基于單片機(jī)的自動(dòng)送料小車(chē)的畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)</p><p>　　題目： 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　——上料小車(chē)自動(dòng)往返定位加料</p><p>　　要求: 1. 小車(chē)結(jié)構(gòu)及工作示意圖如圖1所示:</p><p>　　小車(chē)左右行駛及車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)操作均由三相交流異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，功率為3KW.電動(dòng)機(jī)的主控制電器為接觸器，</

2、p><p>　　其接觸器的電磁線圈驅(qū)動(dòng)電壓：交流220V，電流0.5A</p><p>　　加料呼叫由按鈕發(fā)出,加料定位由行程開(kāi)關(guān)檢測(cè)。</p><p>　　2．工作要求：（1）按下停止按鈕后小車(chē)行駛到LS1原位停止.</p><p>　?。?）當(dāng)呼叫的按鈕PB按下時(shí)，小車(chē)運(yùn)行至呼叫的PB位置后停止，打開(kāi)車(chē)門(mén)，下料10S后關(guān)車(chē)門(mén),然后返回到LS1

3、原位停止,并關(guān)門(mén)上料8S.</p><p>　　3．系統(tǒng)操作可實(shí)現(xiàn)單步，自動(dòng)行駛功能。</p><p>　　4．設(shè)計(jì)單片機(jī)的控制系統(tǒng)和輸入/輸出信號(hào)調(diào)理電路及功率驅(qū)動(dòng)電路原理圖。</p><p>　　5．設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)程序流程圖并用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)其中的某一段程序。</p><p>　　6．設(shè)計(jì)操作臺(tái)面板布置示意圖。</p><

4、p>　　7．編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和使用說(shuō)明書(shū)。</p><p>　　8．在滿足控制要求的前提下，力求控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)。</p><p>　　進(jìn)程安排: (共 周) </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的控制系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)上料小車(chē)在軌道上的自動(dòng)往返和上料和下

5、料等過(guò)程。用P1.7和P1.6分別控制電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓；利用P3.6 、P3.7的電位高低來(lái)控制電路，從而實(shí)現(xiàn)小汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)功能；利采用外部中斷0和外部中斷1來(lái)實(shí)現(xiàn)小車(chē)的里程和跑道標(biāo)志檢測(cè)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：自動(dòng)送料機(jī)控制系統(tǒng) ；單片機(jī)AT89C51 ；硬件設(shè)計(jì)； 軟件設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　目錄</b></p><p

6、><b>　　摘要3</b></p><p>　　Abstract4</p><p><b>　　第一章 緒論7</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)背景和研究意義7</p><p>　　1.2 自動(dòng)送料機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理及技術(shù)要求7</p><p

7、>　　第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.1 單片機(jī)的選擇9</p><p>　　2.2 物位傳感器的選擇9</p><p>　　2.2.1 電容式物位傳感器10</p><p>　　2.2.2 阻力式料位傳感器10</p><p>　　2.3 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路的選擇11&

8、lt;/p><p>　　2.3.1 24C01擴(kuò)展：11</p><p>　　2.3.2 2864A芯片擴(kuò)展：12</p><p>　　2.4 LED顯示電路選擇14</p><p>　　2.4.1 LED靜態(tài)顯示方式14</p><p>　　2.4.2 LED動(dòng)態(tài)顯示方式14</p>

9、;<p>　　2.5 鍵盤(pán)輸入電路15</p><p>　　2.5.1 矩陣式鍵盤(pán)接口：15</p><p>　　2.5.2 獨(dú)立式按鍵接口：15</p><p>　　2.6 小結(jié)15</p><p>　　第3章 自動(dòng)送料小車(chē)主電路設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.1 系統(tǒng)

10、結(jié)構(gòu)原理圖16</p><p>　　3.2 主機(jī)電路核心器件介紹16</p><p>　　3.2.1 AT89C51主要性能參數(shù)16</p><p>　　3.2.2 AT89C51 功能特性概述16</p><p>　　3.2.3 AT89C51 引腳功能說(shuō)明17</p><p>　　3.

11、2．4 時(shí)鐘振蕩器19</p><p>　　2.2.5編程方法20</p><p>　　3.2.6 AT89C51的極限參數(shù)：20</p><p>　　3.3 顯示電路21</p><p>　　3.3.1 74LS377芯片介紹23</p><p>　　3.3.2 MC14511B芯片介紹24

12、</p><p>　　3.3.3LED接口電路24</p><p>　　3.4 繼電器控制電路25</p><p>　　3.5 鍵盤(pán)及顯示電路26</p><p>　　3.5.1 鍵盤(pán)接口26</p><p>　　3.5.2 8255A芯片介紹27</p><p>

13、　　3.5.3 8255A引腳功能28</p><p>　　3.6 外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路30</p><p>　　3.7 料位開(kāi)關(guān)33</p><p>　　3.8 小結(jié)35</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)36</p><p>　　4.1 系統(tǒng)的抗干擾及可靠性36</p&

14、gt;<p>　　4.2 軟件設(shè)計(jì)36</p><p>　　4.2.1 主程序36</p><p>　　4.2.2中斷處理39</p><p>　　4.2.3編程掃描41</p><p>　　4.3 小結(jié)41</p><p><b>　　結(jié)論42</b><

15、;/p><p><b>　　致 謝43</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)44</p><p>　　程 序 清 單45</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)背景和研究意義</p><p>

16、;　　制造業(yè)是現(xiàn)代文明的支柱之一，其既占有基礎(chǔ)地位，有處于前沿關(guān)鍵；它是工業(yè)發(fā)展光的主體又是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。而在我國(guó)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、私營(yíng)企業(yè)，由于受資金管理等方面的限制，一般送料絕大多數(shù)是采用人工手動(dòng)送料，且缺乏保護(hù)裝置，這造成“效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，事故發(fā)生率大”等特點(diǎn)。</p><p>　　隨著信息科技迅猛、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)、國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，產(chǎn)品更新更為迅速，尤其是隨著高新科技日新月異，產(chǎn)品的類(lèi)型

17、、工藝外形越來(lái)越復(fù)雜，精度要求越來(lái)越高，再加上企業(yè)經(jīng)營(yíng)與發(fā)展必會(huì)面對(duì)勞工的短缺 、 人工成本上要省力化、合理化與自動(dòng)化的發(fā)展趨向！傳統(tǒng)的手工送料已經(jīng)不能滿足要求，這時(shí)自動(dòng)送料機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生。在今天現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的許多領(lǐng)域中，什么是送料機(jī)呢？顧名思義，送料機(jī)就是專(zhuān)門(mén)用于粒料,粉料,片狀料，帶狀等材料的自動(dòng)化，數(shù)控化，精確化的輸送機(jī)器，是無(wú)論是輕工行業(yè)還是重工業(yè)都不可缺少的設(shè)備。傳統(tǒng)觀念，送料機(jī)是借助于機(jī)器運(yùn)動(dòng)的作用力加力于材料，對(duì)材料進(jìn)行運(yùn)動(dòng)

18、運(yùn)輸?shù)臋C(jī)器。近代的送料料機(jī)發(fā)生了一些變化，開(kāi)始將高壓空氣、超聲波等先進(jìn)技術(shù)用于送料技術(shù)中。</p><p>　　近年來(lái)，由于單片機(jī)控制技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)及電力電子技術(shù)的發(fā)展，作為輔助裝置的送料機(jī)構(gòu)自動(dòng)化水平也需越來(lái)越高。提高自動(dòng)化的水平不僅可以提高效率、產(chǎn)品的質(zhì)量同時(shí)也能保證工人的人身安全。而單片機(jī)就是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制重要的一環(huán)，它是單片微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱(chēng)；是把微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)功能部件（中央處理CPU、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM

19、、只讀存儲(chǔ)器ROM、I/O接口、定時(shí)器、計(jì)算器以及串行通信接口）集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)。單片機(jī)具有集成度高，體積小，成本低，控制能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，</p><p>　　綜上所述，在本著節(jié)約資金、降低成本，提高生產(chǎn)效率，保障人身安全的科學(xué)人性化管理的方針下對(duì)送料機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)。此設(shè)計(jì)中自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)就是采用以單片機(jī)為核心的自動(dòng)控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)功能的，這樣就可以在不購(gòu)買(mǎi)新設(shè)備的基礎(chǔ)上對(duì)舊設(shè)備進(jìn)行

20、自動(dòng)化改良，這不僅大大提高了工作的效率，使整個(gè)過(guò)程又快又穩(wěn)又節(jié)約資金。</p><p>　　1.2 自動(dòng)送料機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理及技術(shù)要求</p><p>　　本設(shè)計(jì)的由單片機(jī)控制的自動(dòng)加料系統(tǒng)是根據(jù)加料工藝要求，（1）按下停止按鈕后小車(chē)行駛到LS1原位停止.（2）當(dāng)呼叫的按鈕PB按下時(shí)，小車(chē)運(yùn)行至呼叫的PB位置后停止，打開(kāi)車(chē)門(mén)，下料10S后關(guān)車(chē)門(mén),然后返回到LS1原位停止,并關(guān)門(mén)上料

21、8S.以此來(lái)完成整個(gè)過(guò)程。通過(guò)單片機(jī)控制繼電器，繼電器控制交流接觸器，又由接觸器控制電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)的控制器由單片機(jī)89C51和擴(kuò)展電路組成，單片機(jī)控制繼電器，繼電器控制交流接觸器，又由接觸器控制電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 單片機(jī)的選擇</p><p>　　20世紀(jì)80年代以來(lái)，

22、單片機(jī)的發(fā)展非常迅速，就通用單片機(jī)而言，世界上一些著名的計(jì)算機(jī)廠家已投放市場(chǎng)的產(chǎn)品就有50多個(gè)系列，數(shù)百個(gè)品種。目前世界上較為著名的8位單片機(jī)的生產(chǎn)廠家和主要機(jī)型如下：</p><p>　　美國(guó)Intel公司：MCS—51系列及其增強(qiáng)型系列</p><p>　　美國(guó)Motorola公司：6801系列和6805系列</p><p>　　美國(guó)Atmel公司：89C51等

23、單片機(jī)</p><p>　　美國(guó)Fairchild公司：F8系列和3870系列</p><p>　　美國(guó)Rockwell公司：6500/1系列</p><p>　　NS（美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體）公司：NS8070系列等等。</p><p>　　盡管單片機(jī)的品種很多，但是在我國(guó)使用最多的還是Intel公司的MCS—51系列單片機(jī)和美國(guó)Atmel公司的8

24、9C51單片機(jī)。CS—51系列單片機(jī)包括三個(gè)基本型8031、8051、8751。8031內(nèi)部包括一個(gè)8位CPU、128個(gè)字節(jié)RAM，21個(gè)特殊功能寄存器（SFR）、4個(gè)8位并行I/O口、1個(gè)全雙工串行口、2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，但片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器，需外擴(kuò)EPROM芯片。比較麻煩，不予采用；</p><p>　　8051是在8031的基礎(chǔ)上，片內(nèi)集成有4K ROM，作為程序存儲(chǔ)器，是一個(gè)程序不超過(guò)4K字節(jié)的小系統(tǒng)

25、。ROM內(nèi)的程序是公司制作芯片時(shí)，代為用戶燒制的，出廠的8051都是含有特殊用途的單片機(jī)。所以8051適合與應(yīng)用在程序已定，且批量大的單片機(jī)產(chǎn)品中。也不予采用；</p><p>　　8751是在8031基礎(chǔ)上，增加了4K字節(jié)的EPROM，它構(gòu)成了一個(gè)程序小于4KB的小系統(tǒng)。用戶可以將程序固化在EPROM中，可以反復(fù)修改程序。但其價(jià)格相對(duì)8031較貴。8031外擴(kuò)一片4KB EPROM的就相當(dāng)與8751，它的最大優(yōu)

26、點(diǎn)是價(jià)格低。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，能裝入片內(nèi)的外圍接口電路也可以是大規(guī)模的。也不予采用；</p><p>　　AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4K bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CP

27、U）和Flash存儲(chǔ)單元。功能強(qiáng)大AT89C51單片機(jī)可提供許多高性?xún)r(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。此設(shè)計(jì)就采用AT89C51。</p><p>　　2.2 物位傳感器的選擇</p><p>　　物位是指貯存容器或工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備里的液體、粉粒狀固體、氣體之間的分界面位置，也可以是互不相溶的兩種液體間由于密度不等而形成的界面位置。根據(jù)具體用途分為液位、料位、界位傳感器或變送器。物

28、位不僅是物料耗量或產(chǎn)量、計(jì)量的參數(shù)，也是保證連續(xù)生產(chǎn)和設(shè)備安全的重要參數(shù)。特別是在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)規(guī)模大，速度高，且常有高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕性或易燃易爆物料，對(duì)于物位的監(jiān)視和自動(dòng)控制更是至關(guān)重要。</p><p>　　物位測(cè)量可用于計(jì)算物料儲(chǔ)量。對(duì)于粉粒體，必須考慮到顆粒間有空隙，應(yīng)區(qū)分密度和容重。密度是指不含空隙的物料每單位體積的質(zhì)量，即通常的質(zhì)量密</p><p>　　度 ，如果乘以重力

29、加速度g，就成為重力密度r，簡(jiǎn)稱(chēng)為重度。容重是包含空隙在內(nèi)的每單位體積的重量v，也就是視在重度或宏觀重度，它總要比顆粒物質(zhì)本身的重度小，其差額決定于空隙率。而空隙率又取決與許多因素。例如顆粒形狀、尺寸的一致程度、是否受外力壓實(shí)、是否經(jīng)受過(guò)振動(dòng)、有無(wú)黏結(jié)性等，所以粉粒體物料的體積儲(chǔ)量和質(zhì)量?jī)?chǔ)量之間不易精確換算，這是需要注意的 [1]。</p><p>　　2.2.1 電容式物位傳感器 </p>&l

30、t;p>　　利用物料介電常數(shù)恒定時(shí)極間電容正比與物位的原理，可構(gòu)成電容式物位傳感器。</p><p>　　根據(jù)電機(jī)的結(jié)構(gòu)可將容式物位傳感器分為三種：（1）適用于導(dǎo)電容器中的絕緣性物料，且容器為立式圓筒形，器壁為一極，沿軸線插入金屬棒為另一極，其間構(gòu)成的電容C與物位成比例。也可懸掛帶重錘的軟導(dǎo)線作為電機(jī)。（2）適用于非金屬容器，或雖為金屬容器但非立式圓筒形，物料為絕緣性的。這時(shí)在棒狀電極周?chē)媒^緣支架套裝金屬

31、筒，筒上下開(kāi)口，或整體上均勻分布多個(gè)孔，使內(nèi)外物位相同。中央圓棒和與之同軸的套筒構(gòu)成兩個(gè)電極，其間電容和容器形狀無(wú)關(guān)，只取決于物位。所以這種電極只用于液位，粉粒體容易滯留在極間。（3）用于導(dǎo)電性物料，起外形和（1）一樣，但中央圓棒電極上包有絕緣材料，電容是由絕緣材料的介電常數(shù)和物位決定的，與物料的介電常數(shù)無(wú)關(guān)，導(dǎo)電物料使筒壁與中央電極間的距離縮短為絕緣層的厚度，物位升降相當(dāng)于電極面積改變。</p><p>　　電

32、容式物位傳感器無(wú)可動(dòng)部件，與物料密度無(wú)關(guān)，但應(yīng)注意物料中含水分時(shí)將對(duì)測(cè)量結(jié)果影響很大，并且要求物料的介電常數(shù)與空氣介電常數(shù)差別大，需用高頻電路。所以不予采用。</p><p>　　2.2.2 阻力式料位傳感器</p><p>　　阻力式料位傳感器是指物料對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)所呈現(xiàn)的阻擋力。粉末顆粒狀物料比液態(tài)物質(zhì)流動(dòng)性差，對(duì)運(yùn)動(dòng)物體有明顯的阻力，利用這一特點(diǎn)可構(gòu)成各種料位傳感器：</p>

33、;<p>　?。?）重錘探索法：在容器頂部安裝由脈沖分配器控制的步進(jìn)電機(jī)，此電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)緩緩釋放懸有重錘的鋼索。重錘下降到與料面接觸后，鋼索受到的合力突然減小，促使力傳感器發(fā)出脈沖。此脈沖改變門(mén)電路的狀態(tài)，使步進(jìn)電機(jī)改變轉(zhuǎn)向重錘提升，同時(shí)開(kāi)始脈沖計(jì)數(shù)。待重錘升至頂部觸及行程開(kāi)關(guān)，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)計(jì)數(shù)器也停止計(jì)數(shù)并顯示料位（料位值即容器全高減去重錘行程之差）。顯示值一直保持到下次探索后刷新為另一值。開(kāi)始探索的觸發(fā)信號(hào)可由

34、定時(shí)電路周期性地供給，也可以人為地啟動(dòng)。不進(jìn)行探索時(shí)，重錘保持在容器頂部，以免物料將重錘淹埋。萬(wàn)一重錘被物位埋沒(méi)，排放物料時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)大拉力就可能拉斷鋼索報(bào)警措施及出料過(guò)濾柵。</p><p>　　但這種方法運(yùn)用了邏輯電路和數(shù)字技術(shù)，可連續(xù)測(cè)量料位值并輸出數(shù)字量，是數(shù)字傳感器，但其采樣是周期性的，對(duì)時(shí)間而言不連續(xù)，此設(shè)計(jì)不予采用；</p><p>　　（2）旋槳或推板法：這是一種位式傳感器，

35、或稱(chēng)料位開(kāi)關(guān)。在容器壁的某一高度處裝小功率電動(dòng)機(jī)，其軸伸入容器內(nèi)，末端帶有槳狀葉片。葉片不接觸物料時(shí)，自由旋轉(zhuǎn)的空載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)的電流很小，一旦料位上升到與葉片接觸，轉(zhuǎn)動(dòng)阻力增加，甚至成堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，電流顯著加大。根據(jù)電流的大小使繼電器的接點(diǎn)動(dòng)作，發(fā)出料位報(bào)警或位式控制信號(hào)。如電機(jī)軸經(jīng)過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，則可帶動(dòng)活塞或平板在容器中做推拉動(dòng)作，即成推板法。旋槳法或推板法不一定都是靠電機(jī)電流的大小時(shí)繼電器接點(diǎn)動(dòng)作，也可以利用離合器或連桿

36、上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在葉片或推板負(fù)載增大時(shí)改變電接點(diǎn)的通斷狀態(tài)。所用電動(dòng)機(jī)應(yīng)能在長(zhǎng)時(shí)間堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下，或離合器打滑狀態(tài)下，不致過(guò)熱而損壞。</p><p>　　這類(lèi)原理構(gòu)成的料位開(kāi)關(guān)，只能安裝在容器壁上，安裝高度取決于動(dòng)作所對(duì)應(yīng)的料位值。應(yīng)用不那么廣泛，所以此設(shè)計(jì)也不予采用。</p><p>　?。?）音叉法：根據(jù)物料對(duì)振動(dòng)中的音叉有無(wú)阻力探知料位是否到達(dá)或超過(guò)某高度，并發(fā)出通斷信號(hào)，這種原理不需要

37、大幅度的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率小，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏而可靠。音叉由彈性良好的金屬制成，本身具有確定的固有頻率，如外加交變力的頻率與其固有頻率一致，則叉體處于共振狀態(tài)。由于周?chē)諝鈱?duì)振動(dòng)的阻尼微弱，金屬內(nèi)部的能量損耗又很少，所以只需微小的驅(qū)動(dòng)功率就能維持較強(qiáng)的振動(dòng)。當(dāng)粉粒體物料觸及叉體之后，能量消耗在物料顆粒間的摩擦上，迫使振幅急劇衰減，音叉停振。</p><p>　　為了給音叉提供交變的驅(qū)動(dòng)力，利用放大電路對(duì)壓電元件

38、施加交變電場(chǎng)，靠逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)械力作用在叉體上。用另外一組壓電元件的正壓電效應(yīng)檢測(cè)振動(dòng)，它把振動(dòng)力變?yōu)槲⑷醯慕蛔冸娦盘?hào)。再由電子放大器和移相電路，把檢振元件的信號(hào)放大。經(jīng)過(guò)移相，施加到驅(qū)動(dòng)元件上去，構(gòu)成閉環(huán)振蕩器。在這個(gè)閉環(huán)中，既有機(jī)械能也有電能，叉體是其中的一個(gè)環(huán)節(jié)，倘若受到物料阻尼難以振動(dòng)，正反饋的幅值和相位都將明顯的改變，破壞了振蕩條件，就會(huì)停振。只要在放大電路的輸出端接以適當(dāng)?shù)钠骷?，不難得到開(kāi)關(guān)信號(hào)。</p>&

39、lt;p>　　為了保護(hù)壓電元件免受物料損壞和粉塵污染，將驅(qū)動(dòng)和檢振元件裝在叉體內(nèi)部，經(jīng)過(guò)金屬膜片傳遞振動(dòng)。如果在容器的上下方都裝叉體，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)料或自動(dòng)出料的邏輯控制，或者把料位越限信號(hào)遠(yuǎn)傳到控制室。在控制室里的控制電路判斷料位是否越限，并按要求使被控的進(jìn)出料設(shè)備啟停。并且叉體的制造和裝配良好時(shí)，音叉也可用于液體測(cè)量和控制。在測(cè)量時(shí)不需要大幅度的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率小，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏而可靠。綜上所述，此設(shè)計(jì)選擇音叉法阻力式料

40、位傳感器。</p><p>　　2.3 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路的選擇2.3.1 24C01擴(kuò)展：</p><p>　　串行總線上的各單片機(jī)或集成電路模塊，通過(guò)一條數(shù)據(jù)線(SDA)和一條時(shí)鐘線(SCL)，按照通信規(guī)則進(jìn)行尋址和信息傳輸。每個(gè)集成電路模塊都有唯—偽地址，既可以是主控機(jī)(能控制總線，并能完成一次傳輸過(guò)程的初始化和產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)及傳輸終止信號(hào)的器件)或被控機(jī)(被主控器尋址的器件)，可以

41、是發(fā)送器(在總線1：發(fā)送信息的器件)或接收器(從總線上接收信息的器件) I²C總線上的器件，根據(jù)它的不同工作狀態(tài)，可分為主控發(fā)送器、主控接收器、被控發(fā)送器、被控接收器。當(dāng)多個(gè)主控器同時(shí)企圖控制總線而不丟失信息，這叫多主競(jìng)爭(zhēng)。這時(shí)就要進(jìn)行仲裁，仲裁就是針對(duì)這種情況進(jìn)行裁決的過(guò)程。只允許其中一個(gè)主控器繼續(xù)占用總線，其它退出封藏器狀態(tài)。仲裁過(guò)程中還要保證總線的信息不丟失。多主競(jìng)爭(zhēng)時(shí)必須對(duì)所有參與競(jìng)爭(zhēng)的主控器的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步處理。

42、信息傳輸時(shí)，SCL為高電平期間，SDA上的信息必須保持穩(wěn)定不變，只有SCL為低電平期間，SDA上的信息才允許變化。同時(shí)SDA上信息每一位部和SCL的時(shí)鐘脈沖相對(duì)應(yīng)。SCL沒(méi)有時(shí)鐘信號(hào)，SDA信息將停止傳輸處于等待狀態(tài)。這因?yàn)榫€“與”邏輯，使SCL在低電平時(shí)鉗住總線。實(shí)現(xiàn)線“與”邏輯功能各I²C</p><p>　　24C01是一種128字節(jié)串行CMOS EEPROM,它具有如下特點(diǎn)：1、存儲(chǔ)容量為12

43、8字節(jié)。2、串行接口可使用普通兩根I/O接口。3、具有頁(yè)寫(xiě)模式：每頁(yè)4字節(jié)。4、同步周期小于10ms 。它只使用一條數(shù)據(jù)線和一條時(shí)鐘線，采用ATMEL公司的24C01串口存儲(chǔ)器，應(yīng)用簡(jiǎn)單方便，但是其編程較為復(fù)雜。</p><p>　　2.3.2 2864A芯片擴(kuò)展：</p><p>　　2864A是一種并行EEPROM，它的特點(diǎn)同上，但每頁(yè)有16字節(jié)，2864A與8051單片機(jī)的接口電

44、路如下圖所示,2864A的片選端與高地址線P2.7連接，P2．7=0才能選中2864A，這種線選法決定了2864A對(duì)應(yīng)多組地址空間，即0000H~1FFFH,2000H~3FFFH,4000H~5FFFH,6000H~7FFFH,這8K字節(jié)存儲(chǔ)器可作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用,且掉電后數(shù)據(jù)不丟失 。</p><p>　　圖 2.1 2864擴(kuò)展電路</p><p>　　2864A的四種工作方式：

45、</p><p>　?。?）維持方式：當(dāng)為高電平時(shí)，2864A進(jìn)入低功耗維持狀態(tài)。此時(shí)，輸出線呈高阻狀態(tài)，芯片的電流從140mA下降至維持電流60mA。</p><p>　?。?）讀方式：當(dāng) 和均為低電平而不為高電平時(shí)，內(nèi)部的數(shù)據(jù)緩沖器被打開(kāi)，數(shù)據(jù)送上總線，此時(shí)，可進(jìn)行讀操作。</p><p>　?。?）寫(xiě)方式：2864A提供了兩種數(shù)據(jù)寫(xiě)入方式：頁(yè)寫(xiě)入和字節(jié)寫(xiě)入。&

46、lt;/p><p>　　頁(yè)寫(xiě)入：為了提高寫(xiě)入速度，2864A片內(nèi)設(shè)置了16字節(jié)的“頁(yè)緩沖器”，并將整個(gè)存儲(chǔ)器陣列劃分成512頁(yè)，每頁(yè)16個(gè)字節(jié)。頁(yè)的區(qū)分可由地址的高9位（A4~A12）來(lái)確定，地址線的低四位(A0~A3)用以選擇頁(yè)緩沖器中的16個(gè)地址單元之一。對(duì)2864A的寫(xiě)操作可分為兩步來(lái)實(shí)現(xiàn)：第一步，在軟件控制下把數(shù)據(jù)寫(xiě)入頁(yè)緩沖器，這部稱(chēng)為頁(yè)裝載，與一般的靜態(tài)RAM寫(xiě)操作是一樣的。第二步，在最后一個(gè)字節(jié)（即第16

47、個(gè)字節(jié)）寫(xiě)入到頁(yè)緩沖器后20ns自動(dòng)開(kāi)始，把頁(yè)緩沖器的內(nèi)容寫(xiě)到EEPROM陣列中對(duì)應(yīng)的地址單元中，這一步成為頁(yè)存儲(chǔ)。</p><p>　　寫(xiě)方式時(shí)，為低電平，在下降沿，地址碼A0-A12被片內(nèi)鎖存器鎖存，在上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被鎖存片內(nèi)還有一個(gè)字節(jié)裝載限時(shí)定時(shí)器，只要時(shí)間未到，數(shù)據(jù)可以隨機(jī)地寫(xiě)入頁(yè)緩沖器。在連續(xù)向頁(yè)緩沖器寫(xiě)入數(shù)據(jù)的過(guò)程中，不用擔(dān)心限時(shí)定時(shí)器會(huì)溢出，因?yàn)槊慨?dāng)下降沿時(shí)，限時(shí)定時(shí)器自動(dòng)被復(fù)位并重新啟動(dòng)計(jì)時(shí)。限時(shí)

48、定時(shí)器要求寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的操作時(shí)間須滿足；3μS<<20μS，這樣是正確完成對(duì)2864A頁(yè)面寫(xiě)入操作的關(guān)鍵。當(dāng)一頁(yè)裝載完畢，不再有信號(hào)時(shí)，限時(shí)定時(shí)器將溢出，于是頁(yè)存儲(chǔ)操作隨即自動(dòng)開(kāi)始。首先把選中頁(yè)的內(nèi)容擦除，然后寫(xiě)入的數(shù)據(jù)由頁(yè)緩沖器傳遞到EEPROM陣列中。</p><p>　　字節(jié)寫(xiě)入：字節(jié)寫(xiě)入的過(guò)程與頁(yè)寫(xiě)入的過(guò)程類(lèi)似，不同之處在于僅寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)，限時(shí)定時(shí)器就溢出。</p><

49、p>　?。?）數(shù)據(jù)查詢(xún)方式：數(shù)據(jù)查詢(xún)是指用軟件來(lái)檢測(cè)寫(xiě)操作中的頁(yè)存儲(chǔ)周期是否完成。在頁(yè)存儲(chǔ)期間，如對(duì)2864A執(zhí)行讀操作，那么讀出的是最后寫(xiě)入的字節(jié)，若芯片的轉(zhuǎn)儲(chǔ)工作未完成，則讀出數(shù)據(jù)的最高位是原來(lái)寫(xiě)入字節(jié)最高位的反碼。據(jù)此，CPU可判斷芯片的編程是否結(jié)束。如果讀出的數(shù)據(jù)與寫(xiě)入的數(shù)據(jù)相同，表示芯片已完成編程，CPU可繼續(xù)向2864A裝載下一頁(yè)數(shù)據(jù)。并且編程起來(lái)比較簡(jiǎn)單，所以此設(shè)計(jì)采用此方案[3]。</p><p

50、>　　2.4 LED顯示電路選擇</p><p>　　LED顯示器是由N個(gè)LED顯示塊拼接成N位LED顯示器。N個(gè)LED顯示塊有N跟位選線，根據(jù)顯示方式的不同，位選線和段選線的連接方法也各不相同，段選線控制顯示字符的字型，而位選線為各個(gè)LED顯示塊的公共端，它控制該LED顯示位的亮、暗。LED顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種顯示方式。</p><p>　　2.4.1 LED靜態(tài)顯

51、示方式</p><p>　　LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極（或共陽(yáng)極）連接在一起并接地（或+5V）；每位的段選線（a~dp）分別與一個(gè)8位的鎖存器輸出相連。所以稱(chēng)為靜態(tài)顯示。各個(gè)LED的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個(gè)字符為止。也正因此如此，靜態(tài)顯示器的亮度都較高。這種顯示方式接口編程容易。付出的代價(jià)是占用口線較多，若用I/O接口，則要占用4個(gè)8位I/O口，若用鎖存器接

52、口，則要用4片74LS373芯片。如果顯示器位數(shù)增多，則靜態(tài)顯示方式更是無(wú)法適應(yīng)，因此在顯示位數(shù)較多的情況下，一般都采用動(dòng)態(tài)顯示方式。</p><p>　　2.4.2 LED動(dòng)態(tài)顯示方式</p><p>　　在多位LED顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化硬件電路，通常將所有位的段選線相應(yīng)的并聯(lián)在一起，有一個(gè)8位I/O口控制，形成段選線的多路復(fù)用。而各位的共陽(yáng)極或共陰極分別由相應(yīng)的I/O線控制，實(shí)現(xiàn)各位

53、的分時(shí)選通。其中段選線占用一個(gè)8位I/O口，而位選線占用一個(gè)4位I/O口。由于各位的段選線并聯(lián)，段碼的輸出對(duì)各位來(lái)說(shuō)都是相同的，因此，同一時(shí)刻，如果各位位選線都處于選通狀態(tài)的話，4位LED將顯示相同的字符。若要各位LED能夠顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用掃描顯示方式，即在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，段選線上輸出相應(yīng)位要顯示字節(jié)的段碼。在確定LED不同位顯示的時(shí)間間隔，不能太短，因?yàn)榘l(fā)光

54、二極管從導(dǎo)通到發(fā)光有一定的延時(shí)，導(dǎo)通時(shí)間太短，發(fā)光太弱人眼無(wú)法看清。但也不能太長(zhǎng)，因?yàn)楫吘挂芟抻谂R界閃爍頻率，如果此時(shí)間越長(zhǎng)，占用CPU時(shí)間也越多，另外，顯示位增多，也將占用大量的CPU時(shí)間，因此動(dòng)態(tài)顯示實(shí)質(zhì)是一犧牲CPU時(shí)間來(lái)?yè)Q取元件的減少。</p><p>　　所以，由于本系統(tǒng)只涉及到2位顯示輸出，就采用了和2片8位移位寄存器串級(jí)使用的LED靜態(tài)顯示方式。</p><p>　　2.5

55、 鍵盤(pán)輸入電路</p><p>　　2.5.1 矩陣式鍵盤(pán)接口：</p><p>　　矩陣式鍵盤(pán)（也稱(chēng)行列式鍵盤(pán)）適用于按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，它由行線和列線組成，按鍵位于行列的交點(diǎn)上。一個(gè)3×3的行列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè)有9個(gè)按鍵的鍵盤(pán)。同理，一個(gè)4×4的行列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè)16鍵的鍵盤(pán)，很明顯，在按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合，矩陣式鍵盤(pán)與獨(dú)立式鍵盤(pán)相比，要節(jié)省很多的I/O口線。

56、按鍵設(shè)置在行列線交點(diǎn)上，行列線分別接到按鍵開(kāi)關(guān)兩端。行線通過(guò)上拉電阻接到+5V上。平時(shí)無(wú)按鍵按下時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時(shí)，行線電平狀態(tài)將由于此行線相連的列線電平?jīng)Q定。列線電平如果為低電平，則行線電平為低電平，列線電平如果為高電平，則行線電平為高電平。這是識(shí)別矩陣鍵盤(pán)按鍵是否按下的關(guān)鍵所在。由于矩陣鍵盤(pán)中行列線為多鍵公用，各按鍵均影響該鍵所在行列的電平。因此各按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將行列信號(hào)配合起來(lái)比做適當(dāng)?shù)奶幚?/p>

57、，才能確定閉合鍵的位置。</p><p>　　2.5.2 獨(dú)立式按鍵接口：</p><p>　　獨(dú)立式按鍵就是各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接入一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過(guò)檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個(gè)按鍵按下了。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件簡(jiǎn)單。但每個(gè)按鍵需要占用一個(gè)輸入口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，需要較多的輸入口線且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故

58、此種鍵盤(pán)適用于按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合。</p><p>　　由于此系統(tǒng)中共有啟動(dòng)兩條生產(chǎn)線的“啟動(dòng)1”鍵和“啟動(dòng)2”鍵，分秒選擇鍵，時(shí)間設(shè)置加，時(shí)間設(shè)置減，生產(chǎn)線狀態(tài)的切換鍵，時(shí)間設(shè)置鍵，時(shí)間切換鍵。只有這8個(gè)鍵，比較簡(jiǎn)單。所以就采用獨(dú)立式按鍵接口電路。</p><p><b>　　2.6 小結(jié)</b></p><p>　　本章主要討

59、論了單片機(jī)、傳感器、存儲(chǔ)器、LED顯示電路、鍵盤(pán)輸入電路這五個(gè)部分。重點(diǎn)論述各個(gè)部分里可選擇方案在使用上的利弊端，最后介紹并論證了本設(shè)計(jì)在各個(gè)部分里所選的方案可行性。</p><p>　　第3章 自動(dòng)送料小車(chē)主電路設(shè)計(jì)</p><p>　　主電路采用AT89C51，由于AT89C51內(nèi)含4KB容量，因此在設(shè)計(jì)中不需要外擴(kuò)ROM。硬件電路主要有LED顯示電路、鍵盤(pán)接收電路、繼電器控制電路

60、、EEPROM外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路。</p><p>　　3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖</p><p>　　主電路采用AT89C51，由于AT89C51內(nèi)含4KB容量。硬件電路主要有LED顯示電路、鍵盤(pán)接受電路、繼電器控制電路、EEPROM外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下：</p><p>　　3.2 主機(jī)電路核心器件介紹</p><p&

61、gt;　　AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4K bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ROM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元。功能強(qiáng)大AT89C51單片機(jī)可提供許多高性?xún)r(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。</p&g

62、t;<p>　　3.2.1 AT89C51主要性能參數(shù)</p><p>　　.與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容</p><p>　　.4K字節(jié)可重擦寫(xiě)Flash閃速存儲(chǔ)器</p><p>　　.1000次擦寫(xiě)周期</p><p>　　.全靜態(tài)操作：0Hz---24MHz</p><p>　　.三級(jí)加密

63、程序存儲(chǔ)器</p><p>　　.128×8字節(jié)內(nèi)部RAM</p><p>　　.32個(gè)可編程I/O 口線</p><p>　　.2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　.6個(gè)中斷源</b></p><p>　　.可編程串行UART通道</p><p>

64、;　　.低功率空閑和掉電模式</p><p>　　3.2.2 AT89C51 功能特性概述</p><p>　　AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/0 口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可將至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模

65、式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。3.2.3 AT89C51 引腳功能說(shuō)明</p><p>　　圖3.1 AT89C51的引腳圖</p><p><b>　　.VCC：電源電壓</b></p><p

66、><b>　　.GND：接地</b></p><p>　　.P0口：P0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/O，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門(mén)電路，對(duì)端口寫(xiě)“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。 在Flash編程時(shí)，P0接收指令字節(jié)，而在程序

67、校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。</p><p>　　.P1口：P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉倒高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）。Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址。</p>

68、<p>　　.P2口：P2口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVE @DPTR指令）時(shí)。P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存

69、儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX @RI指令）時(shí)，P2口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)總R2寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和其他控制信號(hào)。</p><p>　　.P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)P3口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低

70、的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：</p><p>　　表3.1 P3口的第二功能</p><p>　　P3口還接收一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。</p><p>　　.RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將單片機(jī)復(fù)位。&l

71、t;/p><p>　　.ALE/：當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器。ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。但要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位

72、置位，來(lái)禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會(huì)被激活，此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE無(wú)效。</p><p>　　.：程序存儲(chǔ)允許（）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C51由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩次有效的信號(hào)不出現(xiàn)。</p><p>　

73、　./VPP：外部訪問(wèn)允許，欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H--FFFFH），端必須保持低電平（接地）。需要注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存端狀態(tài)。若EA端為高電平（接VCC端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部會(huì)鎖存端狀態(tài)。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源VPP，當(dāng)然這必須是該器件是使用+12V編程電壓VPP。</p><p>　　.XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部

74、時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p>　　.XTAL2：振蕩器3放大器的輸出端。</p><p>　　3.2．4 時(shí)鐘振蕩器</p><p>　　AT89C51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路如圖：</p>

75、;<p>　　圖3.2 內(nèi)部振蕩電路</p><p>　　圖3.3 外部振蕩電路</p><p>　　外接石英晶體（或陶瓷振蕩器）及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容C1、C2雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。如果使用石英晶體，則推薦電容使用30pF10p

76、F，而如使用陶瓷振蕩器建議選擇40pF10 pF。</p><p>　　用戶也可以采用外部時(shí)鐘，采用時(shí)鐘的電路如圖。在這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。</p><p>　　由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)一個(gè)2分鐘觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求

77、。</p><p><b>　　2.2.5編程方法</b></p><p>　　編程前，先設(shè)置好地址，數(shù)據(jù)及控制信號(hào)，編程單元的地址加在P1口和P2口的P2.0—P2.3(11位地址范圍為0000H—0FFFH)，數(shù)據(jù)從P0口輸入，引腳P2.6、P2.7和P3.6、P3.7的電平，為低電平/VPP引腳是編程電源的輸入端，按要求加上編程電壓，RST保持高電平，ALE/引

78、腳輸入編程脈（負(fù)脈沖）。編程時(shí)，可采用4—20MHz的時(shí)鐘振蕩器，AT89C51編程方法如下：</p><p>　　在地址線上加上要編程單元的地址信號(hào)。</p><p>　　在數(shù)據(jù)線上加上要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)字節(jié)。</p><p>　　激活相應(yīng)的控制信號(hào)。</p><p>　　在高電壓編程方式時(shí)，將/VPP端加上+12V編程電壓。</p>

79、<p>　　每對(duì)Flash存儲(chǔ)陣列寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)或每寫(xiě)入一個(gè)程序加密位，加上一個(gè)ALE/編程脈沖。</p><p>　　改變編程單元的地址和寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，重復(fù)1—5步驟，直到全部文件編程結(jié)束。</p><p>　　每個(gè)字節(jié)寫(xiě)入周期是自身定時(shí)的，通常約為1.5ms</p><p>　　3.2.6 AT89C51的極限參數(shù)：</p><p

80、>　　極限參數(shù)：工作溫度………………-55℃ ～ +125℃</p><p>　　儲(chǔ)藏溫度………………-65℃ ～ +150℃</p><p>　　任一引腳對(duì)地電壓………-1.0V ～ +7.0V</p><p>　　最高工作電壓………………………6.6V</p><p>　　直流輸出電流……………………15.0mA</p>

81、<p>　　3.3 顯示電路</p><p>　　在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼和某些字母，使用LED數(shù)碼管是一種較好的選擇。LED數(shù)碼管顯示清晰、成本低廉、配置靈活，與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單易行。LED數(shù)碼管是由發(fā)光二極管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件，其中七只發(fā)光二極管分別對(duì)應(yīng)a～g筆端構(gòu)成“日”字形，另一只發(fā)光二極管Dp作為小數(shù)點(diǎn)。因此這種LED顯示器稱(chēng)為七段數(shù)碼管或八段數(shù)碼管。如

82、圖所示：</p><p>　　圖3.4 七段位LED</p><p>　　圖3.5 八段位LED</p><p>　　LED數(shù)碼管按電路中的連接方式可分為共陰型和共陽(yáng)型兩大類(lèi)，共陽(yáng)型是將各段發(fā)光二極管的正極連在一起，作為公共端COM，公共端COM接高電平，a～g、Dp各筆段通過(guò)限流電阻接控制端。某筆段控制端低電平時(shí)，該筆段發(fā)光，高電平時(shí)不發(fā)光?？刂颇硯锥?/p>

83、筆端發(fā)光，就能顯示出某個(gè)數(shù)碼或字符。共陰型是將各段發(fā)光二極管的負(fù)極連在一起，作為公共端COM接地，某筆段通過(guò)限流電阻接高電平時(shí)發(fā)光。</p><p>　　在自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)中運(yùn)行是要顯示輸送、排料、滿料、空料時(shí)間，有時(shí)間切換鍵和標(biāo)志哪條生產(chǎn)線的發(fā)光二極管表示，顯示的位數(shù)少，所以就采用靜態(tài)顯示的方式。LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極（或共陽(yáng)極）連接在一起并接地（或+5V）；每位的段選線（a~dp）分

84、別與一個(gè)8位的鎖存器輸出相連。所以稱(chēng)為靜態(tài)顯示。各個(gè)LED的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個(gè)字符為止。也正因此如此，靜態(tài)顯示器的亮度都較高。這種顯示方式接口編程容易。若用I/O接口，則要占用4個(gè)8位I/O口，若用鎖存器接口，則要用4片74LS373芯片。如果顯示器位數(shù)增多，則靜態(tài)顯示方式便無(wú)法適應(yīng)。</p><p>　　在設(shè)計(jì)中，LED顯示電路采用74LS377驅(qū)動(dòng)器和MC14511B

85、譯碼器控制LED數(shù)碼管。</p><p>　　3.3.1 74LS377芯片介紹</p><p>　　圖3.6 74LS377的引腳圖</p><p>　　.D0～D7：8個(gè)信號(hào)輸入端。</p><p>　　.Q0～Q7：8個(gè)信號(hào)輸出端。</p><p>　　.CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端。</p>&

86、lt;p>　　. ：鎖存允許信號(hào)。當(dāng)=0時(shí)，CLK端的上跳變將把8位D輸入端的數(shù)據(jù)打入8位鎖存器。</p><p>　　表3.2 74LS377真值表</p><p>　　3.3.2 MC14511B芯片介紹</p><p>　　圖3.7 MC14511B</p><p>　　.A～D：四個(gè)信號(hào)輸入端。</p>

87、<p>　　.a～g：七個(gè)信號(hào)輸出端。</p><p>　　.LT、BI：接地。</p><p><b>　　.LE：接電源。</b></p><p><b>　　LED接口電路</b></p><p>　　LED顯示電路采用74LS377驅(qū)動(dòng)器和MC14511B譯碼器控制LED數(shù)碼管

88、。兩個(gè)LED顯示一條生產(chǎn)線一個(gè)工作過(guò)程的分、秒數(shù)。兩片MC14511B把P0口的高四位和低四位譯碼成十進(jìn)制控制LED顯示。電路圖如下：</p><p>　　圖3.8 LED接口電路圖</p><p>　　3.4 繼電器控制電路</p><p>　　在電氣控制領(lǐng)域或產(chǎn)品中，凡是需要邏輯控制的場(chǎng)合，幾乎都需要使用繼電器，從家用電器到工農(nóng)業(yè)應(yīng)用，甚至國(guó)民經(jīng)濟(jì)各

89、個(gè)部門(mén)，可謂無(wú)所不見(jiàn)。繼電器是一種利用各種物理量的變化，將電量或非電量信號(hào)轉(zhuǎn)化為電磁力（有觸頭式）或使輸出狀態(tài)發(fā)生階躍變化（無(wú)觸頭式），從而通過(guò)其觸頭或突變量促使在同一電路或另一電路中的其它器件或裝置動(dòng)作的一種控制元件。根據(jù)轉(zhuǎn)化的物理量的不同，可以構(gòu)成各種各樣的不同功能的繼電器，以用于各種控制電路中進(jìn)行信號(hào)傳遞、放大、轉(zhuǎn)換、聯(lián)鎖等，從而控制主電路和輔助電路中的器件或設(shè)備按預(yù)定的動(dòng)作程序進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和保護(hù)的目的。被轉(zhuǎn)化或施加于繼

90、電器的電量或非電量稱(chēng)為繼電器的激勵(lì)量，當(dāng)繼電器被激勵(lì)，從一個(gè)起始位置達(dá)到預(yù)定的工作位置，并完成電路的切換動(dòng)作，稱(chēng)為繼電器的工作特性，包括吸合。不吸合，保持與釋放狀態(tài)。當(dāng)輸入量變化到高于它的吸合值或低于它的釋放值時(shí)，繼電器動(dòng)作，對(duì)于有觸頭式繼電器其觸頭閉合或斷開(kāi)，對(duì)于無(wú)觸頭式繼電器起輸出發(fā)生階躍變化，以此提供一定的邏輯變量。</p><p>　　本設(shè)計(jì)共需2個(gè)繼電器控制交流接觸器，一個(gè)接帶動(dòng)生產(chǎn)的電動(dòng)機(jī)。另一個(gè)為控

91、制工作方向的方向閥。經(jīng)考慮采用4123無(wú)極12V直流控制24V的交流繼電器，并利用光耦合器件P521和MCU隔開(kāi)。89C51的P1初始值為0FFH，所以加一個(gè)74LS04反相器使得繼電器初始不產(chǎn)生閉合，使用MC1413為無(wú)源驅(qū)動(dòng)器，IN4007組成繼電器的續(xù)流二極管。電路圖如下：</p><p>　　圖3.9 繼電器控制電路圖</p><p>　　3.5 鍵盤(pán)及顯示電路<

92、/p><p>　　鍵盤(pán)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干擾單片機(jī)的主要手段。本設(shè)計(jì)采用8255A為I/O擴(kuò)展。</p><p>　　3.5.1 鍵盤(pán)接口</p><p>　　非編碼鍵盤(pán)與單片機(jī)的接口單片機(jī)系統(tǒng)所用的鍵盤(pán)有編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)兩種。</p><p>　　編碼鍵盤(pán)本身除了按鍵之外，還包括產(chǎn)生鍵碼的硬

93、件電路，只要按下某一個(gè)鍵，就能產(chǎn)生這個(gè)鍵的代碼，一般稱(chēng)為鍵碼，同時(shí)，還能產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，以通知CPU接收鍵碼。這種鍵盤(pán)的使用比較方便，亦不需要編寫(xiě)很多程序，但使用的硬件較復(fù)雜，在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中使用還不多。</p><p>　　非編碼鍵盤(pán)是由一些按鍵排列成的一個(gè)行列矩陣。按鍵的作用，只是簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)接點(diǎn)的接通和斷開(kāi)，但必須有一套相應(yīng)的程序與之配合，才能產(chǎn)生出相應(yīng)的鍵碼。非編碼鍵盤(pán)幾乎不需要附加什么硬件電路，目

94、前，在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中使用比較普遍。</p><p>　　使用非編碼鍵需要用軟件來(lái)解決按鍵的識(shí)別，防止抖動(dòng)以及鍵碼的產(chǎn)生等工作。</p><p>　　設(shè)有一個(gè)6行×5列的非編碼鍵盤(pán)，其中有16個(gè)為數(shù)字鍵0～F，其余的為控制鍵，用以發(fā)布各種控制命令。鍵盤(pán)的行線接8155C口的六條線PC5～PC0，鍵盤(pán)的列線則接8155B口的5條線。在沒(méi)有任何鍵按下時(shí)，所有鍵盤(pán)列線上的信號(hào)都是高

95、電平。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)鍵的識(shí)別、防止抖動(dòng)以及確定鍵碼等一系列問(wèn)題。</p><p>　　按鍵識(shí)別有各種方法，此系統(tǒng)只 “行掃描”法：</p><p>　?。?）確定是否有按鍵按下。CPU通過(guò)并行口輸出000000到鍵盤(pán)的行線，然后檢測(cè)鍵盤(pán)的列線信號(hào)。若沒(méi)有鍵按下，則為11111。若有任一個(gè)按鍵按下，則有某一條列線為0，也就是當(dāng)PB4～PB0不為11111時(shí)，就表示有鍵按下。<

96、/p><p>　?。?）通過(guò)“行掃描”確定已按鍵的行、列位置。所謂行掃描就是依次給每條行線輸入0信號(hào)，而其余各行都輸入1，并檢測(cè)每次掃描時(shí)所對(duì)應(yīng)的列信號(hào)。在圖2中就是在C口先輸出111110（PC5～PC0），然后是111101，直到最后是011111，并檢測(cè)每次所對(duì)應(yīng)的B口輸入。</p><p>　　只有在某行上有鍵按下時(shí)，在這一行上輸入0（其他行為1），在列輸出上才能檢測(cè)到0信號(hào)。若是輸入

97、為0的這一行上沒(méi)有按鍵按下，則收到的列信號(hào)仍然全是1。因此，只要記下列信號(hào)不全為1時(shí)的C口輸出及B口輸入，就能確定以按鍵的位置。設(shè)圖中處于第3行第1列的鍵已按下，則必須是行輸出信號(hào)為110111，檢測(cè)到的列信號(hào)為11101。對(duì)應(yīng)于其他的行信號(hào)，列信號(hào)都是11111。這樣，通過(guò)行掃描，就可以確定按鍵的行、列坐標(biāo)。</p><p>　?。?）確定是否有多鍵同時(shí)按下。有時(shí)一次按下的鍵不止一個(gè)，這在一般情況下是由于誤操作

98、引起的，是不應(yīng)該出現(xiàn)的通常稱(chēng)為竄鍵。出現(xiàn)這種情況時(shí)，就可能有不止一次會(huì)得到列信號(hào)不為全1，這時(shí)就不容易判斷哪個(gè)鍵是真正需要按下的。為了處理這種情況可采取兩種辦法：一是行掃描一定是掃到最后一行才結(jié)束，而不是檢測(cè)到列信號(hào)不為全1時(shí)就結(jié)束，以便發(fā)現(xiàn)竄鍵；二是如果出現(xiàn)了竄鍵，最簡(jiǎn)單的處理辦法就是這次行掃描不算，再來(lái)一遍，即以最后放開(kāi)的那個(gè)鍵為準(zhǔn)。實(shí)際上，由于掃描的速度很快，真正找到兩個(gè)鍵同時(shí)按下的情況是很少的。</p><p

99、>　　（4）消除鍵抖動(dòng)。一般按鍵在按下的時(shí)候有抖動(dòng)的問(wèn)題，即鍵的簧片在按下時(shí)會(huì)有輕微的彈跳，需經(jīng)過(guò)一個(gè)短暫的時(shí)間才會(huì)可靠地接觸。若在簧片抖動(dòng)時(shí)進(jìn)行掃描就可能得出不正確的結(jié)果。因此，在程序中要考慮防抖動(dòng)的問(wèn)題。最簡(jiǎn)單的辦法是在檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，等待（延遲）一段時(shí)間再進(jìn)行“行掃描”，延遲時(shí)間為10～20ms。這可通過(guò)調(diào)用子程序來(lái)解決，當(dāng)系統(tǒng)中有顯示子程序時(shí)，調(diào)用幾次顯示子程序也能同時(shí)達(dá)到消除抖動(dòng)的目的[4]。</p>&

100、lt;p>　　3.5.2 8255A芯片介紹</p><p>　　自動(dòng)加料系統(tǒng)有8個(gè)按鍵：?jiǎn)?dòng)兩條生產(chǎn)線的“啟動(dòng)1”鍵和“啟動(dòng)2”鍵、分秒選擇鍵，時(shí)間設(shè)置加，時(shí)間設(shè)置減，生產(chǎn)線狀態(tài)的切換鍵，時(shí)間設(shè)置鍵，時(shí)間切換鍵。由于單片機(jī)的并行口有限，故本系統(tǒng)采用8255A擴(kuò)展并行口。</p><p>　　（1）．8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　8255A的內(nèi)部

101、結(jié)構(gòu)有以下幾部分組成：</p><p>　　a.并行I/O端口A、B、C 8255A的內(nèi)部有3個(gè)8位并行I/O口：A口、B口、C口。3個(gè)I/O口都可以通過(guò)編程選擇為輸入口或輸出口，但在結(jié)構(gòu)和功能上有所不同。</p><p>　　A口：含有一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器和一個(gè)8位輸入鎖存器。</p><p>　　B口：含有一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器和一個(gè)8位輸入鎖存器

102、（不鎖存）。</p><p>　　C口：含有一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器和一個(gè)8位輸入鎖存器（不鎖存）。</p><p>　　當(dāng)數(shù)據(jù)傳送不需要聯(lián)絡(luò)信號(hào)時(shí)，這3個(gè)端口都可以用作輸入口或輸出口。當(dāng)A口B口需要有聯(lián)絡(luò)信號(hào)時(shí)，C口可以作為A口和B口的聯(lián)絡(luò)信號(hào)線。</p><p>　　b.工作方式控制電路：8255A的三個(gè)端口在使用使可分為A、B兩組。A組包括A口8位和C口高

103、4位：B組包括B口8位和C口低4位。兩組的控制電路中分別有控制寄存器，根據(jù)寫(xiě)入的控制字決定兩組的工作方式，也可對(duì)C口每一位置“1” 或清“0”。</p><p>　　c.數(shù)據(jù)總線緩沖器：數(shù)據(jù)總線緩沖器是三態(tài)雙向的8位緩沖器，是8255A與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線的接口，8255A的D0～D7可以和AT89C51單片機(jī)的P0.0～P0.7直接相連。數(shù)據(jù)的輸入輸出、控制字和狀態(tài)信息的傳遞，均可通過(guò)數(shù)據(jù)總線緩沖器進(jìn)行。</

104、p><p>　　d.讀/寫(xiě)控制邏輯：8255A讀/寫(xiě)控制邏輯的作用是從CPU的地址和控制總線上接收有關(guān)信號(hào)，轉(zhuǎn)變成各種控制命令送到數(shù)據(jù)緩沖器及A組和B組的控制電路，控制A、B、C3個(gè)端口的操作[13]。</p><p>　　3.5.3 8255A引腳功能</p><p>　　圖3.10 8255A的引腳 圖 </p><p>　　(1）82

105、55A共有40個(gè)引腳，一般為雙列直插DIP封裝，40個(gè)引腳可分為與CPU連接的數(shù)據(jù)線、地址和控制信號(hào)以及與外圍設(shè)備連接的三個(gè)端口線。</p><p>　　.D0～D7：雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線。</p><p>　　.RESET：復(fù)位信號(hào)，輸入，高電平有效。復(fù)位后，控制寄存器清0，A口、B口、C口被置為輸入方式。</p><p>　　.：片選信號(hào)，輸入，低電平有效。<

106、/p><p>　　.：讀信號(hào)，輸入，低電平有效。有效時(shí)，允許CPU通過(guò)8255A D0～D7讀取數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息。</p><p>　　.：寫(xiě)信號(hào)，輸入，低電平有效。</p><p>　　.A1A0：端口控制信號(hào)，輸入。2位可構(gòu)成四種狀態(tài)，分別尋址A口、B口、C口和控制寄存器</p><p>　　.PA0～PA7：A口數(shù)據(jù)線，雙向。</p&

107、gt;<p>　　.PB0～PB7：B口數(shù)據(jù)線，雙向。</p><p>　　.PC0～PC7：C口數(shù)據(jù)/信號(hào)線，雙向。當(dāng)8255A工作于方式0時(shí)，PC0～PC7分為兩組（每組4位）并行I/O數(shù)據(jù)線；當(dāng)8255A工作于方式1或方式2時(shí)，PC0～PC7為A口、B口提供聯(lián)絡(luò)信號(hào)。</p><p>　　A1A0與 、、信號(hào)一起，可確定8255A的操作狀態(tài)，如表所示</p>

108、<p>　　表3.3 8255A功能操作 </p><p>　　(2)8255A與AT89C51接口電路</p><p>　　在連接鍵盤(pán)電路采用8255A為擴(kuò)展I/O口時(shí)，要在中間加入一個(gè)74LS373，74LS373是一個(gè)三態(tài)門(mén)的8D鎖存器，它可以作為AT89C51外部的一個(gè)擴(kuò)展輸入口，接口電路的工作原理是當(dāng)外設(shè)把數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)加到373的G端，即鎖存端