综合电子电路设计与调试实验报告可编程顺序控制器.doc

综合电子电路设计与调试实 验 报 告题目： 可编程顺序控制器 学院： 专业： 班级： 姓名： 学号： 2009年 11 月 30 日课 堂考 勤（20分）实 验报 告（20分）PCB制作、安装焊接软硬件调试（60分）总 评成 绩指 导教 师综合电子电路设计与调试 可编程程序控制器（一）研制意义在我们日常生活中，可编程顺序控制器的通用性极强，在工业和家电控制中经常采用顺序控制器，实现工作的节拍运行，也就是第一步工作完成了，才开始下一步，每一步都有持续的时间。作为传统继电接触控制的替代产品，这个系统由于它可以通过软件编程来改变控制过程，而且具有硬件电路简单，编程容易，抗干扰能力强及可靠性高等优点，并且非常适合于在恶劣的工业环境下使用。（二）研制任务a.研制一款基于AT89C51单片机、采用JQC-3F继电器和LCD1602C液晶显示器的可编程顺序控制器；b.硬件电路的设计与制作，软件程序的编写与调试；c.设计报告的撰写。（三）设计要求 a.键盘图例 键盘按键布局 键盘内码值（ASCII码） b.显示图例（四）系统硬件框图（五）硬件各单元电路设计及原理图 a.继电器输出单元电路由于AT89C51复位时P0口（接上拉电阻）为FFH，系统一开机，继电器触点就会闭合，因此在P0口的输出与ULN2003之间加了74LS04反向器，这样使得系统在开机时发光二极管就处于暗的状态。（1）若P0.0=1，则OUT1=0V 继电器的VCC和GND之间的电压差为12V 继电器线圈通电 常开触点闭和（AA为常开触点，B为常闭触点） LED亮。（2）若P0.0=0，则OUT1=12V 继电器的 VCC和GND之间的电压差为0V 继电器线圈不通电 常开触点不闭和（AA为常开触点，B为常闭触点） LED暗。b.继电器输出单元电路原理图 c.夜晶显示单元电路（1）AT89C51的P1.0P1.7控制LCD1602C液晶显示器的8根数据线（DB0DB7）。（2）AT89C51的P3.5P3.7分别控制LCD1602C液晶显示器的3条控制线（RS、R/W、E），其中P3.5控制RS，P3.6控制R/W，P3.7控制使能端口 E。d.液晶显示单元电路原理图e.键盘输入单元电路(1)系统中的键盘输入单元电路是采用44阵列键盘，与单片机AT89C51的P2口连接；(2)按键S1S15采用扫描方式得到键盘码；(3)按键S16作为单片机复位按键。f.键盘输入单元电路原理图g.电源保护电路（六）系统软件主程序流程图系统功能及工作过程描述：a.先接通电源，调整输入电压为5V左右，液晶显示器分两行显示Please Input和 Number:，我从键盘输入我的学号：06220404。弹出两行字母分别为：Name:Xuyanxin和Number:06220404；b.间隔60秒左右紧接着分两行显示PLEASE INPUT HOW和MANY STAGE:( )，输入数字2，弹出两行字母分别为：STEP_OUT_TIME和INPUT:。我从键盘输入1_1100_10，按输入键，接着输入2_0101_10，连续按输入键和执行键；c.可以观察到有四盏绿灯先是仅有前两盏亮，维持10秒后就是第2和第4盏灯亮，又维持了10秒，最后弹出了两行字母OVER和PLEASE RESET，结束整个测试过程。（七）系统调试 a.系统硬件调试(1)ULN2003的1脚为输入端，1016脚为输出端，8脚接地，9脚接电源（+12V）；(2)若输入端1脚为低电平，则对应的输出端16脚输出为+12V，继电器不会动作。（继电器的VCC和GND之间的电压差为0V继电器线圈不通电常开触点不闭合）；(3)若输入端1脚为高电平，则对应的输出端16脚输出为0V，继电器常开触点闭合。（继电器的 VCC和GND之间的电压差为+12V继电器线圈通电常开触点闭合）。b.系统软件调试(1)LCD显示：在任意位置显示任意字符或字符串；清屏，光标闪烁及移动；最后的实时输出显示。(2)显示按键对应的功能：当有键按下时，运行相应的程序，观察LCD上是否能显示键值或相应功能。可以同时观察DATA及SFR窗口中相应寄存器中的数据是否正确。c.系统综合调试(1)系统上电时，LCD上显示“*PLEASE INPUT HOW MANY STAGE （）BU”。(2)按数字键，键入要求的步骤数，例如要实现3个步骤，则只需按在括号内键入3就可以了，输入后按确认键。(3)接着输入控制数据，每输入一个步骤后按输入键，可以在RAM数据窗口查看每一步数据是否已保存。(4)按执行键，按下此键后，系统就会按照输入的数据执行，控制每一步的工作时间和继电器状态，并且会在LCD上显示出来。d.调试的主要事项（1）调试使用仪器：万用表，电压电流输出器，起子，测试探头，以及Proteous和Keil软件；（2）调试过程中出现的故障，原因及解决方法：当接通电源后，接在电源旁边的红灯并没有亮，经过发现是因为正负极搞错了，于是我又重新参看PCB原理图，找到正极的准确位置，把原来的灯取出来，然后又焊上了一个，结果红灯一接通电源就亮了；当前期软件显示正确无误的前提下，结果出现了四盏绿灯没有按照预测的那样亮起来，原因是我用的是AT89C51的芯片，但是里面烧写的程序中关于倒计时的部分是不能在其中实现的，这能在AT89C52芯片中才可以的，结果通过换芯片，四盏绿灯按照程序准确的显示了亮灭情况；此外，在调试软件程序编程过程中，一开始总是实现不了输入学号后弹出姓名和学号，原来是因为我对于Keyscan这个函数的调用不是很熟悉，经过老师的指导和协助，最终我编好了整个程序，并在Proteous中进行了仿真，一切都显示正确。（七）设计电路的优缺点及自身收获和体会 a.电路的优缺点： (1)电路的优点：这次试验研制的是一款基于AT89C51单片机、采用JQC-3F继电器和LCD1602C液晶显示器的可编程顺序控制器，它的设计电路简单易行，功能较强。由于采用编程来控制要实现的目的，具有很大的灵活性，可以通过变换程序达到多种功能； (2)电路的缺点：这次试验我们采用2K的电阻代替了阻值较小的电阻，因此使得四盏绿灯亮度不够。本次没有采用继电器，容易使四盏绿灯的电压不是很稳定。而且本次试验没有使用继电器，使绿灯的电压不能很稳定。 c.试验过程中的收获和体会 在此次试验中，我学会了如何运用Proteous和Keil软件调试程序，懂得了一些基本的函数调用方法和一些新函数的使用（如Keyscan函数的使用），看到自己编写的程序仿真成功，让我很开心，尝到了学习的乐趣和成就感。当然，在调试过程中，我发现我的红灯不亮时，原因竟然是因为我的正负极接错了，所以我总结了一下自己，焊板时一定要参照PCB原理图，认真仔细，关注每一个引脚，相信我以后会做的更好。 （八）附录 a.硬件电路原理图和PCB图 (1)完整的硬件电路原理图 (2)PCB原理图 b.软件程序源代码（核心程序） void yanxin() uchar j;uchar code row1=Name:Xuyanxin; /12个字符uchar code row2=Number:06220404;init(); /初始化液晶 write_com(0 x01); write_com(0 x0f); write_com(0 x0c); for(j=0;j30;j+) delay(250); write_com(0 x82); write_com(0 x80+1); /向液晶发出命令，命令代码为0 x80，表示设置光标在第一行的开始，见文档1602液晶说明.pdf的4.3.1节 for(j=0;j12;j+) write_shu(row1j); /向液晶提供需要显示的字符write_com(0 x80+0 x40+1);/向液晶发出命令,光标移动到第二行，并空出第一个字符 for(j=0;j15;j+) write_shu(row2j); /向液晶提供需要显示的字符 void Xu() uchar i,j,g,h;uchar code line1=Please Input; /12个字符 uchar code line2=Number:;init(); /初始化液晶 write_com(0 x80); /向液晶发出命令，命令代码为0 x80，表示设置光标在第一行的开始，见文档1602液晶说明.pdf的4.3.1节 for(i=0;i12;i+) write_shu(line1i); /向液晶提供需要显示的字符 write_com(0 x80+0 x40);/向液晶发出命令,光标移动到第二行，并空出第一个字符 for(i=0;i0) h=g; g=0; if(h=0 x30 & h=0 x39) if(q=1) write_com(0 x0f); write_as(0 x80+0 x40+8+i,h); i+; q=0; /判断是否是确认键 if(h=12) break; h=0; void start()/开机提示，并输入步数 uchar i,b,temp0,temp1; uchar code start=PLEASE INPUT HOW; uchar code start1= MANY STAGE:( ); write_com(0 x80); for(i=0;i16;i+) write_shu(starti); write_com(0 x80+0 x40); for(i=0;i0) temp1=temp0; temp0=0; if(temp10 x30&temp1=0 x39) write_shu(temp1); write_com(0 x80+0 x40+14); b=temp1; if(b!=0) while(temp1=12) bu=b;/ascii 码 write_com(0 x80+0 x40+14);write_com(0 x0c); write_shu(bu); input(); void input()/输入步数，操作，时间 uchar i,j,temp0,temp1; uchar b9; uchar code table=STEP_OUT_TIME; uchar code table1=INPUT:; write_com(0 x01); write_com(0 x82); for(i=0;i16;i+) write_shu(tablei); write_com(0 x80+0 x40); for(i=0;i6;i+) write_shu(table1i); i=0; j=0; write_com(0 x0f); while(i0) temp1=temp0; temp0=0; if(i=0 x30&temp1=0 x39)|(temp1=0 x5f)&(j9) bj=temp1; if(q=1) write_com(0 x0f); write_as(0 x80+0 x40+6+j,bj); j+; q=0; if(temp1=11)/清除键功能 write_com(0 x80+0 x40+6); write_com(0 x0c); for(j=0;j9;j+) bj=0 x30; write_shu(bj); write_com(0 x80+0 x40+6); write_com(0 x0f); j=0; if(j=9) write_com(0 x0c); if(temp1=13)/输入键功能 for(j=0;j9;j+) aij=bj; write_as(0 x80+0 x40+6+j,aij); for(j=0;j9;j+) bj=0 x30; i+;if(i(bu-0 x30) write_com(0 x80+0 x40+6);for(j=0;j9;j+) write_shu(0 x2a); j=0; if(i=(bu-0 x30)&(temp1=14) while(1) excute(); /执行命令 并OVER void excute() /执行命令 并OVER uchar m; uchar i,j; uchar shi,ge; uchar code table2=BEGIN; uchar code table3=OVER; uchar code table4=PLEASE RESET; i=0; j=0; m=(a07-0 x30)*10+(a08-0 x30); write_com(0 x80+0 x40); for(j=0;j5;j+) write_shu(table2j);TR0=1; /定时器开始工作while(i=(bu-0 x30) for(j=0;j6;j+) write_as(0 x80+0 x40+6+j,aij);d1=ai2-0 x30; d1=!d1;d2=ai3-0 x30; d2=!d2;d3=ai4-0 x30; d3=!d3;d4=ai5-0 x30; d4=!d4; if(tt=1) tt=0; m-;/倒计时 if(m=0) shi=m/10; ge=m%10; write_com(0 x80+0 x40+6+7); write_shu(0 x30+shi); write_shu(0 x30+ge); TR0=0; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; i+; if(i=(bu-0 x30)/over write_com(0 x01); write_com(0 x80+6); for(j=0;j4;j+) write_shu(table3j); write_com(0 x80+0 x40+2);for(j=0;j12;j+) write_shu(table4j); while(1); m=(ai7-0 x30)*10+(ai8-0 x30); TR0=1; /定时器开始工作 shi=m/10; ge=m%10; write_com(0 x80+0 x40+6+7); write_shu(0 x30+shi); write_shu(0 x30+ge); void main() int r=300; Xu(); yanxin(); for(r=0;r300;r+) delay(200); r+; start();while(1);void timer0() interrupt 1 /定时器中断 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; t+; if(t=20) tt=1; t=0;c.元器件清单1K电阻2个2K电阻4个4.7K电阻4个10K电阻1个LCD-1602液晶显示器1个AT89C51芯片1个插座16个74LS04芯片1个LED灯5个晶振1个电源插座1个10uF电容2个30PF电容2个电位器1个d.重要芯片引脚资料(1)AT89C51单片机引脚图(2)LCD1602C液晶显示器引脚图 (3)74LS04六反相器引脚图 e.参考文献 可编程顺序控制器课件及相关指导资料。