《机电一体化》课件

电子设计竞赛.1.数据存储器定时计数器4.24 典型单片机结构图 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 一 、 单 片 机 的 硬 件 结 构 特 点及 其 最 小 应 用 系 统时钟程序存储器片内总线CPU I/O口 电子设计竞赛.1.一 、 单 片 机 的 硬 件 结 构 特 点及 其 最 小 应 用 系 统目 前 较 流 行 的 单 片 机 类 型Intel公司的单片机MCS51系列：8031、8051Atmel公司的单片机AT89S51、AT89S52（8051核Flash技术ISP技术）AVR单片机（1997、一种RISC精简指令集高速8位单片机）PIC公司的单片机PIC单片机是一款很成功的非8051内核单片机Freescale公司的单片机 M68HC08系列（采用频率提升技术）THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 电子设计竞赛.1.一 、 单 片 机 的 硬 件 结 构 特 点及 其 最 小 应 用 系 统1 MCS-51 系 列 单 片 机 的 结 构 特 点表 4.16 INTEL MCS 48、 51、 96系 列 单 片 机 主 要 参 数共 40个 引 脚 ， 其 功 能 可 分 为 三 大 部 分 ：I/O 口线P0、P1、P2、P3 共四个 8 位口控制口线PSEN、ALE、EA、RESET 电源及时钟电源Vcc、Vss；时钟XTAL1/XTAL2THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 电子设计竞赛.1.一 、 单 片 机 的 硬 件 结 构 特 点及 其 最 小 应 用 系 统1 MCS-51 系 列 单 片 机 的 结 构 特 点P0口 和 P2口 可 用 于 访 问外部存储器P0口分时输出外部低地址、读/写数据P2口输出外部存储器高位地址P1、P2、P3口的驱动能力为4个TTL。 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 电子设计竞赛.1.一 、 单 片 机 的 硬 件 结 构 特 点及 其 最 小 应 用 系 统1 MCS-51 系 列 单 片 机 的 结 构 特 点P3口 的 第 二 功 能 ：P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6 P3.7 RXD（串行输入）TXD（串行输出）INT0（外部中断）INT1（外部中断）T0（定时器0外部输入）T1（定时器1外部输入）WR（外部数据存储器写脉冲）RD（外部数据存储器读脉冲） 模拟量 （模拟量检测 传感器）单数据存储器开关量（开关量 光电隔离 片 I/O检测 传感器）步进电机） 光电隔离显示器伺服驱（交、直流D/A 键盘动控制电子设计竞赛.1.一 、 单 片 机 的 硬 件 结 构 特 点及 其 最 小 应 用 系 统2 MCS-51 系 列 单 片 机 的 最 小 应 用 系 统 及 其 扩 展通用外部设备外部设备EPROM程序存储器数字量 （数字量 光电隔离检测 传感器）A/D RAMI/O机开关量（继电器、控制I/O伺服电机）图4.26 单片机应用系统构成I/O子系统 基本系统 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 析 ： THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 电子设计竞赛.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 统 设 计题 目 ：设计一个具有4位LED数字显示，16个按键的单片机最小系统。分单片机AT89S52段码位码扫描码键值？ 电子设计竞赛.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 统 设 计共阴管的内部接线器 件 选 择 ： 1、LED数码显示管LED数码显示管分共 阴 和 共 阳 两 种 ： 公 共 端公共端共阳管的内部接线每 段 驱 动 所 需 电 流 为 2 8 mA THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 电子设计竞赛.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 统 设 计普通微型按键常开，按下闭合组成44的矩阵 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 器 件 选 择 ： 2、按键的选择5V?使用按键时，应注意接上拉电阻。 4位动态显示电路THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 电子设计竞赛.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 统 设 计部 分 设 计 方 案 ： 1、 显 示每段由P0口的各位驱动，每位由P2口的高4位分别驱动。 P0.8 8R08 5V显示采用动态显示方案。 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4R14 T0（9013）4P0口为漏极开路的8位准双向I/O口。每个引脚可驱动8个TTL。（低电平时约 3.2 mA） 描44键盘矩阵 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 电子设计竞赛.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 统 设 计部 分 设 计 方 案 ： 2、 4 4键 盘0123P2.1 P2.2P2.3 5VR24如何求得键值？P2.7 P2.6 P2.5 P2.4键值表扫0111 1011 1101 11101110 7E1101 7D1011 7B0111 77 BEBD DD ED号BB DB EBB7 D7 E7 P2.0DE EE信 电子设计竞赛.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 统 设 计部 分 设 计 方 案 ： 2、 4 4键 盘键值表0111 1011 1101 11101110 7E1101 7D1011 7B 0111 77 BEB7 E7D7BD DD EDBB DB EBDE EE ASCII码键值表0111 1011 1101 11101110 301101 341011 380111 G2 31G33539 G5G436G0 37G13332?读入键值到ASCII码键值的转换THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 电子设计竞赛.1.P1 P0单片机AT89S52P2P3 5V5V XTAL2XTAL15V基 于 AT89S52的 最 小 系 统 设 计最 小 系 统 设 计 ： 外 围 电 路 设 计复位电路RSTR3 R4 R5EAC1C02参数确定：R347R44k7R54k7C015pC110u晶振11.0592M时钟电路最小系统的外围电路THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 电子设计竞赛.1.P0P1 P2P3基 于 AT89S52的 最 小 系 统 设 计最 小 系 统 设 计 ： 显 示 电 路 设 计 4位动态显示电路8P0.8 R08 5VP2.7 P2.6 P2.5 P2.4R14 T0（9013）48单片机AT89S52 4R0300R11k数码管为共阳最小系统的显示电路 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 软件流程图设计（1）主程序开始初始化：堆栈指针T0为定时、模式 2TL0、TL1赋初值中断允许及优先级显示指针、位码及显示缓冲区赋值 工作主程序THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 电子设计竞赛.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 统 设 计最 小 系 统 设 计 ： （ 2） 中 断 服 务 子程序 启动T0工作恢复现场T0中断入口保护现场取被显示数并送显示修改显示缓冲区指针修改显示位指针中断返回一次循环完成？Y显示缓冲区指针赋初值显示位指针赋初值N THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 电子设计竞赛.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 统 设 计D0D1D2D3PTERWEI EQUEQUEQUEQUEQUEQU 20H21H22H23H28H29H最 小 系 统 设 计 ：软件设计：（1）设置显示缓冲区及工作寄存器；设置显示缓冲区；显示缓冲区指针寄存器；显示位指针寄存器 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 电子设计竞赛.1.ORGAJMPORGAJMP 0000HMAIN000BHXIANSHI基 于 AT89S52的 最 小 系 统 设 计最 小 系 统 设 计 ：软 件 设 计 ： （ 2）设置中断向量表；复位向量；T0中断向量，显示定时；显示中断服务程序 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 电子设计竞赛.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 统 设 计最 小 系 统 设 计 ：软 件 设 计 ： （ 3）初始化程序段a；初始化堆栈指针；T0为定时、模式 2；TR00，T0暂不工作；定时值为 0；装载值为 0；允许T0中断；T0为高优先级 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 电子设计竞赛.1.MOVMOVMOV WEI,D0,D1, #10000000B#02H#00H#00H#08HMOVMOVSETBSETB D2,D3,EATR0基 于 AT89S52的 最 小 系 统 设 计最 小 系 统 设 计 ：软 件 设 计 ： （ 4）初始化程序段b；位码初值；显示缓冲区初始化；开机显示2008；开系统中断；启动T0工作 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 电子设计竞赛.1.LOOP: NOPLJMP LOOP基 于 AT89S52的 最 小 系 统 设 计最 小 系 统 设 计 ：软 件 设 计 ： （ 5）系统主程序；系统主程序区；预留 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 电子设计竞赛.1.CLRPUSHPUSHSETBCLR ET0PSWACCRS0RS1基 于 AT89S52的 最 小 系 统 设 计最 小 系 统 设 计 ：软 件 设 计 ： （ 5）动态扫描中断服务程序aXIANSHI:；禁止T0中断；保护现场；设置为2号工作寄存器区 电子设计竞赛.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 统 设 计最 小 系 统 设 计 ：软 件 设 计 ： （ 5）动态扫描中断服务程序b；段码表指针 DPTR；PTERR0；取被显示数；取被显示数段码；被显示数段码送 P2口；显示该数；指向下一位数；修改位码 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 电子设计竞赛.1.FINISH: ACCPSWET0POPPOPSETBRETITAB: DB 50H, 0DDH, 31H, 15H, 9CH DB 16H, 12H, 5DH, 10H, 14H, 0EFH基 于 AT89S52的 最 小 系 统 设 计最 小 系 统 设 计 ：软 件 设 计 ： （ 5）动态扫描中断服务程序c；恢复现场；允许T0中断；中断返回；段码表 基 于 AT89S52的 最 小 系 统 设 计部 分 设 计 方 案 ：键盘接入0123扫描信号P2.0P2.1 P2.2P2.3 44键盘矩阵THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 5VR24P1 P0单片机AT89S52P2P3 ?P2.7 P2.6 P2.5 电子设计竞赛.1.R24k7P2.4 电子设计竞赛.1.t基 于 AT89S52的 最 小 系 统 设 计部 分 设 计 方 案 ：键盘接入按键信号的特点：V0 20mS 20mS必须考虑信号前后的抖动 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY若用软件解决，如何编写程序？ 电子设计竞赛.1.二 、 微 机 应 用 系 统 输 入 /输 出 的可 靠 性 设 计输入/输出对硬件电路的要求：能够可靠的传递控制信号，并能输入有关运动机构的状态信息；能够进行相应的信息转换，以满足微机对输入/输出信息的转换要求。如D/A、并行/串行、电平转换/功率匹配、电量/非电量、弱电/强电等 ；具有较强的阻断干扰信号进入微机控制系统的能力，以提高系统的可靠性。 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 电子设计竞赛.1.二 、 微 机 应 用 系 统 输 入 /输 出 的可 靠 性 设 计1、 光 电 隔 离 电 路使微机与强电部件没有“电”上的联系，阻断干扰信号的传导。5V 12V微机信号执行系统12V5V去微机 机械系统信号由光传递光电隔离电路THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY b.d.a.c. THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 电子设计竞赛.1.二 、 微 机 应 用 系 统 输 入 /输 出 的可 靠 性 设 计1、 光 电 隔 离 电 路输入输入输出输出输入输入输出输出 图4.40 几种常用光电耦合器结构原理图普通型快速型达林顿输出晶闸管输出 电子设计竞赛.1.二 、 微 机 应 用 系 统 输 入 /输 出 的可 靠 性 设 计1、 光 电 隔 离 电 路光电隔离电路的作用：可将输入部分与输出部分从“电”上隔离开来，各用一套电源，信号仅通过“光”传递；可以进行电平转换；提高驱动能力。 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 电子设计竞赛.1.二 、 微 机 应 用 系 统 输 入 /输 出 的可 靠 性 设 计2、 光 电 隔 离 电 路 应 用输出AT89S52信号输出电路 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 12V5V 电子设计竞赛.1.二 、 微 机 应 用 系 统 输 入 /输 出 的可 靠 性 设 计2、 光 电 隔 离 电 路 应 用AT89S52信号输出电路一例 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 5V 12VJ负载AC220VJ 电子设计竞赛.1.二 、 微 机 应 用 系 统 的 输 入 /输 出的 可 靠 性 设 计2、 光 电 隔 离 电 路 应 用 AT89S52信号输入电路 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 12V5V THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 电子设计竞赛.1.本 次 讲 座 结 束谢 谢 ！