单片机课程设计,单片机实现的顺序控制

电气及自动化课程设计报告题目：单片机实现的顺序控制课程：单片机系统设计与Proteus仿真学生姓名：学生学号：年级：专业：班级：指导教师：2015年9月第1页目录一、课程设计性质和目的.................................................2二、软件介绍.....................................................................21、Proteus..................................................................22、KeiluVision4......................................................3三、设计要求及原理说明.................................................31、课程设计的任务与要求.........................................32、原理说明................................................................4四、设计主要流程.............................................................4五、顺序程序设计.............................................................6六、电路的设计与仿真.....................................................8七、总结...........................................................................12八、参考书籍...................................................................12第2页一、课程设计性质和目的单片机课程设计是《单片机原理与应用及C51程序设计》课程结束后的一门综合性实践课。利用所学知识用单片机实现顺序控制。所选题目《单片机实现的顺序控制》紧密结合所学的主要内容，加深巩固所学知识，同时对所学内容进行扩展，有一定的深度和广度。通过电路设计、安装、调试等一系列环节的实施使我对单片机有了更进一步的了解，并且是我有了以下收获。（1）加强了对单片机和C语言的认识，充分掌握和理解设计各部分的工作原理、设计过程、选择芯片器件、模块化编程等多项知识。（2）用单片机模拟实现具体应用，使个人设计能够真正使用。（3）把理论知识与实践相结合，充分发挥个人能力，并在实践中锻炼。（4）提高了利用已学知识分析和解决问题的能力。二、软件介绍1、ProteusProtues软件是英国LabCenterElectronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、第3页8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译器。2、KeiluVision4KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（μVision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。三、设计要求及原理说明1、课程设计的任务与要求在工业生产中，利用单片机的数字量输出可实现顺序控制。例如，注塑机工艺过程大致按“合模→注射→延时→开模→产伸→产退”顺序动作，用单片机控制很容易实现。单片机的P1.0-P1.6控制注塑机的7道工序，7道工序用控制7只发光二极管的点亮来模拟。设定每道工序时间转换以延时来表示。P3.3为“故障”开关，合上为故障报警。控制P1.7上的音响发出报警声响。报警声响只有在工作期间才会响起，而停止工作期间报警不会响起。P3.4脚上的单刀双掷开关作为“启动”或“停止”开关。设定前6道工序中只有一位输出，只点亮1只发光二极管，第7道工序有3位同时输出（P1.6、P1.5、P1.4上的3只发光二极管同时点亮）。第4页2、原理说明本题目利用单片机的P1.0-P1.6输出的高低电平来控制发光二极管的亮与灭，表示工业生产过程的顺序控制进程，P1.7输出的高低电平控制是否发出警报声响。P3.3与P3.4作为输出，单片机检测P3.3与P3.4的输出电平，来判断“故障”或“停止”开关的状态。四、设计主要流程先分析设计要求，根据设计要求来设定代码程序，然后进行代码的编写，接着对代码进行编译校验，检查错误，改正错误。接着根据设计要求和代码，进行顺序控制器的原理电路图设计，此步要在Protues软件进行绘制仿真，然后根据设计要求对绘制出的原理电路图进行测试，如若不符合设计要求继续更改，直至符合要求为止。然后进行电路模拟，将符合设计要求的电路先行保存。再将源程序代码用Keil软件生成hex文件。再利用stc软件将生成的hex文件传输到单片机中完成验证。大致设计流程如下图所示。（“生成hex文件并传输到单片机中”，这一设计步骤由于电脑原因无法连接C51单片，所以无法实现。）第5页流程图分析结果，书写设计报告开始设计控制要求分析分析确定输入输出设备顺序控制程序设计显示设计程序设计模拟调试分析问题解决问题联机调试第6页五、顺序程序设计通过分析设计要求可知，需要完成单片机P1.0-P1.6输出的高低电平来控制发光二极管的亮与灭，表示工业生产过程的顺序控制进程，P1.7输出的高低电平控制是否发出警报声响。P3.3与P3.4作为输出，单片机检测P3.3与P3.4的输出电平，来判断“故障”或“停止”开关的状态。则设计程序代码及其解释如下：voidmain(){EX1=1;//外部中断1允许IT1=0;//电平触发中断EA=1;//总中断允许while(1){P1&=0xfe;//工序1，完成后进入工序2Delay(2000);P1&=0xfd;//工序2，完成后进入工序3Delay(2000);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，重新开始循环}}voidint1_isp()interrupt2//外部中断1中断服务函数第7页{P=~P3_4;//报警}}在keil软件中测试如下：第8页六、电路的设计与仿真顺序控制器的原理电路及仿真如下图2所示。电路中的7个发光二极管从上到下分别代表7道工序。仿真运行，发光二极管将按顺序控制规律来点亮。P3.4引脚上的单刀双掷开关用来选择控制操作启动（向上）或停止（向下）。P3.3引脚上的开关闭合，表示发生故障，从而控制P1.7上的音响发出警报响。报警声响只有在工作期间才会响起，而停止工作期间警报不会响起。P1口的P1.0~P1.6接七只发光二极管，P1.7接报警器，P3.4接开工启动开关，P3.2接外部故障输入模拟开关。主程序流程图：当程序启动，开启中断，并使P1、P3口初始化，当给start开始信号即P3.4得电时，运行主程序中使发光二极管得电的程序，从L0至L7，按顺序每次只点亮一只二极管，并延时一段时间，然后点亮下一只二极管，当第七只二极管得电延时完成后，程序跳转到工序1开始的地方，按此规律从工序1到工序7依次循环进行下去。中断服务子程序：当外部故障输入模拟开关即P3.3得电时，运行中断子程序，先使P1=0x00即关闭输出保护现场，speak=1使报警器报警。然后判断故障情况，如果故障清除，则恢复现场跳出中断子程序回到主程序；如果故障没有清除，则报警器继续报警直至故障清除。第9页开始开中断，P1、P3口初始化等开工工序1延时工序2延时工序7延时关输出保护现场报警恢复现场返回清除？第10页图2.顺序控制器的原理电路对原理电路进行仿真调试如下：图3.仿真电路调试1（一）、在调试过程1中，当按下按钮开关后会发现7个发光二极管会从上到下依次由“亮”到“灭”，而此时P3.4引脚上的单刀双掷开关置于启动（向上）处，此时电路正常工作。如图2所示（二）、当单刀双掷开关置于停止（向下）处时电路状态如图3所示。最后三个发光二极管会亮，前四个会灭，并保持这种状态。第11页（三）、当单刀双掷开关置于启动（向上）处时，将P3.3引脚上的开关闭合，此时电路状态如图4所示。此时电路处在“故障”状态，LS1处SOUNDER会发出警报声，表示电路故障。图4.仿真电路调试2图5.仿真电路调试3第12页七、总结通过本课程设计，我对单片机的工作原理以及运用要求有了更进一步的了解，对我的动手能力，编程能力都有很大的帮助。这次课程设计的控制要求有：用七只发光二极管模拟工业控制中的7道工序，高电平点亮，每道工序用定时器进行工序间的顺序转换。我首先收集了大量的资料，查找有关集成芯片和器件的文献，只有对各种元器件有了充分的了解之后在实际的操作才会更快。在操作过程中我发现自己的电路图接对了，但是却无法仿真出来，仔细检查后发现没有把代码加入电路中。可见如果不对整个设计的每一个细节都了解的清清楚楚的话，哪怕做对了，你都搞不懂这是怎么回事。这告诉我们，以后无论在工作还是在生活中，都要认真对待每一个细节，不能得过且过，不求甚解。在编程方面一直是我的弱项，好多程序我都搞不明白，这个时候我都会尽量去问同学，在课程设计的过程中，同学之间的相互帮助是相当重要的，有时自己的一个坎半天都过不去，但是说不定同学的一个点拨，我们就通了。所以，我们要学会团结协作，这样，才会事半功倍。这次的课程设计教会我们的不止是专业知识，在生活道理上也教会了很多，让我们终生受益。八、参考书籍①、单片机原理与应用及C51程序设计（第3版）清华大学出版社②、基于Protues的单片机课程的基础实验与课程设计人民邮电出版社③、单片机课程设计实例指导北京航空航天大学出版社