工业顺序控制

课程设计用纸PAGE第页PAGE0目录1课题综述…………….11.1课题的来源…………………….11.2课题的意义……………………..1 2系统分析………………22.1涉及的基础知识 ……………..22.2元件功能介绍………………….22.21AT89C51单片机引脚图及引脚功能介绍 …………….22.2274LS164引脚图及引脚功能介绍…….32.23LED数码管……………32.3解决问题的思路………………..4 2.4总体方案 ………………………42.5设计原理图……………………..4 3系统设计... …………….53.1硬件设计 ……………………….53.2软件设计 ……………………….53.3元件清单 ………………………..54代码编写…65运行与测试 …………9总结 …………………11. 参考文献………………..121课题综述1.1课题的来源在工业控制中，如冲压、注塑、轻纺、制瓶等生产过程，都是一些继续生产过程，按某种顺序有规律的完成预定动作，对这类继续生产过程的控制称顺序控制，用单片机最易实现。本次设计是中断在工业顺序控制中的应用，主要目的是为了让我们了解中断在生活中的应用并且让我们对知识的学习和巩固有进一步的加深。1.2课题的意义这次课程设计是为了通过对工业顺序控制的设计加强学生实践的能力和创造力；综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力。能够让学生深入真是的体会到所学的理论知识和实践相结合的过程。找出自身的不足并加以改正。2系统分析 2.1涉及的基础知识 单片机中断AT89C51指令LED数码显示子程序的调用2.2元件功能介绍2.21AT89C51单片机引脚图及引脚功能介绍 单片机89C51的39个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。1.电源:（1）VCC：芯片电源，接+5V；（2）VSS：接地端；2.时钟:XTAL1、XTAL2：晶体振荡电路反相输入端和输出端。3.控制线:控制线共有4根，（1）ALE/PROG：地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。（2）PSEN:外ROM读选通信号。（3）RST/VPD:复位/备用电源。RST（Reset）功能：复位信号输入端。VPD功能：在VCC掉电情况下，接备用电源。（4）EA/Vpp：内外ROM选择/片内EPROM编程电源。EA功能：内外ROM选择端。Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。4.I/O线89C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）2.2274LS164引脚图及引脚功能介绍164为8位移位寄存器,其主要电特性的典型值如下：54/74164185mW54/74LS16480mW当清除端（CLEAR）为低电平时，输出端（QA－QH）均为低电平。串行数据输入端（A，B）可控制数据。当A、B任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（CLOCK）脉冲上升沿作用下Q0为低电平。当A、B有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在CLOCK上升沿作用下决定Q0的状态。引脚功能：CLOCK：时钟输入端CLEAR：同步清除输入端（低电平有效）A，B：串行数据输入端QA－QH：输出端2.23LED数码管这类数码管可以分为共阳极与共阴极两种，共阳极就是把所有LED的阳极连接到共同接点com，而每个LED的阴极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点）；共阴极则是把所有LED的阴极连接到共同接点com，而每个LED的阳极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点），如下图所示。图中的8个LED分别与上面那个图中的A~DP各段相对应，通过控制各个LED的亮灭来显示数字。2.3解决问题的思路 实现编程中使用逐步循环移位法来实现亮灯的程序来模拟工业顺序控制。通过调用延时子程序来模拟工序所需时间。通过调用中断来解决出现故障时的亮灯方式以及鸣喇叭的控制等。任务要求的启动与停止按钮分别用P0.1位与复位来表示。2.4总体方案 采用AT89C51的P1口（作为工序号与报警）连接LED发光二极管。P2口作为工序是否正常运行显示与数码管相连。P0口中P0.1、P0.0作为启动与故障清除按键。采用RST复位键作为停止按键。P3口中P3.2作为中断口来模拟故障的发生。P3.0与P3.1用来连接76LS164。2.5设计原理图 3系统设计3.1硬件设计 单片机可以实现时序控制、时间控制等，用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统，因此选择单片机作为控制芯片。按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统及典型系统等。AT89C51单片机是本次课程设计运用的主要原件。工业顺序控制是用一个带有7个发光二极管和一个蜂鸣器组成的的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源和数码显示管等电路和必要的软件组成的单个系统。3.2软件设计 在软件设计的过程中，对于已经设计好的硬件，我们要通过单片机端口进行编写程序。程序主要有四段。控制单片机管脚电平的高低变化，来实现发光二极管的一亮一灭。在程序初始化完成后的一开始是就给P1口送数，这个数本身就让P1.0、P1.6先低，其他位为高，然后 调用延时子程序延时1S，再给P1口重新送数并调用延时子程序延时2S。依次下去送数6次，延时分别为1S、2S、4S、8S、32S、60S。这作为主程序，对于中断子程序的编写只要符合工序停止即灯全灭。给P1口全部高电平即可。而报警铃声要想起，必须要给P1.7位赋予低电平。同时给P2口直接送数显示E。最后就是显示与延时子程序的编写。3.3元件清单 名称型号数量电阻330Ω5电阻10kΩ2电阻1kΩ9电阻300Ω2单片机89C511晶振12MHz1发光二极管8PNP1蜂鸣器1开关3电容有极性电容10uF15运行与测试 5.1启动时正常运行的显示结果5.2模拟故障时中断显示结果5.3停止时的显示结果总结由于本次课程设计含括了软件和硬件知识，并让我切实体会到了单片机技术在实际工程中的应用，所以在完成课程设计的同时也让我们了解到知识在生活中的重要性，还间接地反映了我们在软硬件设计和制作方面的不足。在这2周的设计过程中我从对原理图的设计、程序的编译、仿真到对电路板各元器件的连接和焊接等工作，让我充实的体会到了课程设计的乐趣。一些原理虽然看似简单，但做起来却是一个细致的工作。另外，通过本次课程设计，我对Protel99SE、 KEIL软件的认识达到了一个新的层次，并且对于Proteus仿真软件的应用也有了质的飞跃。当然，在课程设计的过程中我也遇到了