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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 摘 要</b></p><p> 近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展,單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入,同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè),日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用,</p><p> 單片機(jī)是把主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)。它是一種集計(jì)數(shù)和多中接口于一體的微控制器,被廣泛應(yīng)
2、用在智能產(chǎn)品和工業(yè)自動(dòng)化上,而51單片機(jī)是個(gè)單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種。 </p><p> 本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用AT89S51作為控制核心,顯示器,驅(qū)動(dòng)電路等相結(jié)合的系統(tǒng)。充分發(fā)揮了單片機(jī)的性能。其優(yōu)點(diǎn)硬件電路簡(jiǎn)單,軟件功能完善,控制系統(tǒng)可靠,具有一定的使用和參考價(jià)值。</p><p> 關(guān)鍵詞:?jiǎn)纹瑱C(jī);AT89S51;</p><p><b>
3、 Abstract</b></p><p> In recent years with the rapid development of technology, SCM applications are continually deepening, led the traditional control of the Crescent benefit update. In real-time det
4、ection and control of the MCU application systems, SCM is often as a core component to use, SCM is the main function of the computer components are integrated in a chip micro-computer. It is a set of interfaces and
5、multiple counts integrates microcontrollers, are widely used in industrial automation products and sma</p><p> Keywords: SCM;AT89S51</p><p><b> 目 錄</b></p><p> 引
6、160; 言………………………………………………………………… 4</p><p> 1 課題目標(biāo)任務(wù)………………………………………………………5</p><p> 2 AT89S51芯片超聲波簡(jiǎn)介…………………………………………6</p><p> 2.1 AT89S51芯片引腳結(jié)構(gòu)……………………………………………………… 6&l
7、t;/p><p> 2.2 超聲波簡(jiǎn)介…………………………………………………………………… 7</p><p> 3 硬件設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 8</p><p> 3.1 硬件電路……………………………………………………………………… 8</p><p> 3.2 復(fù)位電路…………………………………………
8、…………………………… 8</p><p> 3.3 顯示電路……………………………………………………………………… 9</p><p> 3.4 驅(qū)動(dòng)電路……………………………………………………………………… 9</p><p> 3.5硬件電路設(shè)計(jì)………………………………………………………………… 9</p><p> 4軟件設(shè)計(jì)
9、…………………………………………………………… 10</p><p> 4.1延時(shí)程序…………………………………………………………………… 10</p><p> 4.2 74LS04反相器……………………………………………………………… 10</p><p> 4.3 中斷系統(tǒng) …………………………………………………………………… 11 </p&
10、gt;<p> 4.4 程序流程圖……………………………………………………………………13</p><p> 5 系統(tǒng)調(diào)試…………………………………………………………………… 15</p><p> 5.1輸出擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 15</p><p> 5.2硬件調(diào)試……………………………………………
11、……………………………16</p><p> 5.3軟件調(diào)試…………………………………………………………………………16</p><p> 設(shè)計(jì)的體會(huì) ………………………………………………………………17</p><p> 致 謝……………………………………………………………………18</p><
12、;p> 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………… 19</p><p> 附圖(1)超聲波原理圖</p><p> 附圖(2)超聲波單面PCB板圖附錄</p><p> 附錄(3)AT89S51芯片主程序</p><p><b> 引 言</b></p><p>
13、; 隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展,可以將CPU、RAM、ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及輸入/輸出(I/O)接口電路等主要計(jì)算機(jī)部件,集成在一塊電路芯片上。這樣所組成的芯片級(jí)的微型計(jì)算機(jī)稱(chēng)為單片微型計(jì)算機(jī),簡(jiǎn)稱(chēng)為單片機(jī)。雖然單片機(jī)只是一個(gè)芯片,但從組成和功能上,它已具有了微機(jī)系統(tǒng)的含義。</p><p> 由于單片機(jī)從功能和形態(tài)來(lái)說(shuō)都是應(yīng)控制領(lǐng)域應(yīng)用的要求而誕生的,并且發(fā)展到新一代80s51、M68HC11、AT89
14、S51、AT89S52,其中著力擴(kuò)展了各種控制功能,更準(zhǔn)確的反映單片機(jī)本質(zhì)的叫法。</p><p> AT89S51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓,高性能CMOS8位微處理器,俗稱(chēng)單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造,與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳
15、相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中,ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器,為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。</p><p> 89S51相對(duì)于89C51增加的新功能包括:新增加很多功能, 性能有了較大提升; ISP在線編程功能,這個(gè)功能的優(yōu)勢(shì)在于改寫(xiě)單片機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離。是一個(gè)強(qiáng)大易用的功能;工作頻率為33MHz,大家都知道89S
16、51的極限工作頻率只有24M,就是說(shuō)S51具有更高工作頻率,從而具有了更快的計(jì)算速度;具有雙工UART串行通道; 雙數(shù)據(jù)指示器;電源關(guān)閉標(biāo)識(shí);全新的加密算法,這使得對(duì)于89S51的解密變?yōu)椴豢赡?,程序的保密性大大加?qiáng),這樣就可以有效的保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)不被侵犯;兼容性方面:向下完全兼容51全部字系列產(chǎn)品。比如8051、89S51等等早期MCS-51兼容產(chǎn)品。在89S51上一樣可以照常運(yùn)行,這就是所謂的向下兼容。</p><
17、p><b> 課題目標(biāo)任務(wù) </b></p><p> (1)論文的主要內(nèi)容</p><p> 1.1、本課題的總體介紹</p><p> 對(duì)水塔智能水位控制系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì),相應(yīng)的硬件電路和系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì),并做出控制系統(tǒng)。</p><p><b> 1.2、工作內(nèi)容</b></
18、p><p> 1)完成水塔智能水位控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)。</p><p> 2)連接完整的硬件電路并能調(diào)試出正確的結(jié)果。</p><p> 1.3、課題的具體任務(wù)</p><p> 1)水塔智能水位控制系統(tǒng)基于單片機(jī)控制,系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路由輸入脈沖電路、單片機(jī)、晶振和復(fù)位電路和控制電路等部分組成</p><p&g
19、t; 2)設(shè)計(jì)水塔水位的測(cè)試及顯示系統(tǒng),還有水位的控制系統(tǒng).</p><p> (2)論文的要求與數(shù)據(jù)</p><p> 1)、完成該課題必須重點(diǎn)研究單片機(jī)控制、脈沖電路、晶振和復(fù)位電路和鍵盤(pán)的使用等關(guān)鍵問(wèn)題和理論;</p><p> 2)、研究方案的設(shè)計(jì)、研究方法和手段要合理,符合理論與實(shí)踐的要求;</p><p> 3)、水塔智
20、能水位的控制系統(tǒng)首先要能正確檢測(cè)水位并能正確顯示,并有及時(shí)調(diào)整水位的功能.</p><p><b> (3) 設(shè)計(jì)目的</b></p><p> 1)、進(jìn)一步熟悉和掌握單片機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)功能,熟悉其基本的振蕩和復(fù)位電路原理。</p><p> 2)、熟悉單片機(jī)I/O口的基本輸入輸出功能以及I/O口的擴(kuò)展使用。</p>&
21、lt;p> 3)、掌握單片機(jī)內(nèi)部功能模塊的應(yīng)用:如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等。</p><p> 4)、掌握按鍵與單片機(jī)連接的使用以及數(shù)碼管接口電路設(shè)計(jì)。</p><p> 5)、熟悉PCB板的布線、腐蝕和元器件的焊接的流程和方法,進(jìn)一步掌握電路板的檢測(cè)順序和方法2 AT89S51芯片超聲波簡(jiǎn)介</p><p> AT89S51控制超聲波信號(hào)的發(fā)送和
22、接收,串行數(shù)據(jù)發(fā)送 ,及溫度校正 采樣頻率的輸入,并通過(guò)運(yùn)算轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)據(jù),校正不同溫度下,距離誤差后,在LED上顯示所測(cè)距的離厘米數(shù)據(jù)并和已輸入的預(yù)置數(shù)進(jìn)行比較, 如達(dá)到預(yù)置值則進(jìn)行開(kāi)或關(guān)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸出.LED顯示為動(dòng)態(tài)循環(huán)顯示,共陽(yáng)極接法. DS18B20 在本電路中取得外界溫度值, 以利于AT89S51的運(yùn)算并校正不同溫度下測(cè)距的回波數(shù)值以及在LED上顯示實(shí)時(shí)環(huán)境的溫度值.接收電路接收物體反射超聲波回波信號(hào),該芯片內(nèi)部包括了前置
23、放大,限幅放大,整形,輸出數(shù)據(jù)信號(hào)以便MCU檢測(cè), 判斷回波的數(shù)據(jù)正確與否及時(shí)差, 并計(jì)算出測(cè)距的距離數(shù)值.該板接收可預(yù)置超聲波控制器,發(fā)送的1200BIT串行數(shù)據(jù)信號(hào),直接用導(dǎo)線和超聲波控制器 串口連接時(shí),可傳送幾十米,如通過(guò)485串口發(fā)送可傳送2千米以上。 </p><p> 2.1 AT89S51芯片的引腳結(jié)構(gòu)</p><p> 本次設(shè)計(jì)采用了常見(jiàn)的AT89S51單片機(jī)為
24、核心處理器。AT89S51是一個(gè)低功耗,高性能CMOS 8位單片機(jī),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造,兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80S51引腳結(jié)構(gòu), AT89S51具有40個(gè)引腳,4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器,128 Bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM),32個(gè)外部雙向輸入/輸出(I/O)口,5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷,2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口,看門(mén)狗(WDT)電路,
25、片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。AT89S51單片機(jī)共有40個(gè)引腳,其引腳圖如下:</p><p><b> 圖1</b></p><p><b> 2.2 超聲波簡(jiǎn)介</b></p><p> 由于超聲波所具有的能量很大,就有可能使物質(zhì)分子產(chǎn)生顯著的聲壓作用、例如當(dāng)水中通過(guò)一般強(qiáng)度的超聲波時(shí)超聲波流量計(jì)的基本原理及類(lèi)型超聲波在流動(dòng)
26、的流體中傳播時(shí)就載上流體流速的信息。因此通過(guò)接收到的超聲波就可以檢測(cè)出流體的流速,從而換算成流量。根據(jù)檢測(cè)的方式,可分為傳播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法及相關(guān)法等不同類(lèi)型的超聲波流量計(jì)。起聲波流量計(jì)是近十幾年來(lái)隨著集成電路技術(shù)迅速發(fā)展才開(kāi)始應(yīng)用的一種 </p><p> 非接觸式儀表,適于測(cè)量不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量。它與水位計(jì)聯(lián)動(dòng)可進(jìn)行敞開(kāi)水流的流量測(cè)量。使用超聲波流量比不用在流體中安裝測(cè)
27、量元件故不會(huì)改變流體的流動(dòng)狀態(tài),不產(chǎn)生附加阻力,儀表的安裝及檢修均可不影響生產(chǎn)管線運(yùn)行因而是一種理想的節(jié)能型流量計(jì)。 </p><p> 眾所周知,目前的工業(yè)流量測(cè)量普遍存在著大管徑、大流量測(cè)量困難的問(wèn)題,這是因?yàn)橐话懔髁坑?jì)隨著測(cè)量管徑的增大會(huì)帶來(lái)制造和運(yùn)輸上的困難,造價(jià)提高、能損加大、安裝不僅這些缺點(diǎn),超聲波流量計(jì)均可避免。因?yàn)楦黝?lèi)超聲波流量計(jì)均可管外安裝、非接觸測(cè)流,儀表造價(jià)基本上與被測(cè)管道口徑大小無(wú)關(guān),而
28、其它類(lèi)型的流量計(jì)隨著口徑增加,造價(jià)大幅度增加,故口徑越大超聲波流量計(jì)比相同功能,其它類(lèi)型流量計(jì)的功能價(jià)格比越優(yōu)越。被認(rèn)為是較好的大管流量測(cè)量?jī)x表,多普勒法超聲波流量計(jì)可測(cè)雙相介質(zhì)的流量,故可用于下水道及排污水等臟污流的測(cè)量。在發(fā)電廠中,用便攜式超聲波流量計(jì)測(cè)量水輪機(jī)進(jìn)水量、汽輪機(jī)循環(huán)水量等大管徑流量,比過(guò)去的皮脫管流速計(jì)方便得多。超聲被流量汁也可用于氣體測(cè)量。管徑的適用范圍從2cm到5m,從幾米寬的明渠、暗渠到500m寬的河流都可適用。
29、 </p><p> 另外,超聲測(cè)量?jī)x表的流量測(cè)量準(zhǔn)確度幾乎不受被測(cè)流體溫度、壓力、粘度、密度等參數(shù)的影響,又可制成非接觸及便攜式測(cè)量?jī)x表,故可解決其它類(lèi)型儀表所難以測(cè)量的強(qiáng)腐蝕性、非導(dǎo)電性、放射性及易燃易爆介質(zhì)的流量測(cè)量問(wèn)題。</p><p> 超聲波具有較好的指向性頻率越高,指向性越強(qiáng)。這在諸如探傷和水下聲通訊等應(yīng)用場(chǎng)合是主要的考慮因素。頻率高時(shí),相應(yīng)地波長(zhǎng)將變短,因而波長(zhǎng)可與傳播
30、超聲波的試樣材料的尺寸相比擬,甚至波長(zhǎng)可遠(yuǎn)小于試樣材料的尺寸.這在厚度尺寸很小的測(cè)量應(yīng)用中以及在高分辨率的探傷應(yīng)用中是非常重要的。超聲波用起來(lái)很安靜,人們聽(tīng)不到它。這一點(diǎn)在高強(qiáng)度工作場(chǎng)合尤為重要。這些高強(qiáng)度的工作用可聞?lì)l率的聲波來(lái)完成時(shí)往往更有效,然而遺憾的是,可聞聲波工作時(shí)所產(chǎn)生的噪聲令人難以忍受,有時(shí)甚至是對(duì)人體有害的。</p><p><b> 3 硬件設(shè)計(jì)</b></p&g
31、t;<p><b> 3.1 硬件電路</b></p><p> 該設(shè)計(jì)的硬件電路由主控部分(單片機(jī)AT89S51)、計(jì)時(shí)部分(實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302)、顯示部分(八段數(shù)碼管)、電源部分(三端穩(wěn)壓器7805)4個(gè)部分組成。各部分之間相互協(xié)作,構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的有機(jī)整體,實(shí)現(xiàn)功能。各部分的硬件電路設(shè)計(jì)如下。</p><p><b> 3.2復(fù)
32、位電路</b></p><p> (1)單片機(jī)AT89S51作為主控芯片,控制整個(gè)電路的運(yùn)行。單片機(jī)外圍需要一個(gè)復(fù)位電路,復(fù)位電路的功能是:系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào),直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后,撤消復(fù)位信號(hào)。為可靠起見(jiàn),電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào),以防電源開(kāi)關(guān)或電源插頭分-合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。該設(shè)計(jì)采用含有電阻的復(fù)位電路,復(fù)位電路可以有效的解決電源毛刺和電源緩慢下降(電池電壓不足)等引
33、起的問(wèn)題,在電源電壓瞬間下降時(shí)可以使電容迅速放電,一定寬度的電源毛刺也可令系統(tǒng)可靠復(fù)位。復(fù)位電路的設(shè)計(jì)圖如圖2示:</p><p><b> 復(fù)位電路圖2</b></p><p> ?。?)復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作,使CPU及各專(zhuān)用存儲(chǔ)器處于一個(gè)確定的初始狀態(tài),其中把PC的內(nèi)容初始化為0000H,使單片機(jī)從0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序,除了系統(tǒng)的正常開(kāi)機(jī)(上電)復(fù)位外
34、,當(dāng)程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài)時(shí),為擺脫困境,可按復(fù)位鍵進(jìn)行復(fù)位,復(fù)位電路由片外和片內(nèi)兩部分電路組成。AT89S51的RST引腳為復(fù)位引腳,只要在RST引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平,即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。復(fù)位通常有上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種方法。本設(shè)計(jì)采用的是按鍵復(fù)位,當(dāng)按下按鍵后,電容被短路,RST引腳就處于高電平,就可以達(dá)到復(fù)位的目的。電路如圖3所示。</p><p><b> 圖3復(fù)位
35、電路</b></p><p><b> 3.3顯示電路</b></p><p> 四段數(shù)碼顯示管有兩種,一種是共陽(yáng)極數(shù)碼管,其內(nèi)部是由八個(gè)陽(yáng)極相連接的發(fā)光二極管組成;另一種是共陽(yáng)極數(shù)碼管,其內(nèi)部是由四個(gè)陽(yáng)極相連接的發(fā)光二極管組成。二者原理不同但功能相同。本設(shè)計(jì)的時(shí)間顯示選用四個(gè)共陰極四段數(shù)碼管LED,其外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示:</p>
36、<p><b> 顯示電路 圖4</b></p><p><b> 3.4驅(qū)動(dòng)電路</b></p><p> 而LED顯示電路就像單片機(jī)系統(tǒng)的眼睛,實(shí)時(shí)地向人們傳遞著系統(tǒng)工作的各種狀態(tài)信息和處理結(jié)果。因此,高效、方便的LED顯示驅(qū)動(dòng)電路是構(gòu)成完善的單片機(jī)系統(tǒng)必不可少的元素。常用的LED顯示驅(qū)動(dòng)電路有并行譯碼方式、串行—并行轉(zhuǎn)換方式
37、、顯示驅(qū)動(dòng)接口芯片方式等。</p><p><b> 驅(qū)動(dòng)電路圖5</b></p><p><b> 3.5硬件電路設(shè)計(jì)</b></p><p> MCS-51系列單片機(jī)的并行I/O口:</p><p> 接口電路是微機(jī)必不可少的組成部分,并行輸入確出接口是CPU和外部進(jìn)行信息交換的主要通道
38、。MSC-51系列單片有4個(gè)8位并行雙向I/O口P0~P3,共32根I/O線。每一根線能獨(dú)立用作輸入或輸出。單片機(jī)可以外接鍵盤(pán)、顯示器等外圍設(shè)備.還可以進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展,以解決硬件資源不足問(wèn)題。4個(gè)并行口都是雙向口,既可以輸入又可以輸出。P0、P2口經(jīng)常作外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)的數(shù)據(jù)、地址線,P3口除作I/O口外,每一根都有第二功能。這4個(gè)I/O口結(jié)構(gòu)基本相同,但仍存在差別。</p><p> P1口:通道1,雙向I/O
39、口,本次設(shè)計(jì)連接按鍵,用語(yǔ)按鍵信號(hào)的輸入</p><p><b> 4軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 4.1延時(shí)程序</b></p><p> 延時(shí)程序延與 MCS - 51 執(zhí)行指令的時(shí)間有關(guān), 如果使用 6 MHz晶振, 一個(gè)機(jī)器周期為 2 μs, 計(jì)算出一條指令以至一個(gè)循環(huán)所需要的執(zhí)行時(shí)間, 給出相
40、應(yīng)的循環(huán)次數(shù), 便能達(dá)到延時(shí)的目的。10 秒延時(shí)程序如下: </p><p> DELAY: MOV R5, #100</p><p> DEL0: MOV R6, #200</p><p> DEL1: MOV R7, #248</p><p> DEL2: DJNZ R7, DEL2
41、</p><p> DJNZ R6, DEL1</p><p> DJNZ R5, DEL0</p><p><b> RET </b></p><p> 上例程序中采用了多重循環(huán)程序, 即在一個(gè)循環(huán)體中又包含了其它的循環(huán)程序, 這種方式是實(shí)現(xiàn)延時(shí)程序的常用方法。 使用多重循環(huán)時(shí), 必須注意: <
42、;/p><p> (1) 循環(huán)嵌套, 必須層次分明, 不允許產(chǎn)生內(nèi)外層循環(huán)交叉。 </p><p> (2) 外循環(huán)可以層層向內(nèi)循環(huán)進(jìn)入, 結(jié)束時(shí)由里往外層層退出。 </p><p> (3) 內(nèi)循環(huán)可以直接轉(zhuǎn)入外循環(huán), 實(shí)現(xiàn)一個(gè)循環(huán)由多個(gè)條件控制的循環(huán)結(jié)構(gòu)方式。</p><p> 4.2 74LS04反相器,管腳圖如附圖所示。<
43、;/p><p><b> 74LS04管腳圖</b></p><p> 4.3 中斷系統(tǒng) </p><p> 4.3.1中斷的概述</p><p> 程序執(zhí)行過(guò)程中,容許外部或內(nèi)部事件通過(guò)硬件打斷程序的執(zhí)行,使其轉(zhuǎn)向?yàn)樘幚硗獠炕騼?nèi)部事件的中斷服務(wù)程序中去;完成中斷服務(wù)程序后,CPU繼續(xù)原來(lái)被打斷的程序,這樣的
44、過(guò)程稱(chēng)為中斷過(guò)程,</p><p> 4.3.2 中斷響應(yīng)的一般過(guò)程</p><p> (1) 在每條指令結(jié)束后, 系統(tǒng)都自動(dòng)檢測(cè)中斷請(qǐng)求信號(hào), 如果有中斷請(qǐng)求,且CPU處于開(kāi)中斷狀態(tài)下, 則響應(yīng)中斷。 </p><p> (2) 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng), 在保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)前, 一般要關(guān)中斷, 以防止現(xiàn)場(chǎng)被破壞。保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)一般是用堆棧指令將原程序中用到的寄存器推入堆棧。
45、 </p><p> 4.3.3 80S51中有五個(gè)中斷源</p><p> MCS - 51單片機(jī)有 5個(gè)(8052有 6個(gè))中斷源, 為了使每個(gè)中斷源都能獨(dú)立地被允許或禁止, 以便用戶(hù)能靈活使用, CPU內(nèi)部在每個(gè)中斷信號(hào)的通道中設(shè)置了一個(gè)中斷允許觸發(fā)器, 它控制CPU能否響應(yīng)中斷。只有對(duì)應(yīng)的中斷允許觸發(fā)器被使能(置“1”),相應(yīng)的中斷才能得到相應(yīng)</p>&
46、lt;p> 4.3.4 MCS—51中斷系統(tǒng)</p><p> MCS—51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p> 4.3.5中斷系統(tǒng)的應(yīng)用 </p><p> 例 1 單步操作的中斷實(shí)現(xiàn)。</p><p> 把一個(gè)外部中斷(設(shè)為INT0])設(shè)置為電平激活方式。其中斷服務(wù)程序的末尾寫(xiě)上如下幾條指令: </p&
47、gt;<p> JNB P3.2, $ ; 在INT0變高前,原地等待(死循環(huán))</p><p> JB P3.2, $; 在 INT0變低前,原地等待(死循環(huán))</p><p> RETI ; 返回并執(zhí)行一條指令</p><p> 現(xiàn)在,若INT0保持低電平, 且允許INT0中斷, 則CPU就進(jìn)入外部中斷 0 服務(wù)
48、程序, 由于有上述幾條指令, 它就會(huì)停在 JNB處, 原地等待。當(dāng)INT0 端出現(xiàn)一個(gè)正脈沖(由低到高, 再到低)時(shí), 程序就會(huì)往下執(zhí)行, 執(zhí)行RETI后, 將返回主程序, 往下執(zhí)行一條指令, 然后又立即響應(yīng)中斷,以等待INT0端,出現(xiàn)的下一個(gè)正脈沖。 這樣在INT0端每出現(xiàn)一個(gè)正脈沖, 主程序就執(zhí)行一條指令, 實(shí)現(xiàn)了單步執(zhí)行的目的, 要注意的是, 這個(gè)正脈沖的高電平持續(xù)時(shí)間不小于 2 個(gè)周期, 以確保 CPU能采集到高電平值。 &l
49、t;/p><p><b> 4.4程序流程圖 </b></p><p> N </p><p> 圖4.1主程序流程圖 </p><p><b&
50、gt; N</b></p><p><b> N</b></p><p> 圖4.2 按鍵中斷處理流程圖</p><p><b> 、</b></p><p> 4.3 軟件去抖動(dòng)流程圖</p><p><b> 5系統(tǒng)調(diào)試</b&g
51、t;</p><p><b> 5.1硬件電路設(shè)計(jì)</b></p><p> MCS-51系列單片機(jī)的并行I/O口:</p><p> 接口電路是微機(jī)必不可少的組成部分,并行輸入確出接口是CPU和外部進(jìn)行信息交換的主要通道。MSC-51系列單片有4個(gè)8位并行雙向I/O口P0~P3,共32根I/O線。每一根線能獨(dú)立用作輸入或輸出。單片機(jī)可以
52、外接鍵盤(pán)、顯示器等外圍設(shè)備.還可以進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展,以解決硬件資源不足問(wèn)題。4個(gè)并行口都是雙向口,既可以輸入又可以輸出。P0、P2口經(jīng)常作外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)的數(shù)據(jù)、地址線,P3口除作I/O口外,每一根都有第二功能。這4個(gè)I/O口結(jié)構(gòu)基本相同,但仍存在差別。</p><p> P1口:通道1,雙向I/O口,本次設(shè)計(jì)連接按鍵,用語(yǔ)按鍵信號(hào)的輸入</p><p><b> 5.2硬件調(diào)試
53、</b></p><p><b> 基本電路板檢查:</b></p><p> 根據(jù)前面的研究完成各個(gè)電路模塊的原理設(shè)計(jì)并生成PCB圖,制作電路板,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)試。</p><p> ?。?)檢查印制板的印制線是否有斷路,是否有毛刺,是否與其它線或是焊盤(pán)粘連,焊盤(pán)是否有脫落,過(guò)孔是否有未金屬化現(xiàn)象等等。</p>&l
54、t;p> ?。?) 先用萬(wàn)用表復(fù)核目測(cè)中認(rèn)為可疑的連接或是接點(diǎn),檢查它們的通短狀態(tài)是否與設(shè)計(jì)規(guī)定相符。再檢查各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象,如有再仔細(xì)檢查出并排除。短路現(xiàn)象一定要在器件安裝及加電前檢查出。</p><p> ?。?)路接通電源后,用手摸一下芯片是否發(fā)熱,如果發(fā)熱,立即關(guān)掉電源,稍后再進(jìn)行再次檢測(cè);如果沒(méi)有發(fā)熱,再測(cè)試芯片的VCC端電壓是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求,接地端是否都接地。</p>
55、;<p><b> 主控模塊調(diào)試:</b></p><p> 在本次設(shè)計(jì)中,主控模塊是非常重要的部分,它不僅是本次設(shè)計(jì)的核心,在本次硬件調(diào)試中也遇到了問(wèn)題,接上電源的時(shí)候,數(shù)碼管不亮,沒(méi)有任何顯示,于是我做了如下的工作:</p><p> (1)檢查電源是否通電,發(fā)現(xiàn)指示燈亮著;</p><p> (2)編程使P1為低電平
56、,檢查到P1輸出為低;</p><p> (3)檢查P0口未接上拉電阻,接上數(shù)碼管發(fā)亮了。</p><p><b> 5.3軟件調(diào)試</b></p><p> 當(dāng)硬件制作完成后,軟件制作也是不可輕視的部分,是實(shí)現(xiàn)電路的功能的關(guān)鍵部分,通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì),總結(jié)經(jīng)驗(yàn)如下:</p><p> (1)先進(jìn)行人工檢查。寫(xiě)好程
57、序后,不要立刻燒入單片機(jī),先對(duì)紙面上的程序進(jìn)行人工檢查。由于采用C語(yǔ)言編程,所以要特別小心地檢查語(yǔ)法錯(cuò)誤,如括號(hào)不配對(duì),漏寫(xiě)分號(hào)等,通過(guò)仔細(xì)的檢查,發(fā)現(xiàn)并排除這些錯(cuò)誤。</p><p> (2)人工檢查無(wú)誤后,上機(jī)調(diào)試。在編譯時(shí)給出的語(yǔ)法錯(cuò)誤的信息,根據(jù)提示的信息具體找出程序中錯(cuò)誤之處并改之,從上至下逐一改正。應(yīng)當(dāng)注意的是:有的提示出錯(cuò)行并不是真正出錯(cuò)的行,如果在提示出錯(cuò)的行上找不到錯(cuò)誤的話,則應(yīng)該到上行再找。
58、</p><p> ?。?) 當(dāng)確認(rèn)程序無(wú)語(yǔ)法錯(cuò)誤和邏輯錯(cuò)誤時(shí),通過(guò)直接下載到單片機(jī)來(lái)調(diào)試。采用的是自下到上的調(diào)試方法,即單獨(dú)調(diào)好每一個(gè)模塊,然后再連接成一個(gè)完整的系統(tǒng)調(diào)試。</p><p> ?。?) 程序燒入單片機(jī)后,觀察各個(gè)部件的工作是否正常,功能是否實(shí)現(xiàn)。如不能正常工作,則繼續(xù)檢查程序中的相應(yīng)模塊,必要時(shí)從上到下重新檢查程序。</p><p><b&g
59、t; 設(shè)計(jì)的體會(huì)</b></p><p> 課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異,單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域, 在生活中可以說(shuō)得是無(wú)處不在。</p><p> 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)通過(guò)搜集單片機(jī)的相關(guān)資料和撰寫(xiě)論文對(duì)我來(lái)說(shuō)是一次非常難得的
60、鍛煉機(jī)會(huì),可以說(shuō)已經(jīng)囊括了大學(xué)期間大部分的知識(shí),從選題到定稿,從理論到實(shí)踐可以把所學(xué)的專(zhuān)業(yè)認(rèn)識(shí)充分運(yùn)用起來(lái)解決具體的問(wèn)題,不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí),而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí),能夠使所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通。對(duì)于我來(lái)說(shuō)這不僅僅是一次畢業(yè)設(shè)計(jì),更重要的是在學(xué)習(xí)的過(guò)程中提高了我學(xué)習(xí)的能力、解決問(wèn)題的能力和實(shí)際工作的能力,這些技能和方法都會(huì)對(duì)將來(lái)的工作有很大的幫助。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來(lái)說(shuō)掌握單片機(jī)的開(kāi)發(fā)技術(shù)是十分重要的?;仡?/p>
61、起此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì),至今我仍感慨頗多,可以說(shuō)得是苦多于甜,但是可以學(xué)到很多很多的東西,通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的,只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái),從理論中得出結(jié)論,才能真正為社會(huì)服務(wù),從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題,可以說(shuō)得是困難重重,難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題,同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處,對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻,掌握得
62、不夠牢固,比如說(shuō)三極管PNP管腳不懂怎么放置,不</p><p><b> 超聲波原理圖:</b></p><p> AT89S51芯片主程序:</p><p> 繼電器控制為P3.0;水位高低控制為P3.7,P3.6</p><p> VOUT EQU P1.0 ; 紅外脈沖輸出端口<
63、;/p><p> ;********************************************</p><p> ;* 中斷入口程序 *</p><p> ;********************************************</p><p><
64、b> ;</b></p><p><b> ORG 0000H</b></p><p> LJMP START</p><p><b> ORG 0003H</b></p><p> LJMP PINT0</p><p><b>
65、ORG 000BH</b></p><p><b> reti</b></p><p><b> ORG 0013H</b></p><p><b> RETI</b></p><p><b> ORG 001BH</b></p&
66、gt;<p> LJMP INTT1</p><p><b> ORG 0023H</b></p><p><b> RETI</b></p><p><b> ORG 002BH</b></p><p><b> RETI <
67、/b></p><p><b> ;</b></p><p> ;********************************************</p><p> ;* 主 程 序 *</p><p> ;**************
68、******************************</p><p><b> ;</b></p><p> START: MOV SP,#4FH</p><p> MOV R0,#40H ;40H-43H為顯示數(shù)據(jù)存放單元(40H為最高位)</p><p> MOV R7
69、,#0BH</p><p> CLEARDISP: MOV @R0,#00H</p><p> INC R0</p><p> DJNZ R7,CLEARDISP</p><p> MOV 20H,#00H</p><p> MOV TMOD,#11H ;T1為
70、 T0為16位定時(shí)器</p><p> MOV TH0,#00H ;65毫秒初值</p><p> MOV TL0,#00H</p><p> MOV TH1,#00H </p><p> MOV TL1,#00H</p><p> MOV P0,#0
71、FFH</p><p> MOV P1,#0FFH</p><p> MOV P2,#0FFH</p><p> MOV P3,#0FFH</p><p> MOV R4,#04H ;超聲波肪沖個(gè)數(shù)控制(為賦值的一半)</p><p> SETB PX0<
72、;/p><p> SETB ET1</p><p> SETB EA</p><p> SETB TR1 ;開(kāi)啟測(cè)距定時(shí)器</p><p> start1: LCALL DISPLAY</p><p> JNB 00H,START1 ;收到反射信號(hào)時(shí)標(biāo)志位為1&
73、lt;/p><p><b> CLR EA</b></p><p> LCALL WORK ;計(jì)算距離子程序</p><p> lcall baojing</p><p> clr EA </p><p> MOV
74、 R2,#32h;#64H ;測(cè)量間隔控制(約4*100=400MS)</p><p> LOOP: LCALL DISPLAY</p><p> DJNZ R2,LOOP </p><p> CLR 00H</p><p> setb et0</p>
75、;<p> mov th0,00h</p><p> mov tl0,00h</p><p> SETB TR1 ;重新開(kāi)啟測(cè)距定時(shí)器</p><p><b> SETB EA</b></p><p> SJMP Start1</
76、p><p><b> ;</b></p><p> ;****************************************************</p><p> ;* 中斷程序* *</p><p> ;**********
77、******************************************</p><p> ;T1中斷,發(fā)超聲波用 ;T1中斷,65毫秒中斷一次</p><p> INTT1: CLR EA</p><p> CLR TR0</p><p> clr ex0</p&g
78、t;<p> MOV TH0,#00H</p><p> MOV TL0,#00H</p><p> MOV TH1,#00H</p><p> MOV TL1,#00H</p><p> SETB ET0</p><p> SETB EA</
79、p><p> SETB TR0 ;啟動(dòng)計(jì)數(shù)器T0,用以計(jì)</p><p><b> intt11:</b></p><p> CPL VOUT ;40KHZ</p><p><b> nop</b></p><p><
80、b> nop</b></p><p><b> ; nop</b></p><p><b> ; nop</b></p><p><b> ; nop</b></p><p><b> ; nop</b></p>
81、<p><b> ; nop</b></p><p><b> ; nop</b></p><p><b> ; nop</b></p><p> DJNZ R4,intt11 </p><p> ;超聲波發(fā)送完畢, </p><p
82、> MOV R4,#04H</p><p> lcall delay_250 ;延時(shí),避開(kāi)發(fā)射的直達(dá)聲波信號(hào)</p><p> SETB EX0 ;開(kāi)啟接收回波中斷</p><p> RETIOUT: RETI</p><p> ;外中斷0,收到回波時(shí)進(jìn)入</p&
83、gt;<p> PINT0: nop</p><p> jb p3.2,pint0_exit</p><p> CLR TR0 ;關(guān)計(jì)數(shù)器</p><p> CLR EA ;</p><p> CLR EX0 ;</p&
84、gt;<p> MOV 44H,TL0 ;將計(jì)數(shù)值移入處理單元</p><p> MOV 45H,TH0 ;</p><p> mov th0,#00h</p><p> mov tl0,#00h</p><p> jnb p3.2,$</p><
85、p> SETB 00H ;接收成功標(biāo)志</p><p> pint0_exit:</p><p><b> RETI</b></p><p><b> ;</b></p><p> ;****************************************
86、************</p><p> ;* 顯示程序 *</p><p> ;****************************************************</p><p><b> DISPLAY: </b></p>
87、;<p> MOV R1,#40H;G</p><p> MOV R5,#7fH;G</p><p> PLAY: MOV A,R5</p><p> MOV P0,#0FFH</p><p> MOV P2,A</p><p> MOV A,@R1</p>
88、<p> MOV DPTR,#TAB</p><p> MOVC A,@A+DPTR</p><p> MOV P0,A</p><p> LCALL DL1MS</p><p><b> INC R1</b></p><p> MOV A,R5<
89、/p><p> JNB ACC.4,ENDOUT;G</p><p><b> RR A</b></p><p> MOV R5,A</p><p> AJMP PLAY</p><p> ENDOUT: MOV P2,#0FFH</p><p>
90、; MOV P0,#0FFH</p><p><b> RET</b></p><p><b> ;</b></p><p> TAB: DB 18h, 7Bh, 2Ch, 29h, 4Bh, 89h, 88h, 3Bh, 08h, 09h,0ffh </p><p> ;共陽(yáng)段
91、碼表 "0" "1" "2" "3" "4" "5""6" "7" "8" "9" "不亮""A""-"</p><p>&
92、lt;b> ;</b></p><p> ;****************************************************</p><p> ;* 延時(shí)程序 *</p><p> ;***************************
93、*************************</p><p><b> ;</b></p><p><b> DL1MS: </b></p><p> push 06h</p><p> push 07h</p><p> MOV R6,#1
94、4H</p><p> DL1: MOV R7,#19H</p><p> DL2: DJNZ R7,DL2</p><p> DJNZ R6,DL1</p><p> pop 07h</p><p> pop 06h</p><p&g
95、t;<b> RET</b></p><p><b> ;</b></p><p> ;****************************************************</p><p> ;* 距離計(jì)算程序 (=計(jì)數(shù)值*17/1000cm) *</p&g
96、t;<p> ;****************************************************</p><p><b> ;</b></p><p> work: </p><p><b> PUSH ACC</b></p><p><
97、b> PUSH PSW</b></p><p><b> PUSH B</b></p><p> MOV PSW, #18h</p><p> MOV R3, 45H</p><p> MOV R2, 44H</p><p> MOV R1,
98、 #00D</p><p> MOV R0, #17D</p><p> LCALL MUL2BY2</p><p> MOV R3, #03H</p><p> MOV R2, #0E9H</p><p> LCALL DIV4BY2</p><p> LCALL
99、 DIV4BY2</p><p> MOV 40H, R4</p><p> MOV A,40H</p><p><b> JNZ JJ0</b></p><p> MOV 40H,#0AH ;最高位為零,不點(diǎn)亮</p><p> JJ0: MOV A
100、, R0</p><p> MOV R4, A</p><p> MOV A, R1</p><p> MOV R5, A</p><p> MOV R3, #00D</p><p> MOV R2, #100D</p><p> LCALL DIV4BY
101、2</p><p> MOV 41H, R4</p><p> MOV A,41H</p><p><b> JNZ JJ1</b></p><p> MOV A,40H ;次高位為0,先看最高位是否為不亮</p><p> SUBB A,#0AH</p&g
102、t;<p><b> JNZ JJ1</b></p><p> MOV 41H,#0AH ;最高位不亮,次高位也不亮</p><p> JJ1: MOV A, R0</p><p> MOV R4, A</p><p> MOV A, R1</p>
103、<p> MOV R5, A</p><p> MOV R3, #00D</p><p> MOV R2, #10D</p><p> LCALL DIV4BY2</p><p> MOV 42H, R4</p><p> MOV A,42H</p><
104、p><b> JNZ JJ2</b></p><p> MOV A,41H ;次次高位為0,先看次高位是否為不亮</p><p> SUBB A,#0AH</p><p><b> JNZ JJ2</b></p><p> MOV 42H,#0AH ;次高位不
105、亮,次次高位也不亮</p><p> JJ2: MOV 43H, R0</p><p><b> POP B</b></p><p><b> POP PSW</b></p><p><b> POP ACC</b></p>&l
106、t;p><b> RET</b></p><p><b> ;</b></p><p> ;****************************************************</p><p> ;* 兩字節(jié)無(wú)符號(hào)數(shù)乘法程序 *</
107、p><p> ;****************************************************</p><p> ; R7R6R5R4 <= R3R2 * R1R0</p><p><b> ;</b></p><p> MUL2BY2: CLR A</p><
108、;p> MOV R7, A</p><p> MOV R6, A</p><p> MOV R5, A</p><p> MOV R4, A</p><p> MOV 46H, #10H</p><p> MULLOOP1: CLR C</p><p
109、> MOV A, R4</p><p><b> RLC A</b></p><p> MOV R4, A</p><p> MOV A, R5</p><p><b> RLC A</b></p><p> MOV R5,
110、 A</p><p> MOV A, R6</p><p><b> RLC A</b></p><p> MOV R6, A</p><p> MOV A, R7</p><p><b> RLC A</b></p>
111、<p> MOV R7, A</p><p> MOV A, R0</p><p><b> RLC A</b></p><p> MOV R0, A</p><p> MOV A, R1</p><p><b> RLC A&l
112、t;/b></p><p> MOV R1, A</p><p> JNC MULLOOP2</p><p> MOV A, R4</p><p> ADD A, R2</p><p> MOV R4, A</p><p> MOV A,
113、 R5</p><p> ADDC A, R3</p><p> MOV R5, A</p><p> MOV A, R6</p><p> ADDC A, #00H</p><p> MOV R6, A</p><p> MOV A, R7&
114、lt;/p><p> ADDC A, #00H</p><p> MOV R7, A</p><p> MULLOOP2: DJNZ 46H, MULLOOP1</p><p><b> RET</b></p><p><b> ;</b></p&g
115、t;<p> ;****************************************************</p><p> ;* 四字節(jié)/兩字節(jié)無(wú)符號(hào)數(shù)除法程序 *</p><p> ;****************************************************</p>&l
116、t;p> ;R7R6R5R4/R3R2=R7R6R5R4(商)...R1R0(余數(shù))</p><p><b> ;</b></p><p> DIV4BY2: MOV 46H, #20H</p><p> MOV R0, #00H</p><p> MOV R1, #00H</p
117、><p> DIVLOOP1: MOV A, R4</p><p><b> RLC A</b></p><p> MOV R4, A</p><p> MOV A, R5</p><p><b> RLC A</b></p>
118、<p> MOV R5, A</p><p> MOV A, R6</p><p><b> RLC A</b></p><p> MOV R6, A</p><p> MOV A, R7</p><p><b> RLC A&
119、lt;/b></p><p> MOV R7, A</p><p> MOV A, R0</p><p><b> RLC A</b></p><p> MOV R0, A</p><p> MOV A, R1</p><p>
120、;<b> RLC A</b></p><p> MOV R1, A</p><p><b> CLR C</b></p><p> MOV A, R0</p><p> SUBB A, R2</p><p> MOV B, A
121、</p><p> MOV A, R1</p><p> SUBB A, R3</p><p> JC DIVLOOP2</p><p> MOV R0, B</p><p> MOV R1, A</p><p> DIVLOOP2: CPL C&
122、lt;/p><p> DJNZ 46H, DIVLOOP1</p><p> MOV A, R4</p><p><b> RLC A</b></p><p> MOV R4, A</p><p> MOV A, R5</p><p>&
123、lt;b> RLC A</b></p><p> MOV R5, A</p><p> MOV A, R6</p><p><b> RLC A</b></p><p> MOV R6, A</p><p> MOV A, R7&l
124、t;/p><p><b> RLC A</b></p><p> MOV R7, A</p><p><b> RET</b></p><p> baojing: jnb P3.7,stopw;;;;;;;;;;;;判斷是否到高位</p><p><b&
125、gt; sjmp zpan</b></p><p> stopw: setb p3.0;;;;;;;;;;;;;;;;;關(guān)電機(jī)</p><p><b> ret</b></p><p> zpan: jb P3.6,startw;;;;;;;;;;;;判斷是否到低位</p><p><
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