【文章內(nèi)容簡介】 “0”則4個地址為:0000H、0001H、0002H、0003H⒉8255初始化使用8255時，首先要對它初始化。所謂初始化就是對8255的3個端口的工作方式預(yù)先設(shè)置。設(shè)置控制字經(jīng)控制口寫入。對于本設(shè)計系統(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 ； 控制字寫入控制寄存器利用這幾條指令對8255初始化后，A、B、C3個口即可滿足系統(tǒng)的設(shè)計要求。 鍵盤給定值接口電路設(shè)計鍵盤是人向機器輸入數(shù)據(jù)和對系統(tǒng)進行干預(yù)的基本設(shè)備。微機鍵盤有兩種：一種是全編碼鍵盤，他的鍵盤全由硬件提供，這種方式，硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，但對于鍵數(shù)不多的鍵盤還是比較方便的；另一種是非編碼鍵盤，這種方式，鍵盤多采用矩陣方式，利用軟件識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，無論有無鍵按下CPU都要定時掃描，如此反復(fù)的空掃描，浪費了CPU大量 的時間。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)有鍵按下時發(fā)出中斷申請，中斷響應(yīng)后轉(zhuǎn)入中斷處理程序，再去進行掃描操作，來確定按鍵位置及執(zhí)行相應(yīng)的鍵功能。鍵盤輸出信號D、C、B、A（BCD碼）接到8255的A口PA3~PA0，鍵選通信號KEYSTROBE（高電平有效），經(jīng)反相器74LS20反向后的下降沿向8031申請中斷。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)計只有三位顯示，最多只能給定999。輸入順序為從最高位（百位數(shù)）開始。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) 的鍵盤接口電路。圖39 顯示接口電路設(shè)計 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極型。共陽極型，內(nèi)部發(fā)光二極管陽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，另一個為小數(shù)點。應(yīng)當(dāng)注意的是數(shù)碼管每個管腳外部必須各接一個限流電阻，不能用一個電阻放在共陰極或共陽極端，否則易引起某段過流而燒壞數(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，我們采用共陽極型數(shù)碼管，共陽極數(shù)碼管各引腳哪個輸入高電平則哪個二極管亮。每個二極管為一段，不同的發(fā)光段亮，可組成不同字形。輸入到數(shù)碼管的二進制碼稱為字段碼，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)點是只要不送新的數(shù)據(jù)，則顯示值不變，且單片機不用象動態(tài)顯示那樣不間斷地掃描，因而節(jié)省了大量的機時，適用于工業(yè)過程控制及智能化儀器中。而動態(tài)顯示則占用機時較多，在一般的工業(yè)控制自動化系統(tǒng)中很少采用。本次系統(tǒng)的設(shè)計我們采用的是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單片機系統(tǒng)中具有4個可編程的并行I/O口，一個可編程的全雙工串行口。4個8位并行的I/O口的每個口既可做輸入，也可用做輸出，而1個全雙工串行I/O口主要用做單片機與外圍設(shè)備之間可實現(xiàn)串行通訊。所以在此次系統(tǒng)的設(shè)計中，我們?yōu)榱艘院笙到y(tǒng)能與外部進行通訊，我們留有可編程全雙工串行口，進行以后系統(tǒng)擴張用，故此在本次系統(tǒng)的顯示電路的設(shè)計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用來驅(qū)動LED顯示器。其片選信號由74LS377的CLK端來完成，以選擇哪片數(shù)碼管亮。片選信號接于74LS138的YYY3，、“001”、“010”、“011”時分別選中LEDLEDLED3。圖310 八位LED靜態(tài)顯示電路第4章 控制電路及其設(shè)計包裝系統(tǒng)控制電路主要有兩部分：一是信號檢測，光電檢測器1判斷包裝箱是否到位，光電檢測器2用于零件計數(shù)；再一部分就是傳送帶馬達控制。 信號檢測控制電路光電器件有發(fā)光器件和光敏器件兩大類。給發(fā)光器件通以電流，發(fā)光器件就會發(fā)光。光線照到光敏器件，光敏器件的輸出電流就會變化。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地安裝在有一定間隔的機體上，兩個元件之間的孔隙為光傳播的通道，當(dāng)空隙中通過物體時，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對象的位置和相位。光探測電路如圖41所示，其中運算放大器全為LM324，電源電壓為+12V。光電探測器用于塵埃環(huán)境和溫度變化的環(huán)境。電路探測物體的有無的比較器電路閾值不固定，而是取沒有物體時，光電檢測器輸出電壓的一部分作閾值。+12V被測物體330Ω20KΩ50KΩIS1588C VR10KΩ1MΩ3MΩ3MΩ10KΩ2SC945檢出脈沖圖41 光二極管探測電路電路在沒有物體時，電平隨時記憶在電容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，使在檢測物體工作時間內(nèi)峰值保持足夠穩(wěn)定，同時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的檢測進度。在本設(shè)計中，我們通過經(jīng)驗計算得C為1UF，則斜率變?yōu)閙v/s，可用于檢測零件和包裝箱數(shù)。由于，該電容具有峰值保持性能，故應(yīng)選低損耗電容器。由于拖動電機功率大，啟動頻率高，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，對控制系統(tǒng)影響大。因此在接口設(shè)計中所有輸入和輸出都增加光電隔離以將單片機電源和接口電源分開。一方面，保證了單片機控制系統(tǒng)的正常運行，防止程序飛出造成控制失靈現(xiàn)象的發(fā)生；另一方面，也防止強電對弱電系統(tǒng)的干擾，造成單片機控制系統(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)。馬達可以采用多種方法控制，如固態(tài)繼電器、可控硅、大功率場效應(yīng)管及晶閘管等。其中用晶閘管或可控硅代替常規(guī)繼電器的觸點開關(guān)的器件叫固態(tài)繼電器（SSR），其在前級把光電隔離器融為一體，因此固態(tài)繼電器實際上是一種帶光電隔離器的無觸點開關(guān)。由于固態(tài)繼電器輸入控制電流小，輸出無觸點，所以與電磁式繼電器相比，具有體積小、重量輕、無機械噪音、無抖動和回跳、開關(guān)速度快、工作可靠等優(yōu)點。因此，在微機控制系統(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，強電輸出的特點，只需要很小的功率，就可以控制較大的電流。觸發(fā)信號通常經(jīng)脈沖變壓器或光電耦合器隔離后，加到晶閘管上。這對安全操作特別有利。對于光點耦合器，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，PC1控制傳送帶2馬達。當(dāng)啟動鍵按下（START）后，使PC0輸出高電平，經(jīng)反相器后變?yōu)榈碗娖?，MOC3021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，交流電機通電，使傳送帶1運動，帶動包裝箱運動。當(dāng)包裝箱運動到光源與光電檢測器1之間時，光源被擋住，從而使光電傳感器輸出為高電平，當(dāng)微機檢測到此高電平時，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，傳送帶馬達停止，并同時使傳送帶2馬達通電，帶動零件運動，使零件落入包裝箱內(nèi)。當(dāng)零件經(jīng)過檢測器2的光源與光電傳感器之間時，光電傳感器輸出高電平，當(dāng)微機檢測到此信號后在計數(shù)器中加1，并送顯示。然后再與給定的零件值進行比較。如果計數(shù)值小于給定值，則繼續(xù)計數(shù)；一旦計數(shù)值等于給定值，則停止計數(shù)；此時關(guān)斷傳送帶2的電源，并接通傳送帶1的電源，讓裝滿零件的箱子移開，同時帶動下一個空箱到位，并重復(fù)上述過程。電阻R1的作用是限制流過MOC3021輸出端的電流不要超過1A。R1的大小由下式計算： R1=VP/IP式中：VP為工作電壓的峰值。圖42 馬達控制電路IP為MOC3021輸出端 的最大允許電流。當(dāng)工作電壓為220V時： R1=VP/IP=220R1取300Ω。由于串入電阻R1，使得觸發(fā)電路有一個最小觸發(fā)電壓，低于這個電壓時，外接的晶閘管不導(dǎo)通，直到高于這個電壓時，KS才導(dǎo)通。最小觸發(fā)電壓VT由下式計算：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KS及MOC3021。至此，我們完成了本系統(tǒng)整個硬件系統(tǒng)的設(shè)計工作。 第5章 單片機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計首先，我們將對一些相關(guān)內(nèi)存單元進行設(shè)置。在這里，我們用8031內(nèi)部RAM的20H單位的00H~03H四位分別代表馬達馬達報警和正常運行標(biāo)志單元；用21H單位的08H和09H兩位作為零件及包裝計數(shù)標(biāo)志單元，當(dāng)計數(shù)值超過給定值時，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)生報警，告知操作人員計數(shù)有誤，此時系統(tǒng)會自動停下來，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）（個位）PARTS（百位）（十位）（個位）PRECNT給定值計數(shù)單元零件計數(shù)單元包裝箱計數(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)存單元分配通過硬件和總體方案的分析可知，本系統(tǒng)鍵盤的作用主要是輸入給定值，當(dāng)給定值設(shè)定后，在包裝過程中就沒有什么作用了。因此為了提高系統(tǒng)的實時性，系統(tǒng)采用中斷方式0作鍵盤處理，對包裝箱是否到位及零件的記數(shù)，則采用查詢方式。在中斷服務(wù)程序中，讀入該鍵盤給定值，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，則通過其檢測信號輸入計數(shù)器進行累加，然后和箱數(shù)和零件數(shù)的給定值進行比較，比較結(jié)束后進行查詢看計數(shù)器中的數(shù)值和給定值是否相等，如果不相等則重復(fù)以上過程，如果和給定值相等則停止馬達的運行，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 。求下一個顯示位地址 MOV DPH,A PUSH DPH 。保護下一位顯示位地址 PUSH DPL INC R0 。計算下一個給定值 INC PRECNT 。設(shè)置參數(shù)計數(shù) RETI中斷服務(wù)程序讀入鍵值存入給定值單元送顯示計算下一個顯示值地址求下一位給定值單元地址保護顯示地址輸入計數(shù)器加1返回 包裝箱計數(shù)比較子程序包裝箱計數(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開始R0 包裝箱給定值的首地址R0 包裝箱單元（百位）