单片机课程设计单片机实现的顺序控制

电气及自动化课程设计报告

题目：单片机实现的顺序控制

课程：单片机系统设计与Proteus仿真

学生姓名：

学生学号：

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专业：

班级：

指导教师：

2015年9月

目录

一、课程设计性质和目的 ........ 错误!未指定书签。

二、软件介绍 .................. 错误!未定义书签。

1、 Proteus................. 错误!未指定书签。

2、 Keil uVision4........... 错误!未指定书签。

三、设计要求及原理说明 ........ 错误!未指定书签。

1 、课程设计的任务与要求.... 错误!未指定书签。

2 、原理说明................ 错误!未指定书签。

四、设计主要流程 .............. 错误!未指定书签。

五、顺序程序设计 .............. 错误!未指定书签。

六、电路的设计与仿真 .......... 错误!未指定书签。

七、总结 ...................... 错误!未指定书签。

八、参考书籍 .................. 错误!未定义书签。

一、课程设计性质和目的

单片机课程设计是《单片机原理与应用及C51程序设计》课程结束后的一门综合性实践课。利用所学知识用单片机实现顺序控制。所选题目《单片机实现的顺序控制》紧密结合所学的主要内容，加深巩固所学知识，同时对所学内容进行扩展，有一定的深度和广度。通过电路设计、安装、调试等一系列环节的实施使我对单片机有了更进一步的了解，并且是我有了以下收获。（1）加强了对单片机和C语言的认识，充分掌握和理解设计各部分的工作原理、设计过程、选择芯片器件、模块化编程等多项知识。

（2）用单片机模拟实现具体应用，使个人设计能够真正使用。

（3）把理论知识与实践相结合，充分发挥个人能力，并在实践中锻炼。

（4）提高了利用已学知识分析和解决问题的能力。

二、软件介绍

1、 Proteus

Protues软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。

Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex 和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB 等多种编译器。

2、 Keil uVision4

KeilC51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil

提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（μVision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。

三、设计要求及原理说明

1 、课程设计的任务与要求

在工业生产中，利用单片机的数字量输出可实现顺序控制。例如，注塑机工艺过程大致按“合模→注射→延时→开模→产伸→产退”顺序动作，用单片机控制很容易实现。

单片机的P1.0-P1.6控制注塑机的7道工序，7道工序用控制7只发光二极管的点亮来模拟。设定每道工序时间转换以延时来表示。P3.3为“故障”开关，合上为故障报警。控制P1.7上的音响发出报警声响。报警声响只有在工作期间才会响起，而停止工作期间报警不会响起。

P3.4脚上的单刀双掷开关作为“启动”或“停止”开关。设定前6道工序中只有一位输出，只点亮1只发光二极管，第7道工序有3位同时输出（P1.6、P1.5、P1.4上的3只发光二极管同时点亮）。

2 、原理说明

本题目利用单片机的P1.0-P1.6输出的高低电平来控制发光二极管的亮与灭，表示工业生产过程的顺序控制进程，P1.7输出的高低电平控制是否发出警报声响。P3.3与P3.4作为输出，单片机检测P3.3与P3.4的输出电平，来判断“故障”或“停止”开关的状态。

四、设计主要流程

先分析设计要求，根据设计要求来设定代码程序，然后进行代码的编写，接着对代码进行编译校验，检查错误，改正错误。接着根据设计要求和代码，进行顺序控制器的原理电路图设计，此步要在Protues软件进行绘制仿真，然后根据设计要求对绘制出的原理电路图进行测试，如若不符合设计要求继续更改，直至符合要求为止。然后进行电路模拟，将符合设计要求的电路先行保存。再将源程序代码用Keil软件生成hex文件。再利用stc软件将生成的hex文件传输到单片机中完成验证。大致设计流程如下图所示。（“生成hex文件并传输到单片机中”，这一设计步骤由于电脑原因无法连接C51单片，所以无法实现。）

流程图

五、顺序程序设计

通过分析设计要求可知，需要完成单片机P1.0-P1.6输出的高低电平来控制发光二极管的亮与灭，表示工业生产过程的顺序控制进程，P1.7输出的高低电平控制是否发出警报声响。P3.3与P3.4作为输出，单片机检测P3.3与P3.4的输出电平，来判断“故障”或“停止”开关的状

态。则设计程序代码及其解释如下：

void main()

{

EX1=1; //外部中断1允许

IT1=0; //电平触发中断

EA=1; //总中断允许

while(1)

{

P1&=0xfe; //工序1，完成后进入工序2

Delay(2000);

P1&=0xfd; //工序2，完成后进入工序3

Delay(2000);

P1&=0xfb;

Delay(2000);

P1&=0xf7;

Delay(2000);

P1&=0xef;

Delay(2000);

P1&=0xdf;

Delay(2000);

P1&=0x8f;

Delay(2000); //7道工序完成，重新开始循环

}

}

void int1_isp() interrupt 2 //外部中断1中断服务函数{

P=~P3_4; //报警

}

}

在keil软件中测试如下：

六、电路的设计与仿真

顺序控制器的原理电路及仿真如下图2所示。电路中的7个发光二极管从上到下分别代表7道工序。仿真运行，发光二极管将按顺序控制规律来点亮。

P3.4引脚上的单刀双掷开关用来选择控制操作启动（向上）或停止（向下）。P3.3引脚上的开关闭合，表示发生故障，从而控制P1.7上的音响发出警报响。报警声响只有在工作期间才会响起，而停止工作期间警报不会响起。P1口的P1.0~P1.6接七只发光二极管，P1.7接报警器，P3.4接开工启动开关，P3.2接外部故障输入模拟开关。

主程序流程图：当程序启动，开启中断，并使P1、P3口初始化，当给start 开始信号即P3.4得电时，运行主程序中使发光二极管得电的程序，从L0至L7，按顺序每次只点亮一只二极管，并延时一段时间，然后点亮下一只二极管，当第七只二极管得电延时完成后，程序跳转到工序1开始的地方，按此规律从工序1到工序7依次循环进行下去。

中断服务子程序：当外部故障输入模拟开关即P3.3得电时，运行中断子程序，先使P1=0x00即关闭输出保护现场，speak=1使报警器报警。然后判断故障情况，如果故障清除，则恢复现场跳出中断子程序回到主程序；如果故障没有清除，则报警器继续报警直至故障清除。

图2. 顺序控制器的原理电路 对原理电路进行仿真调试如下：

图3.仿真电路调试1

（一）、在调试过程1中，当按下按钮开关后会发现7个发光二极管会从上到下依次由“亮”到“灭”，而此时P3.4引脚上的单刀双掷开关置于启动（向上）处，此时电路正常工作。如图2所示

（二）、当单刀双掷开关置于停止（向下）处时电路状态如图3所示。最后三个发光二极管会亮，前四个会灭，并保持这种状态。

（三）、当单刀双掷开关置于启动（向上）处时，将P3.3引脚上的开关闭合，此时电路状态如图4所示。此时电路处在“故障”状态，LS1处SOUNDER 会发出警报声，表示电路故障。

图4.仿真电路调试2

图5.仿真电路调试3

七、总结

通过本课程设计，我对单片机的工作原理以及运用要求有了更进一步的了解，对我的动手能力，编程能力都有很大的帮助。这次课程设计的控制要求有：用七只发光二极管模拟工业控制中的7道工序，高电平点亮，每道工序用定时器进行工序间的顺序转换。我首先收集了大量的资料，查找有关集成芯片和器件的文献，只有对各种元器件有了充分的了解之后在实际的操作才会更快。在操作过程中我发现自己的电路图接对了，但是却无法仿真出来，仔细检查后发现没有把代码加入电路中。可见如果不对整个设计的每一个细节都了解的清清楚楚的话，哪怕做对了，你都搞不懂这是怎么回事。这告诉我们，以后无论在工作还是在生活中，都要认真对待每一个细节，不能得过且过，不求甚解。

在编程方面一直是我的弱项，好多程序我都搞不明白，这个时候我都会尽量去问同学，在课程设计的过程中，同学之间的相互帮助是相当重要的，有时自己的一个坎半天都过不去，但是说不定同学的一个点拨，我们就通了。所以，我们要学会团结协作，这样，才会事半功倍。这次的课程设计教会我们的不止是专业知识，在生活道理上也教会了很多，让我们终生受益。

八、参考书籍

①、单片机原理与应用及C51程序设计（第3版）清华大学出版社

②、基于Protues的单片机课程的基础实验与课程设计人民邮电出版社

③、单片机课程设计实例指导北京航空航天大学出版社