构成；直流电动机构成；主要包括转速给定、转速反馈、主要包括转速给定、转速反馈、PIDPID调节器、调节器、 晶闸管脉冲触发电路；晶闸管脉冲触发电路；由纸长设定、纸长脉冲反馈构成。由纸长设定、纸长脉冲反馈构成。（1cm/1cm/脉冲）；脉冲）；（与（与INTINT0 0配合）；配合）； （V=D/nTcV=D/nTc）；）；（通过延时）；（通过延

19、时）；（由（由DAC0832DAC0832提供）。提供）。由拨盘设置；由拨盘设置；由模拟电压经由模拟电压经ADC0809ADC0809转换后设置；转换后设置；分别用于显示转速分别用于显示转速（前（前2 2位）和走纸长度（后位）和走纸长度（后4 4位）。位）。 设置设置81558155的的PAPA口和口和PBPB口为基本输入方式，口为基本输入方式， PCPC口为基本输出方式，口为基本输出方式， 则则81558155的控制字为的控制字为11001100=0CCH11001100=0CCH； 计数器取分频系数为计数器取分频系数为1000D=03E8H1000D=03E8H， 并输出方波信号，并输出方

20、波信号， 则计数器初值应设置成则计数器初值应设置成010100 0011 1110 1000B00 0011 1110 1000B =43E8H =43E8H （拨盘（拨盘815580C51815580C51）MOVMOVR R0 0，#00H#00H；写控制字（；写控制字（81558155设定）设定）MOVMOVA A，#0CCH#0CCHMOVXMOVXRR0 0，A AMOVMOVR R1 1，#04H#04H；写计数器（；写计数器（T T0 0）初值与工作方式）初值与工作方式MOVMOVA A，#0E8H#0E8H；置；置TL0TL0MOVXMOVXRR1 1，A AINCINCR R

21、1 1MOVMOVA A，#43H#43H；置；置TH0TH0MOVXMOVXRR1 1，A AMOVMOVR R0 0，#01H#01H；把；把PAPA口内容读入单片机口内容读入单片机RAM7FHRAM7FHMOVXMOVXA A，RR0 0；读纸长给定；读纸长给定MOVMOV7FH7FH，A AINCINCR R0 0；把；把PBPB口内容读入单片机口内容读入单片机RAM7EHRAM7EHMOVXMOVXA A，RR0 0MOVMOV7EH7EH，A AINCINCR R0 0；把；把#01H#01H由由PCPC口输出（口输出（PC.PC.0 0=1=1）MOVMOVA A，#01H#01

22、H；接信号灯：走纸到否？；接信号灯：走纸到否？MOVXMOVXRR0 0，A A 走纸长度的设置由走纸长度的设置由4 4位拨盘设定，走纸的检测信号来自线位拨盘设定，走纸的检测信号来自线速度不变的码盘脉冲。两脉冲间的距离表示一定的纸长（脉冲速度不变的码盘脉冲。两脉冲间的距离表示一定的纸长（脉冲当量），当反馈脉冲的引入量达到一定数量后，可使设定值不当量），当反馈脉冲的引入量达到一定数量后，可使设定值不断做减断做减1 1记数，直至为记数，直至为0 0后停车。后停车。 采用脉冲当量为采用脉冲当量为1cm/1cm/脉冲，当走纸长度单位为脉冲，当走纸长度单位为10m10m时，时，10001000个反馈脉冲

23、可使纸长设定值减个反馈脉冲可使纸长设定值减1 1。由。由T T1 1来实现。由于来实现。由于1000D=03E8H1000D=03E8H，T T1 1的记数初值应为（的记数初值应为（03E8H03E8H）补补=FC18H=FC18H，工作，工作于方式于方式1 1。注：注： 10m/1cm=1000D10m/1cm=1000D 每每1010米减米减1 1T1INTT1INT：PUSHPUSHA A；保护；保护PUSHPUSHPSWPSWMOVMOVTHTH1 1，#0FCH#0FCH；重置初值；重置初值MOVMOVTLTL1 1，#18H #18H DECDEC7FH7FH；纸长减；纸长减1 1

24、MOVMOVA A，7FH7FHANLANLA A，#0FH#0FH；取低位；取低位CJNECJNEA A，#0FH#0FH，EDED；判断是否在；判断是否在BCDBCD码范围码范围DECDEC7FH7FH；BCDBCD码调整（码调整（7FH7FH）=#0FH=#0FH DECDEC7FH 7FH =15=15DECDEC7FH 7FH ； （15-6=915-6=9）DECDEC7FH 7FH DECDEC7FH 7FH DECDEC7FH7FHEDED：POPPOPPSWPSW；恢复；恢复POPPOPA ARETIRETI；中断返回；中断返回PIPPIP：JNBJNBP P3.33.3，N

25、EXT5NEXT5；无断纸信号则返回；无断纸信号则返回MOVMOVR R5 5，#0AH#0AH；延时（；延时（0AH=10D0AH=10D）LOOP2LOOP2：MOVMOVR R7 7，#32H#32H；32H=50D32H=50DLOOP1LOOP1：MOVMOVR R6 6，#00H#00HDJNZDJNZR R6 6，$ $DJNZDJNZR R7 7，LOOP1LOOP1DJNZDJNZR R5 5，LOOP2LOOP2JNBJNBP P3.33.3，NEXT5NEXT5；再判断有无断纸信号；再判断有无断纸信号AJMPAJMPEDED；有断纸信号则停机；有断纸信号则停机NEXT5N

26、EXT5：RETRET小小 结结 单片机应用系统是以单片机为核心，扩展外围芯片和电路，单片机应用系统是以单片机为核心，扩展外围芯片和电路，能完成一定任务的微机系统。能完成一定任务的微机系统。 单片机具有体积小、成本低、抗干扰强、使用方便灵活等优单片机具有体积小、成本低、抗干扰强、使用方便灵活等优点，已广泛应用于生产和科技等各个领域。点，已广泛应用于生产和科技等各个领域。1 1、确定系统控制方案，彻底了解控制对象和控制要求。、确定系统控制方案，彻底了解控制对象和控制要求。 高速对象（电机调速、图像语音识别等）还是高速对象（电机调速、图像语音识别等）还是 慢速对象（温度、流量等过程控制）；慢速对象

27、（温度、流量等过程控制）； 开环控制还是开环控制还是闭环控制；闭环控制；等等。等等。2 2、确定控制算法，根据系统数学模型和控制要求，选择单片机、确定控制算法，根据系统数学模型和控制要求，选择单片机的控制规律。的控制规律。 直流电机传动系统多用直流电机传动系统多用PIDPID控制，控制， 交流传动则除交流传动则除PIDPID外，还用矢量变换控制；外，还用矢量变换控制； 温度调节等滞后系统多采用达林算法与施密斯预估算法等。温度调节等滞后系统多采用达林算法与施密斯预估算法等。3 3、微机选型：综合考虑控制要求、经济条件等多种因素进行。、微机选型：综合考虑控制要求、经济条件等多种因素进行。 MCS-

28、51MCS-51系列单片机是系列单片机是8 8位高档机；位高档机； 在要求更高的场合，应考虑采用在要求更高的场合，应考虑采用MCS-96MCS-96系列单片机；系列单片机； 对运算速度要求更高的场合，可考虑采用数字信号处理器对运算速度要求更高的场合，可考虑采用数字信号处理器 （DSPDSP）。）。4 4、硬件设计：在系统控制方案的基础上，根据单片机本身的、硬件设计：在系统控制方案的基础上，根据单片机本身的 硬件资源，确定出整个系统的控制电路。硬件资源，确定出整个系统的控制电路。 单片机片内的资源应单片机片内的资源应充分充分予以利用，只有在不能满足要求予以利用，只有在不能满足要求 时，才需要扩展。时，才需要扩展。5 5、软件设计：依据控制算法和控制电路。、软件设计：依据控制算法和控制电路。 通常硬件少则软件多，反