【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 “0”則4個(gè)地址為:0000H、0001H、0002H、0003H⒉8255初始化使用8255時(shí)，首先要對(duì)它初始化。所謂初始化就是對(duì)8255的3個(gè)端口的工作方式預(yù)先設(shè)置。設(shè)置控制字經(jīng)控制口寫(xiě)入。對(duì)于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)，根據(jù)原理圖，A、B、C口全為輸入或輸出狀態(tài)，控制字為95H。程序如下：MOV DPTR，1FFFH ； 8255控制口地址送DPTR MOV A，95H ； 控制字送AMOVX @DPTR,A ； 控制字寫(xiě)入控制寄存器利用這幾條指令對(duì)8255初始化后，A、B、C3個(gè)口即可滿(mǎn)足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。 鍵盤(pán)給定值接口電路設(shè)計(jì)鍵盤(pán)是人向機(jī)器輸入數(shù)據(jù)和對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)的基本設(shè)備。微機(jī)鍵盤(pán)有兩種：一種是全編碼鍵盤(pán)，他的鍵盤(pán)全由硬件提供，這種方式，硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，但對(duì)于鍵數(shù)不多的鍵盤(pán)還是比較方便的；另一種是非編碼鍵盤(pán)，這種方式，鍵盤(pán)多采用矩陣方式，利用軟件識(shí)別鍵碼及完成各種鍵功能處理。在本系統(tǒng)中，由于給定值一旦確定后，不需要經(jīng)常更改，按鍵次數(shù)并不多。如果采用掃描方式，無(wú)論有無(wú)鍵按下CPU都要定時(shí)掃描，如此反復(fù)的空掃描，浪費(fèi)了CPU大量 的時(shí)間。為提高CPU的效率，本系統(tǒng)決定采用中斷方式。所謂中斷方式即當(dāng)有鍵按下時(shí)發(fā)出中斷申請(qǐng)，中斷響應(yīng)后轉(zhuǎn)入中斷處理程序，再去進(jìn)行掃描操作，來(lái)確定按鍵位置及執(zhí)行相應(yīng)的鍵功能。鍵盤(pán)輸出信號(hào)D、C、B、A（BCD碼）接到8255的A口PA3~PA0，鍵選通信號(hào)KEYSTROBE（高電平有效），經(jīng)反相器74LS20反向后的下降沿向8031申請(qǐng)中斷。8031響應(yīng)后，讀入BCD碼值，作為給定值，然后一方面存入相應(yīng)的給定單元（PORTS或BOXES），另一方面作為給定值送顯示，以便操作者檢查輸入的給定值是否正確。由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)只有三位顯示，最多只能給定999。輸入順序?yàn)閺淖罡呶唬ò傥粩?shù)）開(kāi)始。本程序的輸入順序是先輸入包裝箱數(shù)，然后再輸入每箱裝的零件數(shù)。圖39所示即為本系統(tǒng) 的鍵盤(pán)接口電路。圖39 顯示接口電路設(shè)計(jì) LED顯示器的結(jié)構(gòu)LED顯示器內(nèi)部由發(fā)光二極管組成。這種顯示器又稱(chēng)發(fā)光數(shù)碼管。根據(jù)內(nèi)部二極管連接方式，數(shù)碼管結(jié)構(gòu)又分為共陰極型和共陽(yáng)極型。共陽(yáng)極型，內(nèi)部發(fā)光二極管陽(yáng)極連在一起接高電平，共陰極型發(fā)光二極管陰極連在一起接低電平。數(shù)碼管內(nèi)部共有8支發(fā)光二極管，7支為字段，可組成字形，另一個(gè)為小數(shù)點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)注意的是數(shù)碼管每個(gè)管腳外部必須各接一個(gè)限流電阻，不能用一個(gè)電阻放在共陰極或共陽(yáng)極端，否則易引起某段過(guò)流而燒壞數(shù)碼管。另外電阻值只要保證管子正常發(fā)光即可，一般各管電流在20~30mA較合適。電流太大，耗電量大，電流太小，發(fā)光度不夠。 顯示字形與字段碼關(guān)系在本系統(tǒng)中，我們采用共陽(yáng)極型數(shù)碼管，共陽(yáng)極數(shù)碼管各引腳哪個(gè)輸入高電平則哪個(gè)二極管亮。每個(gè)二極管為一段，不同的發(fā)光段亮，可組成不同字形。輸入到數(shù)碼管的二進(jìn)制碼稱(chēng)為字段碼，數(shù)碼管顯示 的結(jié)果為字形。 LED數(shù)碼顯示方式及電路在本系統(tǒng)中，我們采用靜態(tài)顯示。靜態(tài)顯示電路的最大優(yōu)點(diǎn)是只要不送新的數(shù)據(jù)，則顯示值不變，且單片機(jī)不用象動(dòng)態(tài)顯示那樣不間斷地掃描，因而節(jié)省了大量的機(jī)時(shí)，適用于工業(yè)過(guò)程控制及智能化儀器中。而動(dòng)態(tài)顯示則占用機(jī)時(shí)較多，在一般的工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)中很少采用。本次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)我們采用的是LED靜態(tài)顯示。LED靜態(tài)顯示接口電路有并行接口和串行接口兩種. 串行接口靜態(tài)顯示電路與并行接口動(dòng)態(tài)顯示電路不同的是串行接口靜態(tài)顯示電路是利用其串行接口，而并行接口靜態(tài)顯示電路則是利用其并行接口。在8031單片機(jī)系統(tǒng)中具有4個(gè)可編程的并行I/O口，一個(gè)可編程的全雙工串行口。4個(gè)8位并行的I/O口的每個(gè)口既可做輸入，也可用做輸出，而1個(gè)全雙工串行I/O口主要用做單片機(jī)與外圍設(shè)備之間可實(shí)現(xiàn)串行通訊。所以在此次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，我們?yōu)榱艘院笙到y(tǒng)能與外部進(jìn)行通訊，我們留有可編程全雙工串行口，進(jìn)行以后系統(tǒng)擴(kuò)張用，故此在本次系統(tǒng)的顯示電路的設(shè)計(jì)中我們采用并行接口靜態(tài)顯示電路。圖中利用8255的B口輸出字段碼，74LS377用來(lái)驅(qū)動(dòng)LED顯示器。其片選信號(hào)由74LS377的CLK端來(lái)完成，以選擇哪片數(shù)碼管亮。片選信號(hào)接于74LS138的YYY3，、“001”、“010”、“011”時(shí)分別選中LEDLEDLED3。圖310 八位LED靜態(tài)顯示電路第4章 控制電路及其設(shè)計(jì)包裝系統(tǒng)控制電路主要有兩部分：一是信號(hào)檢測(cè)，光電檢測(cè)器1判斷包裝箱是否到位，光電檢測(cè)器2用于零件計(jì)數(shù)；再一部分就是傳送帶馬達(dá)控制。 信號(hào)檢測(cè)控制電路光電器件有發(fā)光器件和光敏器件兩大類(lèi)。給發(fā)光器件通以電流，發(fā)光器件就會(huì)發(fā)光。光線(xiàn)照到光敏器件，光敏器件的輸出電流就會(huì)變化。利用光電器件的這些特性，就做成了各種光電傳感器。光電傳感器的結(jié)構(gòu)可分為遮斷型和反射型兩種。它們均由發(fā)光元件、受光元件及其相應(yīng)的電路和機(jī)體三部分組成。遮斷型傳感器的發(fā)光元件和受光元件被相對(duì)地安裝在有一定間隔的機(jī)體上，兩個(gè)元件之間的孔隙為光傳播的通道，當(dāng)空隙中通過(guò)物體時(shí)，引起受光元件接收到的光產(chǎn)生變化，從而檢出物體的存在或判斷被檢測(cè)對(duì)象的位置和相位。光探測(cè)電路如圖41所示，其中運(yùn)算放大器全為L(zhǎng)M324，電源電壓為+12V。光電探測(cè)器用于塵埃環(huán)境和溫度變化的環(huán)境。電路探測(cè)物體的有無(wú)的比較器電路閾值不固定，而是取沒(méi)有物體時(shí)，光電檢測(cè)器輸出電壓的一部分作閾值。+12V被測(cè)物體330Ω20KΩ50KΩIS1588C VR10KΩ1MΩ3MΩ3MΩ10KΩ2SC945檢出脈沖圖41 光二極管探測(cè)電路電路在沒(méi)有物體時(shí)，電平隨時(shí)記憶在電容C上，然后再根據(jù)比值用可變電阻VR設(shè)定判別基準(zhǔn)電平。選擇電容C的數(shù)值，使在檢測(cè)物體工作時(shí)間內(nèi)峰值保持足夠穩(wěn)定，同時(shí)又能追蹤溫度變化和附著灰塵引起的緩慢變化。在圖示電路中，峰值保持電路斜率為60mv/s，適合10~20次/S的檢測(cè)進(jìn)度。在本設(shè)計(jì)中，我們通過(guò)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算得C為1UF，則斜率變?yōu)閙v/s，可用于檢測(cè)零件和包裝箱數(shù)。由于，該電容具有峰值保持性能，故應(yīng)選低損耗電容器。由于拖動(dòng)電機(jī)功率大，啟動(dòng)頻率高，交流接觸器接觸電流大，易造成拉弧，從而形成電磁干擾等惡劣條件，對(duì)控制系統(tǒng)影響大。因此在接口設(shè)計(jì)中所有輸入和輸出都增加光電隔離以將單片機(jī)電源和接口電源分開(kāi)。一方面，保證了單片機(jī)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，防止程序飛出造成控制失靈現(xiàn)象的發(fā)生；另一方面，也防止強(qiáng)電對(duì)弱電系統(tǒng)的干擾，造成單片機(jī)控制系統(tǒng)的損壞。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，我們采用光電隔離技術(shù)。馬達(dá)可以采用多種方法控制，如固態(tài)繼電器、可控硅、大功率場(chǎng)效應(yīng)管及晶閘管等。其中用晶閘管或可控硅代替常規(guī)繼電器的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的器件叫固態(tài)繼電器（SSR），其在前級(jí)把光電隔離器融為一體，因此固態(tài)繼電器實(shí)際上是一種帶光電隔離器的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。由于固態(tài)繼電器輸入控制電流小，輸出無(wú)觸點(diǎn)，所以與電磁式繼電器相比，具有體積小、重量輕、無(wú)機(jī)械噪音、無(wú)抖動(dòng)和回跳、開(kāi)關(guān)速度快、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。因此，在微機(jī)控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，大有取代電磁式繼電器之式。晶閘管作為一種可靠的控制元件，廣泛的被應(yīng)用作各種控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件。晶閘管是一種大功率的半導(dǎo)體器件，具有弱電控制，強(qiáng)電輸出的特點(diǎn)，只需要很小的功率，就可以控制較大的電流。觸發(fā)信號(hào)通常經(jīng)脈沖變壓器或光電耦合器隔離后，加到晶閘管上。這對(duì)安全操作特別有利。對(duì)于光點(diǎn)耦合器，我們決定采用MOC3021。MOC3021是雙向晶閘管輸出型的光電耦合器，輸出端的額定電壓為400V，最大輸出電流為1A，最大隔離電壓為7500V，輸出端控制電流小于15mA。MOC3021的作用是隔離單片機(jī)系統(tǒng)合觸發(fā)外部的雙向晶閘管。8255的PC0控制傳送帶1馬達(dá)，PC1控制傳送帶2馬達(dá)。當(dāng)啟動(dòng)鍵按下（START）后，使PC0輸出高電平，經(jīng)反相器后變?yōu)榈碗娖剑琈OC3021的輸入端有電流輸入，輸出端的雙向晶閘管導(dǎo)通，觸發(fā)外部的雙向晶閘管KS導(dǎo)通，交流電機(jī)通電，使傳送帶1運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)包裝箱運(yùn)動(dòng)。當(dāng)包裝箱運(yùn)動(dòng)到光源與光電檢測(cè)器1之間時(shí)，光源被擋住，從而使光電傳感器輸出為高電平，當(dāng)微機(jī)檢測(cè)到此高電平時(shí)，PC0輸出低電平，經(jīng)反相器后變?yōu)楦唠娖?，MOC3021輸出端的雙向晶閘管關(guān)斷，外部雙向晶閘管KS也關(guān)斷，傳送帶馬達(dá)停止，并同時(shí)使傳送帶2馬達(dá)通電，帶動(dòng)零件運(yùn)動(dòng)，使零件落入包裝箱內(nèi)。當(dāng)零件經(jīng)過(guò)檢測(cè)器2的光源與光電傳感器之間時(shí)，光電傳感器輸出高電平，當(dāng)微機(jī)檢測(cè)到此信號(hào)后在計(jì)數(shù)器中加1，并送顯示。然后再與給定的零件值進(jìn)行比較。如果計(jì)數(shù)值小于給定值，則繼續(xù)計(jì)數(shù)；一旦計(jì)數(shù)值等于給定值，則停止計(jì)數(shù)；此時(shí)關(guān)斷傳送帶2的電源，并接通傳送帶1的電源，讓裝滿(mǎn)零件的箱子移開(kāi)，同時(shí)帶動(dòng)下一個(gè)空箱到位，并重復(fù)上述過(guò)程。電阻R1的作用是限制流過(guò)MOC3021輸出端的電流不要超過(guò)1A。R1的大小由下式計(jì)算： R1=VP/IP式中：VP為工作電壓的峰值。圖42 馬達(dá)控制電路IP為MOC3021輸出端 的最大允許電流。當(dāng)工作電壓為220V時(shí)： R1=VP/IP=220R1取300Ω。由于串入電阻R1，使得觸發(fā)電路有一個(gè)最小觸發(fā)電壓，低于這個(gè)電壓時(shí)，外接的晶閘管不導(dǎo)通，直到高于這個(gè)電壓時(shí)，KS才導(dǎo)通。最小觸發(fā)電壓VT由下式計(jì)算：VT=R1IGT+VGT+VTM式中：IGT為晶閘管 的最小觸發(fā)電流VGT為晶閘管 的最小觸發(fā)電壓VTM為MOC3021輸出端電壓降，取3V設(shè)晶閘管的門(mén)極觸發(fā)電流為50mA，觸發(fā)電壓為2V，則最小觸發(fā)電壓為：VT=R1IGT+VGT+VTM=300+2+3=對(duì)應(yīng)的最小控制角α為：α=sin1(VT/VP)=sin1()=176。，，雙向晶閘管才導(dǎo)通。與雙向晶閘管KS并聯(lián)的RC回路用于降低雙向晶閘管所受的沖擊電壓，保護(hù)KS及MOC3021。至此，我們完成了本系統(tǒng)整個(gè)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。 第5章 單片機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)首先，我們將對(duì)一些相關(guān)內(nèi)存單元進(jìn)行設(shè)置。在這里，我們用8031內(nèi)部RAM的20H單位的00H~03H四位分別代表馬達(dá)馬達(dá)報(bào)警和正常運(yùn)行標(biāo)志單元；用21H單位的08H和09H兩位作為零件及包裝計(jì)數(shù)標(biāo)志單元，當(dāng)計(jì)數(shù)值超過(guò)給定值時(shí)，則此二位標(biāo)志單元置1，否則為0。一旦此標(biāo)志單元為1，則產(chǎn)生報(bào)警，告知操作人員計(jì)數(shù)有誤，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停下來(lái)，等待操作人員處理。該系統(tǒng)內(nèi)存單元分配如圖32所示。20H21H22H23H24H25H26H27H28H29H2AH2BH2CH2EH2DHLED1LED2LED3BOX1BOX2BOX3BOXES（百位）（十位）（個(gè)位）PARTS（百位）（十位）（個(gè)位）PRECNT給定值計(jì)數(shù)單元零件計(jì)數(shù)單元包裝箱計(jì)數(shù)單元包裝箱給定值單元零件給定值單元圖51 系統(tǒng)內(nèi)存單元分配通過(guò)硬件和總體方案的分析可知，本系統(tǒng)鍵盤(pán)的作用主要是輸入給定值，當(dāng)給定值設(shè)定后，在包裝過(guò)程中就沒(méi)有什么作用了。因此為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，系統(tǒng)采用中斷方式0作鍵盤(pán)處理，對(duì)包裝箱是否到位及零件的記數(shù)，則采用查詢(xún)方式。在中斷服務(wù)程序中，讀入該鍵盤(pán)給定值，一方面存入相應(yīng)的給定單元（PORTS和BOXES），另一方面送顯示，以便操作者檢查輸入的給定值是否正確。本次程序輸入的順序是先包裝箱數(shù)（三位，最大999，按百位，十位，個(gè)位順序輸入）然后再輸入每包裝箱的零件數(shù)（3位，最大999，輸入順序同包裝箱）。零件數(shù)和箱數(shù)是否滿(mǎn)，則通過(guò)其檢測(cè)信號(hào)輸入計(jì)數(shù)器進(jìn)行累加，然后和箱數(shù)和零件數(shù)的給定值進(jìn)行比較，比較結(jié)束后進(jìn)行查詢(xún)看計(jì)數(shù)器中的數(shù)值和給定值是否相等，如果不相等則重復(fù)以上過(guò)程，如果和給定值相等則停止馬達(dá)的運(yùn)行，清顯示記數(shù)單元中的內(nèi)容。以上的思路可以由以上的流程圖來(lái)完成。 輸入給定值中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)子程序INT0: MOV DPTR,8000H 。讀入給定值 MOVX A,@DPTR MOV @R0,A MOV DPTR,8001H MOVX @DPTR,A POP DPL 。取出顯示位地址 POP DPH MOVX @DPTR,A 。顯示給定值 MOV A,DPH ADD A,04H 。求下一個(gè)顯示位地址 MOV DPH,A PUSH DPH 。保護(hù)下一位顯示位地址 PUSH DPL INC R0 。計(jì)算下一個(gè)給定值 INC PRECNT 。設(shè)置參數(shù)計(jì)數(shù) RETI中斷服務(wù)程序讀入鍵值存入給定值單元送顯示計(jì)算下一個(gè)顯示值地址求下一位給定值單元地址保護(hù)顯示地址輸入計(jì)數(shù)器加1返回 包裝箱計(jì)數(shù)比較子程序包裝箱計(jì)數(shù)比較子程序BOXCOMP: MOV R0,BOXESMOV R1,BOX1 MOV R2,03HBCOMP1: MOV A,@R0 MOV A,@R0 MOV BOFF,@R1 CJNE A,BOFF,BCOMP2 INC R0 INC R1 DJNZ R2,BCOMP1 SETB 09H RETBCOMP3: CLR 09H RETBCOMP2: JNC BCOMP3 LJMP ALARM開(kāi)始R0 包裝箱給定值的首地址R0 包裝箱單元（百位）