【正文】 【2】【J】.【3】【M】. 北京：【4】【M】. 北京：【5】.【M】.北京：北京航空航天大學(xué)出版社2001【6】【M】. 北京：清華大學(xué)出版社，2005【7】劉立航，X25045芯片的原理及應(yīng)用【J】.中南民族學(xué)報(bào)，【8】【J】. 新疆：【9】【M】. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社2007【10】【M】. 北京：【11】【M】. 北京：【12】【M】. 武漢：致 謝在大學(xué)四年期間，扎實(shí)的學(xué)習(xí)了本專(zhuān)業(yè)的知識(shí)，受益匪淺。值此論文完成之際，謹(jǐn)向李老師表示深深的謝意！附錄：英文技術(shù)資料及中文翻譯單片機(jī)單片機(jī)自動(dòng)完成賦予它的任務(wù)的過(guò)程，也就是單片機(jī)執(zhí)行程序的過(guò)程，即一條條執(zhí)行的指令的過(guò)程，所謂指令就是把要求單片機(jī)執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫(xiě)下來(lái)，這是在設(shè)計(jì)人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對(duì)應(yīng)著一種基本操作；單片機(jī)所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機(jī)的指令系統(tǒng)，不同種類(lèi)的單片機(jī)，其指令系統(tǒng)亦不同。單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)，是典型的嵌入式（Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫(xiě)MCU表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。 早期的單片機(jī)都是8位或4位的。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開(kāi)始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過(guò)300MHz，性能直追90年代中期的專(zhuān)用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號(hào)也只有10美元。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)。汽車(chē)上一般配備40多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過(guò)PC機(jī)和其他計(jì)算的總和，甚至比人類(lèi)的數(shù)量還要多。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。它是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場(chǎng)控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計(jì)算機(jī)的（比如家用PC）的主要區(qū)別。一個(gè)可視化高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的小程序里面即使只有一個(gè)按鈕，也會(huì)達(dá)到幾十K的尺寸！對(duì)于家用PC的硬盤(pán)來(lái)講沒(méi)什么，可是對(duì)于單片機(jī)來(lái)講是不能接受的。不過(guò)，這種電腦，通常是指?jìng)€(gè)人計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)PC機(jī)。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算和控制。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱(chēng)前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等?！皠?chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。從這一角度來(lái)看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。嵌入式系統(tǒng)單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專(zhuān)用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢(shì)。單片機(jī)包括CPU、4KB容量的ROM（8031 無(wú)）、128 B容量的RAM、 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、4個(gè)8位并行口、全雙工串口行口。f第 20 頁(yè) 共74 頁(yè)。 單片機(jī)可靠性高，可工作到10^6 ~10^7小時(shí)無(wú)故障。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。Philips公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢(shì)，將MCS51從單片微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。2. MCU即微控制器（Micro Controller Unit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)對(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對(duì)象的智能化控制能力。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器件上。它在整個(gè)裝置中，起著有如人類(lèi)頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了。還有一類(lèi)計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。一樣的道理，如果把巨型計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件拿到家用PC上來(lái)運(yùn)行，家用PC的也是承受不了的。通過(guò)不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類(lèi)似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤(pán)作用相同的儲(chǔ)存器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過(guò)價(jià)錢(qián)也是低的，一般不超過(guò)10元即可用它來(lái)做一些控制電器一類(lèi)不是很復(fù)雜的工作足矣了。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有12部單片機(jī)。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專(zhuān)用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。隨著INTEL i960系列特別是后來(lái)的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。存儲(chǔ)器由許多存儲(chǔ)單元（最小的存儲(chǔ)單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個(gè)房間的被分配到了唯一一個(gè)房間號(hào)一樣，每一個(gè)存儲(chǔ)單元也必須被分配到唯一的地址號(hào)，該地址號(hào)稱(chēng)為存儲(chǔ)單元的地址，這樣只要知道了存儲(chǔ)單元的地址，就可以找到這個(gè)存儲(chǔ)單元，其中存儲(chǔ)的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。本文在導(dǎo)師李衛(wèi)教授的指導(dǎo)下完成，李教授的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的學(xué)識(shí)，豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和一絲不茍的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象。采用模塊化結(jié)構(gòu)完成控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)編制調(diào)試了控制系統(tǒng)完整的匯編語(yǔ)言控制程序，此文說(shuō)明了主程序模塊構(gòu)成和主要模塊程序的流程，繪制了詳細(xì)的流程圖。3)輸入信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)制作了數(shù)字量采集電路。使之完成系統(tǒng)復(fù)位、斷電數(shù)據(jù)保護(hù)和系統(tǒng)檢測(cè)。6)控制器軟件總體設(shè)想整個(gè)控制系統(tǒng)，采用模塊化設(shè)計(jì)，按鍵功能設(shè)置模塊。4)步進(jìn)電機(jī)的單片機(jī)控制考慮經(jīng)濟(jì)性，系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)控制板料定長(zhǎng)。說(shuō)明書(shū)完成的主要工作有：分析控制系統(tǒng)確定實(shí)現(xiàn)方法1)方案選擇考慮中小企業(yè)的實(shí)際要求、用戶提出的一些特殊條件、產(chǎn)品的制造成本等原因，本課題沒(méi)有使用常規(guī)的PLC控制，而是選擇了單片機(jī)為主體的控制系統(tǒng)。當(dāng)然，彈飛來(lái)的程序剛好落到斷裂點(diǎn)的操作數(shù)上或落到前面指令的操作數(shù)上(又沒(méi)有在這條指令之前使用冗余指令).則程序就會(huì)越過(guò)斷裂點(diǎn)，繼續(xù)往前沖。(4)程序區(qū)。(3)表格。對(duì)于剩余的大片未編程的ROM空間，一般均維持原狀(OFFH)，OFFH對(duì)于指令系統(tǒng)，是一條單字節(jié)指令(MOV R7,A)，程序彈飛到這一區(qū)域后將順流而下，不再跳躍(除非受到新的干擾)，只要每隔一段設(shè)置一個(gè)陷阱，就一定能捕捉到彈飛的程序。如果我們把這段程序的入口標(biāo)號(hào)稱(chēng)為ERR的話，軟件陷阱即為一條LJMP ERR指令；為加強(qiáng)其捕捉效果，一般還在它前面加兩條NOP指令，因此，真正的軟件陷阱由三條指令構(gòu)成：NOPNOPLJIMP ERR軟件陷阱安排在下列四種地方：(1)未使用的中斷向量區(qū)。4)軟件陷阱指令冗余使彈飛的程序安定下來(lái)是有條件的，首先彈飛的程序必須落到程序區(qū)，其次必須執(zhí)行到冗余指令。因此，在一些對(duì)程序流向起決定作用的指令之前插入兩條NOP指令，保證彈飛的程序迅速納入正確的控制軌道。因此，應(yīng)多采用單字節(jié)指令，并在關(guān)鍵的地方人為地插入一些單字節(jié)指令(NOP)，或?qū)⒂行巫止?jié)指令重復(fù)書(shū)寫(xiě)，這便是指令冗余。這時(shí)要盡快將程序納入正軌(執(zhí)行真正的指令系列)。掉電信號(hào)由硬件電路檢測(cè)到復(fù)位端。出口處清除令牌寄存器。1)設(shè)置“令牌”設(shè)置令牌的目的是使每個(gè)模塊的進(jìn)、出口處都有把關(guān)。 軟件抗干擾設(shè)計(jì)硬件措施如果得當(dāng)，可將絕大部分干擾拒之門(mén)外，但仍然會(huì)有少數(shù)干擾進(jìn)入微機(jī)系統(tǒng)，故軟件措施作為第二道防線必不可少。 看門(mén)狗功能的實(shí)現(xiàn)首先設(shè)置定時(shí)時(shí)間，程序如下：MOV R0，10H ；00H或20HLCALL WRSR ；調(diào)寫(xiě)狀態(tài)子程序其次在程序運(yùn)行過(guò)程中，耍定時(shí)給看門(mén)狗復(fù)位即喂狗，程序如下：SETB CSCLR CSSETB CS ；給看門(mén)狗的片選端加一負(fù)脈沖當(dāng)程序跑飛，看門(mén)狗得不到復(fù)位，定時(shí)時(shí)間到，7腳復(fù)位端輸出高電平，將系統(tǒng)復(fù)位。程序設(shè)計(jì)為點(diǎn)退，按一鍵退一步，如果定長(zhǎng)檢測(cè)開(kāi)關(guān)和零位檢測(cè)開(kāi)關(guān)同時(shí)接收到信號(hào)，即為零位。為了合理利用128字節(jié)的片內(nèi)RAM，節(jié)省空間，在輸入尺寸時(shí)，存儲(chǔ)采用壓縮BCD碼，尺寸存儲(chǔ)地址：57H、58H、59H——絕對(duì)位置尺寸；5AH、5BH、5CH——相對(duì)位置尺寸和多段位置尺寸第一位置尺寸；5DH～7BH——連續(xù)空間存儲(chǔ)第二至第九位置尺寸。如果不是開(kāi)機(jī)狀態(tài)，有回零動(dòng)作。剪切操作由腳踏開(kāi)關(guān)控制，這里不再進(jìn)一步說(shuō)明。為了減少加工廢料合理利用板材，一般加工一塊板料設(shè)置一次循環(huán)，而一次循環(huán)只出現(xiàn)一次邊廢料，這一循環(huán)加工次數(shù)已知，可作為廢料計(jì)算數(shù)。這種控制方式硬件電路少，接口簡(jiǎn)單，軟件的開(kāi)發(fā)及調(diào)試都比較方便。 主要程序模塊。(3)、系統(tǒng)控制信號(hào)檢測(cè)處理。3)提供兩種工作方式：第一種是經(jīng)RS232口與微機(jī)相連，在計(jì)算機(jī)上輸入源程序，進(jìn)行編輯、編譯、鏈接、調(diào)試。程序容量3K，采用AT89C51芯片不需要另外擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，即節(jié)約了成本，又簡(jiǎn)化了硬件結(jié)構(gòu)。在軟件設(shè)計(jì)中采用了模塊化結(jié)構(gòu)后，我感覺(jué)做起來(lái)也很輕松。之后，一些編程者覺(jué)得匯編語(yǔ)言不容易掌握，難學(xué)難用，又發(fā)展出一些比較容易應(yīng)用的高級(jí)語(yǔ)言。說(shuō)明：控制系統(tǒng)所有直流電源直接購(gòu)買(mǎi)不自行設(shè)計(jì)。對(duì)系統(tǒng)中用到的元件要進(jìn)行篩選。購(gòu)買(mǎi)時(shí)要注意購(gòu)買(mǎi)抗干擾電源。具體措施：光電隔離在輸入和輸出通道上采用光電隔離器來(lái)進(jìn)行信息傳輸，它將單片機(jī)系統(tǒng)與開(kāi)關(guān)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)從電氣上隔離開(kāi)來(lái)，很大一部分干擾將被阻擋。如果不接續(xù)流二極管，當(dāng)IRF640斷開(kāi)時(shí)，線圈因?yàn)槭歉行载?fù)載，斷電瞬間會(huì)產(chǎn)生很高的反向電動(dòng)勢(shì)，把功率管的源極電壓提得很高，一旦超過(guò)管子耐壓值，管子將被擊穿損壞。 電磁離合器控制電路 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路，這樣可以簡(jiǎn)化編程，提高控制的實(shí)時(shí)性。