《機電一體化》課件

電子設(shè)計競賽.1.數(shù)據(jù)存儲器定時計數(shù)器4.24 典型單片機結(jié)構(gòu)圖 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 一 、 單 片 機 的 硬 件 結(jié) 構(gòu) 特 點及 其 最 小 應(yīng) 用 系 統(tǒng)時鐘程序存儲器片內(nèi)總線CPU I/O口 電子設(shè)計競賽.1.一 、 單 片 機 的 硬 件 結(jié) 構(gòu) 特 點及 其 最 小 應(yīng) 用 系 統(tǒng)目 前 較 流 行 的 單 片 機 類 型Intel公司的單片機MCS51系列：8031、8051Atmel公司的單片機AT89S51、AT89S52（8051核Flash技術(shù)ISP技術(shù)）AVR單片機（1997、一種RISC精簡指令集高速8位單片機）PIC公司的單片機PIC單片機是一款很成功的非8051內(nèi)核單片機Freescale公司的單片機 M68HC08系列（采用頻率提升技術(shù)）THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計競賽.1.一 、 單 片 機 的 硬 件 結(jié) 構(gòu) 特 點及 其 最 小 應(yīng) 用 系 統(tǒng)1 MCS-51 系 列 單 片 機 的 結(jié) 構(gòu) 特 點表 4.16 INTEL MCS 48、 51、 96系 列 單 片 機 主 要 參 數(shù)共 40個 引 腳 ， 其 功 能 可 分 為 三 大 部 分 ：I/O 口線P0、P1、P2、P3 共四個 8 位口控制口線PSEN、ALE、EA、RESET 電源及時鐘電源Vcc、Vss；時鐘XTAL1/XTAL2THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計競賽.1.一 、 單 片 機 的 硬 件 結(jié) 構(gòu) 特 點及 其 最 小 應(yīng) 用 系 統(tǒng)1 MCS-51 系 列 單 片 機 的 結(jié) 構(gòu) 特 點P0口 和 P2口 可 用 于 訪 問外部存儲器P0口分時輸出外部低地址、讀/寫數(shù)據(jù)P2口輸出外部存儲器高位地址P1、P2、P3口的驅(qū)動能力為4個TTL。 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計競賽.1.一 、 單 片 機 的 硬 件 結(jié) 構(gòu) 特 點及 其 最 小 應(yīng) 用 系 統(tǒng)1 MCS-51 系 列 單 片 機 的 結(jié) 構(gòu) 特 點P3口 的 第 二 功 能 ：P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6 P3.7 RXD（串行輸入）TXD（串行輸出）INT0（外部中斷）INT1（外部中斷）T0（定時器0外部輸入）T1（定時器1外部輸入）WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖）RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖） 模擬量 （模擬量檢測 傳感器）單數(shù)據(jù)存儲器開關(guān)量（開關(guān)量 光電隔離 片 I/O檢測 傳感器）步進電機） 光電隔離顯示器伺服驅(qū)（交、直流D/A 鍵盤動控制電子設(shè)計競賽.1.一 、 單 片 機 的 硬 件 結(jié) 構(gòu) 特 點及 其 最 小 應(yīng) 用 系 統(tǒng)2 MCS-51 系 列 單 片 機 的 最 小 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 及 其 擴 展通用外部設(shè)備外部設(shè)備EPROM程序存儲器數(shù)字量 （數(shù)字量 光電隔離檢測 傳感器）A/D RAMI/O機開關(guān)量（繼電器、控制I/O伺服電機）圖4.26 單片機應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成I/O子系統(tǒng) 基本系統(tǒng) THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 析 ： THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計競賽.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計題 目 ：設(shè)計一個具有4位LED數(shù)字顯示，16個按鍵的單片機最小系統(tǒng)。分單片機AT89S52段碼位碼掃描碼鍵值？ 電子設(shè)計競賽.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計共陰管的內(nèi)部接線器 件 選 擇 ： 1、LED數(shù)碼顯示管LED數(shù)碼顯示管分共 陰 和 共 陽 兩 種 ： 公 共 端公共端共陽管的內(nèi)部接線每 段 驅(qū) 動 所 需 電 流 為 2 8 mA THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計競賽.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計普通微型按鍵常開，按下閉合組成44的矩陣 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 器 件 選 擇 ： 2、按鍵的選擇5V?使用按鍵時，應(yīng)注意接上拉電阻。 4位動態(tài)顯示電路THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計競賽.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計部 分 設(shè) 計 方 案 ： 1、 顯 示每段由P0口的各位驅(qū)動，每位由P2口的高4位分別驅(qū)動。 P0.8 8R08 5V顯示采用動態(tài)顯示方案。 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4R14 T0（9013）4P0口為漏極開路的8位準雙向I/O口。每個引腳可驅(qū)動8個TTL。（低電平時約 3.2 mA） 描44鍵盤矩陣 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計競賽.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計部 分 設(shè) 計 方 案 ： 2、 4 4鍵 盤0123P2.1 P2.2P2.3 5VR24如何求得鍵值？P2.7 P2.6 P2.5 P2.4鍵值表掃0111 1011 1101 11101110 7E1101 7D1011 7B0111 77 BEBD DD ED號BB DB EBB7 D7 E7 P2.0DE EE信 電子設(shè)計競賽.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計部 分 設(shè) 計 方 案 ： 2、 4 4鍵 盤鍵值表0111 1011 1101 11101110 7E1101 7D1011 7B 0111 77 BEB7 E7D7BD DD EDBB DB EBDE EE ASCII碼鍵值表0111 1011 1101 11101110 301101 341011 380111 G2 31G33539 G5G436G0 37G13332?讀入鍵值到ASCII碼鍵值的轉(zhuǎn)換THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計競賽.1.P1 P0單片機AT89S52P2P3 5V5V XTAL2XTAL15V基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計 ： 外 圍 電 路 設(shè) 計復(fù)位電路RSTR3 R4 R5EAC1C02參數(shù)確定：R347R44k7R54k7C015pC110u晶振11.0592M時鐘電路最小系統(tǒng)的外圍電路THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計競賽.1.P0P1 P2P3基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計 ： 顯 示 電 路 設(shè) 計 4位動態(tài)顯示電路8P0.8 R08 5VP2.7 P2.6 P2.5 P2.4R14 T0（9013）48單片機AT89S52 4R0300R11k數(shù)碼管為共陽最小系統(tǒng)的顯示電路 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 軟件流程圖設(shè)計（1）主程序開始初始化：堆棧指針T0為定時、模式 2TL0、TL1賦初值中斷允許及優(yōu)先級顯示指針、位碼及顯示緩沖區(qū)賦值 工作主程序THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計競賽.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計 ： （ 2） 中 斷 服 務(wù) 子程序 啟動T0工作恢復(fù)現(xiàn)場T0中斷入口保護現(xiàn)場取被顯示數(shù)并送顯示修改顯示緩沖區(qū)指針修改顯示位指針中斷返回一次循環(huán)完成？Y顯示緩沖區(qū)指針賦初值顯示位指針賦初值N THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計競賽.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計D0D1D2D3PTERWEI EQUEQUEQUEQUEQUEQU 20H21H22H23H28H29H最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計 ：軟件設(shè)計：（1）設(shè)置顯示緩沖區(qū)及工作寄存器；設(shè)置顯示緩沖區(qū)；顯示緩沖區(qū)指針寄存器；顯示位指針寄存器 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計競賽.1.ORGAJMPORGAJMP 0000HMAIN000BHXIANSHI基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計 ：軟 件 設(shè) 計 ： （ 2）設(shè)置中斷向量表；復(fù)位向量；T0中斷向量，顯示定時；顯示中斷服務(wù)程序 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計競賽.1.ORG 0020HMAIN: MOVMOVMOVMOVMOVMOVMOV SP,TMOD,TCON,TL0,TH0,IE,IP, #4FH#02H#00H#00H#00H#02H#02H基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計 ：軟 件 設(shè) 計 ： （ 3）初始化程序段a；初始化堆棧指針；T0為定時、模式 2；TR00，T0暫不工作；定時值為 0；裝載值為 0；允許T0中斷；T0為高優(yōu)先級 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計競賽.1.MOVMOVMOV WEI,D0,D1, #10000000B#02H#00H#00H#08HMOVMOVSETBSETB D2,D3,EATR0基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計 ：軟 件 設(shè) 計 ： （ 4）初始化程序段b；位碼初值；顯示緩沖區(qū)初始化；開機顯示2008；開系統(tǒng)中斷；啟動T0工作 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計競賽.1.LOOP: NOPLJMP LOOP基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計 ：軟 件 設(shè) 計 ： （ 5）系統(tǒng)主程序；系統(tǒng)主程序區(qū)；預(yù)留 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計競賽.1.CLRPUSHPUSHSETBCLR ET0PSWACCRS0RS1基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計 ：軟 件 設(shè) 計 ： （ 5）動態(tài)掃描中斷服務(wù)程序aXIANSHI:；禁止T0中斷；保護現(xiàn)場；設(shè)置為2號工作寄存器區(qū) 電子設(shè)計競賽.1.MOVMOVMOVMOVCMOVMOVINCMOVRR MOVJNBMOVMOV DPTR,R0,A,A,P0,P2,PTERA,AWEI,ACC.3,WEI,PTER, #TABPTERR0A+DPTRAWEIWEIAFINISH#10000000B#20HFINISH:THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計 ：軟 件 設(shè) 計 ： （ 5）動態(tài)掃描中斷服務(wù)程序b；段碼表指針 DPTR；PTERR0；取被顯示數(shù)；取被顯示數(shù)段碼；被顯示數(shù)段碼送 P2口；顯示該數(shù)；指向下一位數(shù)；修改位碼 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計競賽.1.FINISH: ACCPSWET0POPPOPSETBRETITAB: DB 50H, 0DDH, 31H, 15H, 9CH DB 16H, 12H, 5DH, 10H, 14H, 0EFH基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計 ：軟 件 設(shè) 計 ： （ 5）動態(tài)掃描中斷服務(wù)程序c；恢復(fù)現(xiàn)場；允許T0中斷；中斷返回；段碼表 基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計部 分 設(shè) 計 方 案 ：鍵盤接入0123掃描信號P2.0P2.1 P2.2P2.3 44鍵盤矩陣THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 5VR24P1 P0單片機AT89S52P2P3 ?P2.7 P2.6 P2.5 電子設(shè)計競賽.1.R24k7P2.4 電子設(shè)計競賽.1.t基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計部 分 設(shè) 計 方 案 ：鍵盤接入按鍵信號的特點：V0 20mS 20mS必須考慮信號前后的抖動 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY若用軟件解決，如何編寫程序？ 電子設(shè)計競賽.1.二 、 微 機 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 輸 入 /輸 出 的可 靠 性 設(shè) 計輸入/輸出對硬件電路的要求：能夠可靠的傳遞控制信號，并能輸入有關(guān)運動機構(gòu)的狀態(tài)信息；能夠進行相應(yīng)的信息轉(zhuǎn)換，以滿足微機對輸入/輸出信息的轉(zhuǎn)換要求。如D/A、并行/串行、電平轉(zhuǎn)換/功率匹配、電量/非電量、弱電/強電等 ；具有較強的阻斷干擾信號進入微機控制系統(tǒng)的能力，以提高系統(tǒng)的可靠性。 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計競賽.1.二 、 微 機 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 輸 入 /輸 出 的可 靠 性 設(shè) 計1、 光 電 隔 離 電 路使微機與強電部件沒有“電”上的聯(lián)系，阻斷干擾信號的傳導(dǎo)。5V 12V微機信號執(zhí)行系統(tǒng)12V5V去微機 機械系統(tǒng)信號由光傳遞光電隔離電路THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY b.d.a.c. THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計競賽.1.二 、 微 機 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 輸 入 /輸 出 的可 靠 性 設(shè) 計1、 光 電 隔 離 電 路輸入輸入輸出輸出輸入輸入輸出輸出 圖4.40 幾種常用光電耦合器結(jié)構(gòu)原理圖普通型快速型達林頓輸出晶閘管輸出 電子設(shè)計競賽.1.二 、 微 機 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 輸 入 /輸 出 的可 靠 性 設(shè) 計1、 光 電 隔 離 電 路光電隔離電路的作用：可將輸入部分與輸出部分從“電”上隔離開來，各用一套電源，信號僅通過“光”傳遞；可以進行電平轉(zhuǎn)換；提高驅(qū)動能力。 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計競賽.1.二 、 微 機 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 輸 入 /輸 出 的可 靠 性 設(shè) 計2、 光 電 隔 離 電 路 應(yīng) 用輸出AT89S52信號輸出電路 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 12V5V 電子設(shè)計競賽.1.二 、 微 機 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 輸 入 /輸 出 的可 靠 性 設(shè) 計2、 光 電 隔 離 電 路 應(yīng) 用AT89S52信號輸出電路一例 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 5V 12VJ負載AC220VJ 電子設(shè)計競賽.1.二 、 微 機 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 的 輸 入 /輸 出的 可 靠 性 設(shè) 計2、 光 電 隔 離 電 路 應(yīng) 用 AT89S52信號輸入電路 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 12V5V THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計競賽.1.本 次 講 座 結(jié) 束謝 謝 ！