机电一体化课程设计

机电一体化综合课程设计
《机电一体化课程设计任务书》普通格式
一．课程设计的目的
本次设计是机电一体化和计算机控制课程结束之后进行的一个重要的综合性、实践性教学环节，课程设计的基本目的是：
1、掌握机电一体化系统的设计过程和方法，包括参数的选择、传动设计、零件计算、结构设计、计算机控制等培养系统分析及设计的能力。

2、综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。

3、训练和提高设计的基本技能，如计算，绘图，运用设计资料、标准和规范，编写技术文件（说明书）等。

二．设计任务及要求
设计题目：车辆出入库单片机自动控制系统
1.设计内容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书；
2.课题内容简介或设计要求：编制一个用单片机控制的车辆出入库管理控制程序，控制要求如下：1）入库车辆前进时，经过1# → 2#传感器后计数器加1，后退时经过2# → 1#传感器后计数器减1，单经过一个传感器则计数器不动作。

2）出库车辆前进时经过2# → 1#传感器后计数器减1，后退时经过1# → 2#传感器后计数器加1，单经过一个传感器则计数器不动作。

3）设计一个由两位数码管及相应的辅助元件组成的显示电路，显示车库内车辆的实际数量。

3.机械部分的设计：
4.计算机控制的设计：设计显示电路图，并按图连接。

画出单片机接线图，并按图接线。

编制控制程序。

摘要
本次设计车辆出入库单片机自动控制系统的基本功能和设计思路，根据给定的条件，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械和电子方面的知识，完成车辆入库自动控制，并画好元器件的连接图，其中包括装置的原理方案构思和拟定；原理方案的实现，设计计算与说明。

车辆出入库单片机自动控制系统对我们生活很贴近，一个很实用的系统，可以有效地帮助我们管理车库，再加上如果用单片机来实现的话成本低，很实用，这是一个很有意义的设计。

车辆入库单片机自动控制系统的难点在于,如何控制
好使车经过一个传感器而没经过另一个传感器（假设车它退回车库了），如果处理。

关键字：单片机汇编程序定时外部中断
总体设计：本次设计的主要重点在于控制系统，机械系统比较少。

采用8051单片机，两个传感器，两个数码管，一个12V和5V变压器，实现对车辆进出车库的自动计数控制。

具体实现方案为将两个传感器安装在车库的进出口处，一般车身长度的4.4米左右，将两传感器安装相隔5米，这样可以保证计数的准确性。

控制系统设计：
系统工作原理：采用AT89C51，因为有两个数码管，用P1口的P1.0和P1.1控制哪个数码管显示数据，P0口发送该显示的数据。

传感器1接P3.1 ，传感器2接P3.2，设置EA使外部中断1和外部中断2
的触发方式为沿边电平负跳变。

并且将传感器的另一端接高电平，一旦车辆通过，传感器工作使外部中断引脚变成高电平，当车辆离开的时候，传感器内部将电路断开，外部中断引脚被拉低，同时触发中断，告诉单片机有车辆通过。

各个程序模块功能：1.主程序一直在循环显示库中车数2.定时器0
主要处理当有车经过一个传感器时间隔5秒内是否经过另一个传感器，没有则清除标志位 3.外部中断0控制传感器1置标志位并判断是进库还是出库，出库则库中车数减1；4.外部中断1控制传感器2置标志位并判断是进库还是出库，进库则库中车数加1。

控制芯片的选用：
本设计选用AT89C51芯片，片内无ROM或者EPROM，使用时必须配置外部的程序存储器EPROM。

本设计选用了2764扩展其空间，8031的引脚分3大功能：
（1）I/O口线
P0,P1,P2,P3共4个八位口。

（2）控制口线
PSEN(片外取指控制)、ALE（地址锁存控制）、EA（片外存储器选择）、RESET （复位控制）。

（3）电源和时钟。

AT89C51最小应用系统。

AT89C51内部不带ROM，需要外接EPROM作为外部程序存储器。

又因为8031在外接程序存储器或数据存储器时地址的低8位信息和数据信息分时送出，故还需要采用一片74LS373来锁存低8为地址信息。

这样，
MCS-51的程序存储器空间与数据存储器空间是相互独立的。

用户可最多扩展到64kb的程序存储器几64kb的数据存储器，编址为0000H~FFFFH。

片内8kb 单元地址要求地址线13根（A0~A12）。

它由P0和P2.0~P2.4 组成。

地址锁存器的锁存信号为ALE。

程序存储器的取地址消耗为PSEN。

由于程序存储器芯片只有一片，所以其片选端（31）直接接地。

8031芯片本身的连接31必须接地来表明选择外部存储器外，还必须有复位和时钟电路。

单片机系统的连线图
程序部分：
;*******定义控制位和单元*******
shiwei BIT P2.0 ;十位的段控制引脚
gewei BIT P2.1 ;各位的段控制引脚
ET0_BZ BIT 00 ;进入了外部中断0的标志位
ET1_BZ BIT 01 ;进入了外部中断1的标志位
CAR_NO EQU 21H ;存放库中车的数量的单元
IT0_COUNT EQU 22H ;定时器中用于计数
TAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH ；1 –9 数码管对应的状态
;*******初始化程序*******
FORMAT: MOV IE,#87 ;开外部中断1，0 和T0中断
MOV IP,#5 ;设外部中断的优先级为最高
MOV SP,#5FH ;设堆栈
MOV TH0,#3CH ;定时50ms
MOV TL0,#0B0H ;
CLR IT0_COUNT ;
RET
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0003H
LJMP EX00
ORG 000BH
LJMP IT00
ORG 0013H
LJMP EX01
MAIN:
LCALL FORMAT ;跳到初始化
DIPLAY: MOV A,21H ;将车数转成字形显示十位 MOV B,#10H
DIV AB
MOV DPTR,#TAB ;字形转换
MOVC A,@A+DPTR ;将要显示的数字给A
CLR GEWEI ;清除个位段选
SETB SHIWEI ;置十位的段选
MOV P0,A
MOV A,B ;将车数转成字形显示个位 MOV DPTR,#TAB ;字形转换
MOVC A,@A+DPTR
CLR SHIWEI ;清十位的段选
SETB GEWEI ;置个位的段选
MOV P0,A
LJMP DIPLAY ;一直循环等待着车辆的进出
IT00: PUSH PSW ;将psw和acc 保护起来
PUSH ACC
MOV TH0,#3CH ;一次定时50ms 计满100次即 5s 清外部断的标志以免造成误差
MOV TL0,#0B0H ;重新赋值定时器
INC IT0_COUNT
MOV A,IT0_COUNT
CJNE A,#100,IT0_RET
CLR ET1_BZ
CLR ET1_BZ
CLR TR0 ;关定时器
MOV TH0,#3CH ;重新赋值定时器
MOV TL0,#0B0H
POP ACC ;中断结束出堆栈
POP PSW
IT0_RET: RETI
EX00: SETB ET0_BZ ;车库前门的中断当有车通过，置前门标志位1，判断后门标志是否也为1
SETB TR0 ;若是，则说明车是出库的库中车辆数减1.
JNB ET1_BZ,EX0_RET
DEC CAR_NO
CLR ET0_BZ
CLR ET1_BZ
EX0_RET:RETI
EX01: SETB ET1_BZ ;车库后门的中断当有车通过，置后门标志位1，
断前门标志是否也为1
SETB TR0 ;若前门为1，说明进库，库中车辆加1
JNB ET0_BZ,EX1_RET
INC CAR_NO
CLR ET0_BZ
CLR ET1_BZ
EX1_RET:RETI
END
设计小结:机电一体化设计在匆忙中很快就过去了，书到用时放恨少，验证了这句老话。

《机电一体化系统设计》是一门综合性课程，它是一门机械技术与微电子技术的交叉学科。

随着机械技术、微电子技术的飞速发展，机械技术与微电子技术的相互渗透越来越快。

在做控制系统设计时遇到了较大的难题。

由于以前对微机计算机控制部分知识没有掌握扎实，所以在控制程序设计也比较困难。

通过本次课程设计之后也使自己更深一步的了解程序编写。

通过本次课程设计之后，使自己对课本上的东西有更加深刻的的认识。

这次课程设计是对我机电相关领域知识的一次很好的锻炼，对以后的工作也
有帮助和提高。

由于自己的能力有限，设计中难免也存在不少细节上的错误，希望老师指出改正，并感谢老师您对我们的教育！
参考资料目录：
[1] 张毅刚等编著 MCS-51单片机应用设计哈尔滨工业大学出版社
2007
[2] 蔡振江.单片微型计算机与机电接口技术. 国防工业出版社，
2001.
[3]邓星钟主编.机电传动控制.华中科技大学出版社，2001，3.
[4]刘文涛编著 MCS单片机培训教程电子工业出版社
[5]朱龙根著机械设计机械工业出版社。