单片机系统11

1、北华航天工业学院北华航天工业学院 电子工程系电子工程系Prof. Prof. 胡辉胡辉 Tel:2083013Tel:2083013Email: 中国水利水电出版社ISBN 7-5084-2910-9本章学习目标本章学习目标 vMCS-51单片机在步进电机控制系单片机在步进电机控制系统中的应用统中的应用v数据采集系统的设计数据采集系统的设计v单片机在温度控制系统中的应用单片机在温度控制系统中的应用vIC卡读写器的设计卡读写器的设计11.1三相步进电机的控制三相步进电机的控制11.1.1 步进电机工作原理 11.1.2 步进电机控制原理 （1）单相三拍方式：按单相绕组施加电流脉冲正转：ABCA反

2、转：ACBA（2）双相三拍方式：按双相绕组施加电流脉冲正转：ABBCCAAB反转：ACCBBAAC（3）三相六拍方式：单相绕组和双相绕组交替施加电流脉冲正转：AABBBCCCAA反转：AACCCBBBAA2步进电机的驱动方式 步进电机常用的驱动方式是全电压驱动,即在电机移步与锁步时都加载额定电压。 AL1T1D1CAR1ARBL2T2D2CBR1BRCL3T3D3CCR1CRV24高低压驱动 步进电机的另一种驱动方式是高低压驱动，即在电机移步时加额定或超过额定值的电压，以便在较大电流下驱动，使电机快速移步。 AL1T1D1CAR1ARBL2T2D2CBR1BRCL3T3D3CCR1CRV12V

3、604TVD11.1.3 步进电机接口技术与软件设计 步进电机程序设计的主要任务是： （1）判断旋转方向； （2）按相序确定控制字； （3）按顺序写入控制字，即传送控制脉冲序列； （4）控制步数。1N11T12T11OV5V24AL1D1C11R12R13R14R15R0 . 1P相绕组A2 . 1P1 .1P51C89相绕组）相绕组（同AB相绕组）相绕组（同AC三相步进电机工作方式及控制字 工作方式步序P1口输出状态通电绕组控制字1步0000 0001A相01H2步0000 0010B相02H三相单三拍式3步0000 0100C相04H1步0000 0011AB相03H2步0000 0110

4、BC相06H三相双三拍式3步0000 0101CA相05H1步0000 0001A01H2步0000 0011AB03H3步0000 0010B02H4步0000 0110BC06H5步0000 0100C04H三相六拍方式6步0000 0101CA05H三相双三拍驱动程序流程图 步进电机控制程序步数A正转吗？H031P 延时A-1=0？H061P 延时A-1=0？H051P 延时A-1=0？H031P 延时A-1=0？延时A-1=0？H051P 延时A-1=0？返回YNYYYYYYNNNNNNH061P 三相双三拍步进电机控制程序 ORG 2000H ROUT1：MOV A，#NJNB 00

5、H，LP2 LP1：MOV P1，#03H ACALLDELAYDEC AJZDONEMOV P1，#06HACALLDELAYDEC AJZDONEMOV P1，#05H ACALLDELAYDEC AJNZLP1AJMPDONE LP2：MOV P1，#03H ACALLDELAYDEC AJZDONEMOV P1，#05HACALLDELAYDEC AJZDONEMOV P1，#06H ACALLDELAYDEC AJNZ LP2 DONE：RET DELAY： RET 11.2 温度巡检系统的设计 11.2.1 设计方案 1设计描述设计描述 本系统使用89C51作为控制单元，对来自温度

6、传感器的信号进行采集，并把采集到的温度数据实时显示。 系统设计上可以进行8路温度数据采集。但在程序中，只模拟现场3个点温度数据的巡回检测，温度范围085（温度信号用电位器可调电压模拟），1对应数字量03H。每隔15s检测一次，每一路连续检测4次，取其平均值，经标度变换，转为BCD码送LED显示，三路循环显示，每路持续2s。4位LED的显示方式为： 通 道 号 温 度 十 位 温 度 个 位 小 数 位 2硬件系统组成 +ALECLKP2.7P074LS373GA0A1A2A7WRRD1INTEOCADDCADDBADDA0D7DSTARTALEOEDCKQQ74LS74)(REFV)(REFV

7、7IN0IN89C51+5V74LS02GNDADC0809A0A10D7DWRRDP2.6RSTCSRST+5VPA3PA2PA1PA0PB0PB774LS0674LS078255+5V3k10 1IN2IN8220adp11.2.2 软件设计 1主程序：完成定时器T0、T1和8255的初始化；开放CPU、T0、T1中断；循环调用显示子程序，等待定时中断。 2定时中断0服务程序 3定时中断1服务程序 4温度检测子程序 5显示子程序设 置 程 序 入 口 表开 始8255初 始 化设 T0、 T1工 作 方 式 控 制 字置 T0、 T1定 时 100ms的 时 间 常 数置 15s、 2s计

8、 数 单 元 初 值置 通 道 号 初 值 00H R1、 R2预 置 显 示 缓 冲 区允 许 T0、 T1中 断开 放 CPU中 断启 动 T0、 T1循 环 调 用 显 示 子 程 序 、 等 待 中 断11.3 IC卡读写器的设计 11.3.1 SLE4442 IC卡 1SLE4442的特性的特性 组态：2568位的EEPROM用户存储器 321位写保护存储器 2线制通信协议，可按字节寻址 串行接口、触点配置、复位响应符合ISO7816-3标准 擦除和写入的编程时间各为2.5ms 至少可擦/写1万次，数据可保持10年以上 只有输入正确的3字节可编程密码（加密存储区）后才能修改数据2SL

9、E4442的管脚定义和功能的管脚定义和功能 C1：VCC，操作电压，+5V；C2：RST，复位；C3：CLK，时钟；C4、C6、C8：NC，空引脚；C5：GND，地；C7：I/O，双向数据线。C1C2C3C4C5C6C7C8芯片（正面）VCCRSTCLKNCGNDNCI/ONC3卡功能分区 03132255031ECPS1PS2PS3用户存储区保护存储区保密存储区应用区0123PSCSLE4442保护存储器中的固化信息如下： 03：复位应答信息（ATR）； 47：芯片生产厂商代码和卡型编码（出厂时已固化）； 2126：应用标识。 应用区地址范围为32255，该区的读/写操作是以字节方式进行。

10、SLE4442还提供了一个4个字节的密码存储器，其中0单元的EC是误码计数器，只用了该单元的后三位，在IC卡个人化后，（EC）=111，其余3个字节是密码存放单元（PSC）。11.3.2 SLE4442的通信协议 1复位和复位响应 VCCRSTCLKI/O2命令方式命令方式 每个命令由起始条件、一个每个命令由起始条件、一个3字节长的命令和停止字节长的命令和停止条件构成。条件构成。 起始条件：起始条件：CLK处于高状态处于高状态H期间，期间，I/O的下降沿。的下降沿。 停止条件：停止条件：CLK处于高状态处于高状态H期间，期间，I/O的上升沿。的上升沿。 CLKI/O命令从IFD开始从IFD停止

11、IFD设置I/O至L状态3输出数据方式 CLKI/O命令输出数据开始IFD设置I/O至H状态123n-1n123n-1n输出数据4处理方式 CLKI/O命令处理开始123n-1n处理处理结束SLE4442卡共有7个命令 字节1控制字节B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0字节2地址字节A7A0字节3数据字节D7D0操作0 0 1 1 0 0 0 0地址无效读/从给定的字节地址至用户存储器结束0 0 1 1 1 0 0 0地址输入数据编程输入地址对应的用户存储区0 0 1 1 0 1 0 0无效无效读保护存储器0 0 1 1 1 1 0 0地址输入数据写保护存储器的保护位0 0 1 1

12、0 0 0 1无效无效读保密存储器0 0 1 1 1 0 0 1地址输入数据写/编程输入地址对应的保密存储器0 0 1 1 00 1 1地址输入数据比较可编程密码PSC 字节11.3.3 80C51单片机和SLE4442卡的接口设计 1功能说明功能说明 将IC卡中地址为20H2FH的数据，读入单片机内部RAM，并存放在地址为30H3FH中，其中，R2中存放的是读IC卡数据的个数，R0为读入数据缓冲区。 将单片机内部RAM中地址为40H4FH内的数据写到IC卡中地址为30H3FH内。其中，R2中存放的是要写入的字节个数，R4存放的是IC卡的起始地址，R1存放的是要写入IC卡的数据地址。 2接口电

13、路 P1.2P1.4P1.3CLKI/ORSTVCCGND+5V+5VSLE444280C51372153k1 . 511.4 64路数据采集系统的设计 11.4.1 系统结构框图 PA89C51AD7506LF398AD7510AD5748255015163132474863P1.511223344112234P1.4P1.3P1.2-1.0P1.2-1.0PCPB74LS37362256P0地址数据RSTP1.774LS123MAX232TXDRXD11.4.2 系统原理系统原理 1可变输入通道切换电路可变输入通道切换电路 采用多个通道通过多路模拟切换电路共用一个采用多个通道通过多路模拟切

14、换电路共用一个ADC。采用了多路模拟转换开关，便可以公用采样保。采用了多路模拟转换开关，便可以公用采样保持电路和持电路和AD转换器。转换器。14123456789101112131918171615282726252423222120AD7506NCDDV16SOUTNC15S14S13S12S11S10S9SGNDNC3A2A0AEN1A1S2S3S4S5S6S7S8SSSVDTL/TTL TO COMS LEVEL TRANSLATORDECODER/DRIVERDDVGNDSSVOUT1S16SEN2A3A1A0AV15V1514 输入通道的切输入通道的切换是通过采用换是通过采用模拟集成

15、开关模拟集成开关AD7506实现的。实现的。AD7506为单端为单端16选选1多路开关，多路开关，其内部包含其内部包含16路模拟通道路模拟通道2采样保持电路 采样保持电路（S/H）作为A/D转换的前级，主要完成信息隔离缓冲作用，如果要对变化速度高的模拟信号进行A/D转换，转换精度要求比较高，这时为了防止A/D转换过程中信号发生变化，就必须用S/ H电路。 12345678LF398调零VVCONINOUTHCREFR 24kRP1 1k+V-V5412310pF678CHRP2 10kLF398VIVCVODC调零AC调零(a) 引脚图(b) 典型接线图（P1.5）3数据采集 数据采集器采用A

16、D574。AD574是逐次逼近型12位A/D转换器，具有单极性和双极性两种输入方式. 采用双极性形式，输入电压-10V+10V。AD574有五个控制端，其中 CE=1，18/12，A0=0，1 . 1PC/R， 2 . 1P1CS， 0 . 1P2CS。当0CS ，0C/R时启动 12 位 A/D 转换；当0CS ，1C/R时 12 位数据并行输出有效。 4单片机小系统 由89C51、74LS373、62256、74LS123、8255等构成单片机小系统。62256作为外部数据存储器，用来存放AD574转换结果，经CPU处理后的数据为三字节浮点数。为防止外界干扰而使单片机程序运行失控，系统采用74LS123组成的“看门狗”电路对89C51进行可靠再复位，从0000H单元重新执行程序。 11.4.3 工作原理工作原理 64路模拟电压信号（-10V+10V）分别输入到四片16选1多路开关AD7506，由8255的PC口低5位控制，选择四片7506中的同一路信号分别进入四个采样保持器LF398中，采样保持后的信号通过双2选1模拟开关7510在P1.3、P1.4控制下每次选两个通道的模拟信号分别进入两片AD574同时进行A/D转换，待两片都转换结束后，先后将转换值12位数据送8255的PA、PB口锁存，供89C5