模拟工业顺序控制文档格式.docx
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目录、正文、参考文献等。
课程设计说明书（论文）的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》执行。
应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。
3.说明书（论文）手写或打印均可。
手写要用学校统一的课程设计用纸，用黑或蓝黑墨水工整书写；
打印时按《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》的要求进行打印。
4.课程设计说明书（论文）装订顺序为：
封面、任务书、成绩评定表、目录、正文、参考文献。
五、设计完成后应提交成果的种类、数量、质量等方面的要求；
提交课程设计说明书一份。
在说明书中要有设计原理、硬件电路接线图、设计的程序及必要注释、程序流程图等。
六、时间进度安排；
顺序
阶段日期
计划完成内容
备注
1
1.5天
查阅资料及程序设计
2
2.5天
上机调试程序
3
0.5天
成绩评定
4
书写报告
七、主要参考资料（文献）。
单片机应用技术课程设计成绩评定表
系（部）：
自动化学院班级：
学生姓名：
指导教师评审意见
评价
内容
具体要求
权重
评分
加权分
调研
论证
能独立查阅文献,收集资料；
能制定课程设计方案和日程安排。
0.1
5
工作能力
态度
工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作，
0.2
工作量
按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。
说明书的质量
说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。
0.5
指导教师评审成绩
（加权分合计乘以12）
分
加权分合计
指导教师签名：
年月日
评阅教师评审意见
查阅
文献
查阅文献有一定广泛性；
有综合归纳资料的能力
工作量饱满，难度适中。
0.3
评阅教师评审成绩
（加权分合计乘以8）
分
评阅教师签名：
课程设计总评成绩
摘要
在工业控制过程，如冲压、注塑、轻纺、制瓶等生产过程，都是一些断续生产过程，按某种程序有规律地完成预定的动作，对这类断续生产过程的控制称顺序控制，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，用单片机最容易实现这类过程的控制。
我们所设计的共有五道工序，通过单片机P1.0-P1.4模拟控制五道工序，并由五只发光二极管显示五道工序的，每只二极管的发光间隔时间为10秒，即每10秒完成一道工序，依次循环。
P3.3用作外故障输入模拟端口，再P3.3口送“0”时，能不断发出告警，P1.7口作为报警声音输出，经功放驱动扬声器。
故障排除时，程序应从刚才报警的那道工序继续执行。
引言
随着时代的发展，各种生产制造的工厂应接不暇，工业生产的自动控制显得极为重要，于是，基于单片机控制的工业顺序控制在应时代需要被设计出来。
基于单片机控制的工业顺序控制，具有方向性，控制简单，节约人力，节省时间，为生产制造提供了许多方便，减少了工业成本，提高了生产效率
随着微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术、微机应用技术的发展，使单片微型计算机也得到迅速的发展，单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。
单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。
单片机（单片微型计算机）的应用已经渗透到国民经济的各个部门和领域，它起到了越来越重要的作用。
单片微型计算机就是将中央处理单元、存储器、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。
因此一块芯片就构成了一台计算机。
它已成为工业控制领域、智能仪器仪表、尖端武器、日常生活中最广泛使用的计算机。
它作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。
同时楼宇智能化的发展与成熟，也为基于单片机的照明控制系统的普及与应用奠定了坚实的基础。
一设计目的
基于单片机的工业顺序控制系统设计
二设计要求
1．分别用五个发光二极管代替五道工序。
2．每个发光二极管随工序的开始和结束亮和灭。
3．正常工作时，工序轮流循环。
4．用一个开关模拟顺序控制出现故障，此时送出告警信号，红灯闪亮，一旦故障解决，恢复原工序。
三设计使用的元器件及功能
1.【方案设计】
硬件：
单片机可以实现时序控制、时间控制等，用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统，因此选择单片机作为控制芯片。
软件：
单片机晶振为12MHZ，一个单指令周期为12个机器周期，以此写出延时1~7秒的汇编程序。
图-1系统框图
2.【器件选择】
8031单片机、74LS240、9012晶体管、数码管、扬声器
图-274LS240管脚图
74LS240是一种芯片，对发光二极管起缓冲反相器的作用。
图-38051管脚图
8051系列单片机是国际上流行多年的代表机型，是国内高校教学和初学者入门首选的主流机型，也是在各种技术期刊和专业书籍中出现频率最高的经典机型。
本文以标准80C51为模型，并适当兼顾8051系列的共性和常用型号的特性。
内容主要包括：
硬件架构、ROM、RAM、指令系统、汇编程序基础和汇编语言工具链、并行端口、定时器、中断逻辑、复位逻辑、时钟电路、电源电路等功能电路的结构和工作原理，以及片内程序存储器编程原理。
图18051的时序图
下面按其引脚功能分为四部分叙述这40条引脚的功能。
1）、主电源引脚VCC和VSS
VCC——（40脚）接+5V电压；
VSS——（20脚）接地。
2）、外接晶体引脚XTAL1和XTAL2
XTAL1（19脚）接外部晶体的一个引脚。
在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。
当采用外部振荡器时，对HMOS单片机，此引脚应接地；
对CHMOS单片机，此引脚作为驱动端。
XTAL2（18脚）接外晶体的另一端。
在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。
采用外部振荡器时，对HMOS单片机，该引脚接外部振荡器的信号，即把外部振荡器的信号直接接到内部时钟发生器的输入端；
对XHMOS，此引脚应悬浮。
3）、控制或与其它电源复用引脚RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP
①RST/VPD（9脚）当振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。
推荐在此引脚与VSS引脚之间连接一个约8.2k的下拉电阻，与VCC引脚之间连接一个约10μF的电容，以保证可靠地复位。
VCC掉电期间，此引脚可接上备用电源，以保证内部RAM的数据不丢失。
当VCC主电源下掉到低于规定的电平，而VPD在其规定的电压范围（5±
0.5V）内，VPD就向内部RAM提供备用电源。
②ALE/PROG（30脚）：
当访问外部存贮器时，ALE（允许地址锁存）的输出用于锁存地址的低位字节。
即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。
然而要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
ALE端可以驱动（吸收或输出电流）8个LS型的TTL输入电路。
对于EPROM单片机（如8751），在EPROM编程期间，此引脚用于输入编程脉冲（PROG）。
③PSEN（29脚）：
此脚的输出是外部程序存储器的读选通信号。
在从外部程序存储器取指令（或常数）期间，每个机器周期两次PSEN有效。
但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。
PSEN同样可以驱动（吸收或输出）8个LS型的TTL输入。
④EA/VPP（引脚）：
当EA端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在PC（程序计数器）值超过0FFFH（对851/8751/80C51）或1FFFH（对8052）时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。
当EA保持低电平时，则只访问外部程序存储器，不管是否有内部程序存储器。
对于常用的8031来说，无内部程序存储器，所以EA脚必须常接地，这样才能只选择外部程序存储器。
对于EPROM型的单片机（如8751），在EPROM编程期间，此引脚也用于施加21V的编程电源（VPP）。
4）、输入/输出（I/O）引脚P0、P1、P2、P3（共32根）
①P0口（39脚至32脚）：
是双向8位三态I/O口，在外接存储器时，与地址总线的低8位及数据总线复用，能以吸收电流的方式驱动8个LS型的TTL负载。
②P1口（1脚至8脚）：
是准双向8位I/O口。
由于这种接口输出没有高阻状态，输入也不能锁存，故不是真正的双向I/O口。
P1口能驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。
对8052、8032，P1.0引脚的第二功能为T2定时/计数器的
个LED的同时显示。
外部输入，P1.1引脚的第二功能为T2EX捕捉、重装触发，即T2的外部控制端。
对EPROM编程和程序验证时，它接收低8位地址。
③P2口（21脚至28脚）：
在访问外部存储器时，它可以作为扩展电路高8位地址总线送出高8位地址。
在对EPROM编程和程序验证期间，它接收高8位地址。
P2可以驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。
④P3口（10脚至17脚）：
是准双向8位I/O口，在MCS-51中，这8个引脚还用于专门功能，是复用双功能口。
P3能驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。
作为第一功能使用时，就作为普通I/O口用，功能和操作方法与P1口相同。
作为第二功能使用时，各引脚的定义如表所示。
值得强调的是，P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。
表P3各口线的第二功能定义
口线引脚第二功能
P3.010RXD（串行输入口）
P3.111TXD（串行输出口）
P3.212INT0（外部中断0）
P3.313INT1（外部中断1）
P3.414T0（定时器0外部输入）
P3.515T1（定时器1外部输入）
P3.616WR（外部数据存储器写脉冲）
P3.717RD（外部数据存储器读脉冲）
3.【软件设计】
1）.实验流程图
图-3程序框图
2）.实验源程序
org0000h
Limpha2s
ORG0013H
LJMPHA2S3
ORG0580H
HA2S:
MOVP1,#07FH
ORLP3,#00H
HA2S1:
JNBP3.4,HA2S1
ORLIE,#84H
ORLIP,#04H
MOVPSW,#00H
MOVSP,#53H
HA2S2:
MOVP1,#01H
ACALLDELAY1
MOVP1,#02H
ACALLDELAY2
MOVP1,#04H
ACALLDELAY3
MOVP1,#08H
ACALLDELAY4
MOVP1,#10H
ACALLDELAY5
MOVP1,#20H
ACALLDELAY6
MOVP1,#40H
ACALLDELAY7
SJMPHA2S2
HA2S3:
MOVB,R2
HA2S4:
MOV20H,#0A0H
HA2S5:
SETBP1.7
ACALLHA2S6
CLRP1.7
DJNZ20H,HA2S5
JNBP3.2,HA2S4
MOVR2,B
RETI
HA2S6:
MOVR2,#10
D0：
MOVR5，#125
D1：
MOVR6，#2
D2：
DJNZR6，D2
DJNZR5，D1
DJNZR4，D0
RET
DELAY1：
MOVR4，#20
D10：
D11：
MOVR6，#200
D12：
DJNZR6，#D12
DJNZR5，D11
DJNZR4，D10
DELAY2：
MOVR4，#40
D20：
D21：
D22：
DJNZR6，D22
DJNZR5，D21
DJNZR4,D20
DELAY3：
MOVR4，#60
D30：
D31：
D32：
DJNZR6，D32
DJNZR5，D31
DJNZR4,D30
DELAY4：
MOVR4，#80
D40：
D41：
D42：
DJNZR6，D42
DJNZR5，D41
DJNZR4,D40
DELAY5：
MOVR4，#100
D50：
D51：
D52：
DJNZR6，D52
DJNZR5，D51
DJNZR4,D50
DELAY6：
MOVR4，#120
D60：
D61：
D62：
DJNZR6，D62
DJNZR5，D61
DJNZR4,D60
DELAY7：
MOVR4，#140
D70：
D71：
D72：
DJNZR6，D72
DJNZR5，D71
DJNZR4,D70
END
3）程序设计思路
本次设计采用8051芯片和8255拓展，P1.0-P1.4模拟控制五道工序，由74LS240控制五只发光二极管的点亮，P3.3用作外故障输入模拟端口，再P3.3口送“0”时，能不断发出告警，P1.7口作为报警声音输出，经功放驱动扬声器。
4.【安装调试】
1、按实验电路图接好连线。
2、执行程序前，把SW1（总开关）、SW2（故障模拟开关）置于高电平。
汇编、运行程序，SW1置于低电平启动程序，发光二极管依次点亮，工序正常。
把SW2置于低电平，所有工序停止运行，蜂鸣器报警。
恢复中断，报警停止，程序从报警时那道工序执行下去。
3、可用单步、单步跟踪、非全速断点、全速断点、连续执行功能调试软件，直到符合自己程序设计要求为止。
【电路安装】
图-4系统电路图
5.【系统调试】
调试环境（仪器）
实验箱，计算机，导线若干。
调试方法
按图连接好线路，K1拨至下面（显低电平），各道工序应正常运行，可以看到VL1~VL5依次按照1~5秒分别亮起后熄灭，循环反复。
若K2拨至下面（低电平），应有声音报警（人为设置故障）。
K2拨至上面（高电平），即排除故障，程序应从刚才报警的那道工序继续，则设计实验成功。
6.【结果分析】
实验中延时的时间的计算为：
DELAY1t=20*125*200*12*2/12000000=1S;
分别代表的含义为：
20、125、200是循环的次数相乘，12代表一个指令周期为12个机器周期，2代表该指令周期为双指令周期，12000000表示晶振的频率，也是机器周期。
在实验中可以观察到VL1～VL5依次按照1～5秒间隔循环亮起。
在故障出现时能够保护现场，待故障消除后从现场又开始循环。
设计总结
经过将近一周的单片机课程设计，终于完成了工业顺序控制的设计，本次设计过程，真的让我长进了很多，同时，这是一次理论应用于实践的尝试。
要将课本上的基础知识深刻理解，懂得如何去应用。
更重要的是，我们不能仅仅局限于课本上或要求上的东西。
我们还要努力创新。
在完成基本任务的情况下，有所突破。
我们今天的学习不单单是只要会课本上的东西，我们要根据所学，创造出属于自己的东西，这才是我们应该真正学会的。
才是以后我们实现人生价值的基础。
单片机课程设计重点就在于软件算法的设计，需要有很巧妙的程序算法，此次在软件上是花费时间最多的，我们上网找资料，上图书馆，尽可能的了解有关于工业顺序控制这方面的知识。
通过这次课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。
使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧（特别是汇编语言）的掌握方面都能向前迈了一大步。
【参考文献】
【1】张大明.单片微机控制应用技术.北京：
机械工业出版社，2006
【2】胡汉才.单片机原理及接口技术.北京：
清华大学出版社，2007
【3】付家才.单片机控制工程实践技术.北京：
化学工业出版社，2005
【4】余孟尝.数字电子技术基础简明教程.北京：
高等教育出版社，2006
【5】李朝青.单片机原理及接口技术（简明修订版）.杭州：
北京航空航天大学出版社，2004
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