《機(jī)電一體化》課件

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1、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器定時(shí)計(jì)數(shù)器4.24 典型單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 一 、 單 片 機(jī) 的 硬 件 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn)及 其 最 小 應(yīng) 用 系 統(tǒng)時(shí)鐘程序存儲(chǔ)器片內(nèi)總線CPU I/O口 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.一 、 單 片 機(jī) 的 硬 件 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn)及 其 最 小 應(yīng) 用 系 統(tǒng)目 前 較 流 行 的 單 片 機(jī) 類 型Intel公司的單片機(jī)MCS51系列：8031、8051Atmel公司的單片機(jī)AT89S51、AT89S52（8051核Flash技術(shù)ISP技術(shù)）A

2、VR單片機(jī)（1997、一種RISC精簡(jiǎn)指令集高速8位單片機(jī)）PIC公司的單片機(jī)PIC單片機(jī)是一款很成功的非8051內(nèi)核單片機(jī)Freescale公司的單片機(jī) 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(jì)競(jìng)賽.1.一 、 單 片 機(jī) 的 硬 件 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn)及 其 最 小 應(yīng) 用 系 統(tǒng)1 MCS-51 系 列 單 片 機(jī) 的 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn)表 4.16 INTEL MCS 48、 51、 96系 列 單 片 機(jī) 主 要 參 數(shù)共 40個(gè) 引 腳 ， 其 功 能

3、 可 分 為 三 大 部 分 ：I/O 口線P0、P1、P2、P3 共四個(gè) 8 位口控制口線PSEN、ALE、EA、RESET 電源及時(shí)鐘電源Vcc、Vss；時(shí)鐘XTAL1/XTAL2THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.一 、 單 片 機(jī) 的 硬 件 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn)及 其 最 小 應(yīng) 用 系 統(tǒng)1 MCS-51 系 列 單 片 機(jī) 的 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn)P0口 和 P2口 可 用 于 訪 問(wèn)外部存儲(chǔ)器P0口分時(shí)輸出外部低地址、讀/寫數(shù)據(jù)P2口輸出外部存儲(chǔ)器高位地址P1、P2、P3口的

4、驅(qū)動(dòng)能力為4個(gè)TTL。 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.一 、 單 片 機(jī) 的 硬 件 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn)及 其 最 小 應(yīng) 用 系 統(tǒng)1 MCS-51 系 列 單 片 機(jī) 的 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn)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）IN

5、T1（外部中斷）T0（定時(shí)器0外部輸入）T1（定時(shí)器1外部輸入）WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫脈沖）RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖） 模擬量 （模擬量檢測(cè) 傳感器）單數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器開(kāi)關(guān)量（開(kāi)關(guān)量 光電隔離 片 I/O檢測(cè) 傳感器）步進(jìn)電機(jī)） 光電隔離顯示器伺服驅(qū)（交、直流D/A 鍵盤動(dòng)控制電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.一 、 單 片 機(jī) 的 硬 件 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn)及 其 最 小 應(yīng) 用 系 統(tǒng)2 MCS-51 系 列 單 片 機(jī) 的 最 小 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 及 其 擴(kuò) 展通用外部設(shè)備外部設(shè)備EPROM程序存儲(chǔ)器數(shù)字量 （數(shù)字量 光電隔離檢測(cè) 傳感器）A/D RAMI/O機(jī)開(kāi)關(guān)量（繼電器、控制I/O伺服電機(jī)）圖4.26 單

6、片機(jī)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(jì)競(jìng)賽.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)題 目 ：設(shè)計(jì)一個(gè)具有4位LED數(shù)字顯示，16個(gè)按鍵的單片機(jī)最小系統(tǒng)。分單片機(jī)AT89S52段碼位碼掃描碼鍵值？ 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)共陰管的內(nèi)部接線器 件 選 擇 ： 1

7、、LED數(shù)碼顯示管LED數(shù)碼顯示管分共 陰 和 共 陽(yáng) 兩 種 ： 公 共 端公共端共陽(yáng)管的內(nèi)部接線每 段 驅(qū) 動(dòng) 所 需 電 流 為 2 8 mA THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)普通微型按鍵常開(kāi)，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(shí)，應(yīng)注意接上拉電阻。 4

8、位動(dòng)態(tài)顯示電路THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)部 分 設(shè) 計(jì) 方 案 ： 1、 顯 示每段由P0口的各位驅(qū)動(dòng)，每位由P2口的高4位分別驅(qū)動(dòng)。 P0.8 8R08 5V顯示采用動(dòng)態(tài)顯示方案。 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4R14 T0（9013）4P0口為漏極開(kāi)路的8位準(zhǔn)雙向I/O口。每個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL。（低電平時(shí)約 3.2 mA） 描44鍵盤矩陣 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEER

9、ING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)部 分 設(shè) 計(jì) 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(hào)BB DB EBB7 D7 E7 P2.0DE EE信 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)部 分 設(shè) 計(jì) 方 案 ： 2、 4 4鍵 盤鍵值表0111 1011 11

10、01 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(jì)競(jìng)賽.1.P1 P0單片機(jī)AT89S52P2P3 5V5V XTAL2XTAL15V基 于 AT89S52的 最 小 系

11、統(tǒng) 設(shè) 計(jì)最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) ： 外 圍 電 路 設(shè) 計(jì)復(fù)位電路RSTR3 R4 R5EAC1C02參數(shù)確定：R347R44k7R54k7C015pC110u晶振11.0592M時(shí)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(jì)競(jìng)賽.1.P0P1 P2P3基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) ： 顯 示 電 路 設(shè) 計(jì) 4位動(dòng)態(tài)顯示電路8P0.8 R08 5VP2.7 P2.6 P2.5 P2.4R14 T0（9013）48單片機(jī)AT89S

12、52 4R0300R11k數(shù)碼管為共陽(yáng)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(jì)（1）主程序開(kāi)始初始化：堆棧指針T0為定時(shí)、模式 2TL0、TL1賦初值中斷允許及優(yōu)先級(jí)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(jì)競(jìng)賽.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) ： （ 2） 中 斷 服 務(wù) 子程序 啟

13、動(dòng)T0工作恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)T0中斷入口保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)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(jì)競(jìng)賽.1.基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)D0D1D2D3PTERWEI EQUEQUEQUEQUEQUEQU 20H21H22H23H28H29H最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) ：軟件設(shè)計(jì)：（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 COLL

14、EGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.ORGAJMPORGAJMP 0000HMAIN000BHXIANSHI基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) ：軟 件 設(shè) 計(jì) ： （ 2）設(shè)置中斷向量表；復(fù)位向量；T0中斷向量，顯示定時(shí)；顯示中斷服務(wù)程序 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.ORG 0020HMAIN: MOVMOVMOVMOVMOVMOVMO

15、V 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(jì)最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) ：軟 件 設(shè) 計(jì) ： （ 3）初始化程序段a；初始化堆棧指針；T0為定時(shí)、模式 2；TR00，T0暫不工作；定時(shí)值為 0；裝載值為 0；允許T0中斷；T0為高優(yōu)先級(jí) THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.MOVMOVMOV WEI,D0,D1, #10000000B#02H#00H#00H#08H

16、MOVMOVSETBSETB D2,D3,EATR0基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) ：軟 件 設(shè) 計(jì) ： （ 4）初始化程序段b；位碼初值；顯示緩沖區(qū)初始化；開(kāi)機(jī)顯示2008；開(kāi)系統(tǒng)中斷；啟動(dòng)T0工作 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.LOOP: NOPLJMP LOOP基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) ：軟 件 設(shè) 計(jì) ： （ 5）系統(tǒng)主程序；系統(tǒng)主程序區(qū)；預(yù)留 THE COLLEGE OF MEC

17、HANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.CLRPUSHPUSHSETBCLR ET0PSWACCRS0RS1基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) ：軟 件 設(shè) 計(jì) ： （ 5）動(dòng)態(tài)掃描中斷服務(wù)程序aXIANSHI:；禁止T0中斷；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)；設(shè)置為2號(hào)工作寄存器區(qū) 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.MOVMOVMOVMOVCMOVMOVINCMOVRR MOVJNBMOVMOV DPTR,R0,A,A,P0,P2,PTERA,AWEI,ACC.3,WEI,PTER, #TABPTERR0A+DPTRAW

18、EIWEIAFINISH#10000000B#20HFINISH:THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) ：軟 件 設(shè) 計(jì) ： （ 5）動(dòng)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(jì)競(jìng)賽.1.F

19、INISH: 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(jì)最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) ：軟 件 設(shè) 計(jì) ： （ 5）動(dòng)態(tài)掃描中斷服務(wù)程序c；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)；允許T0中斷；中斷返回；段碼表 基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)部 分 設(shè) 計(jì) 方 案 ：鍵盤接入0123掃描信號(hào)P2.0P2.1 P2.2P2.3 44鍵盤矩陣THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION

20、,FUZHOU UNIVERSITY 5VR24P1 P0單片機(jī)AT89S52P2P3 ?P2.7 P2.6 P2.5 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.R24k7P2.4 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.t基 于 AT89S52的 最 小 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)部 分 設(shè) 計(jì) 方 案 ：鍵盤接入按鍵信號(hào)的特點(diǎn)：V0 20mS 20mS必須考慮信號(hào)前后的抖動(dòng) 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(jì)競(jìng)賽.1.二 、 微 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 輸 入 /輸 出 的可 靠 性 設(shè) 計(jì)輸入/輸出對(duì)硬件電路的要求

21、：能夠可靠的傳遞控制信號(hào)，并能輸入有關(guān)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的狀態(tài)信息；能夠進(jìn)行相應(yīng)的信息轉(zhuǎn)換，以滿足微機(jī)對(duì)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(qiáng)電等 ；具有較強(qiáng)的阻斷干擾信號(hào)進(jìn)入微機(jī)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(jì)競(jìng)賽.1.二 、 微 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 輸 入 /輸 出 的可 靠 性 設(shè) 計(jì)1、 光 電 隔 離 電 路使微機(jī)與強(qiáng)電部件沒(méi)有“電”上的聯(lián)系，阻斷干擾信號(hào)的傳導(dǎo)。5V 12V微機(jī)信號(hào)執(zhí)行系統(tǒng)12V

22、5V去微機(jī) 機(jī)械系統(tǒng)信號(hào)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(jì)競(jìng)賽.1.二 、 微 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 輸 入 /輸 出 的可 靠 性 設(shè) 計(jì)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(dá)林頓輸出晶閘管輸出 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.二 、 微 機(jī) 應(yīng) 用 系

23、統(tǒng) 輸 入 /輸 出 的可 靠 性 設(shè) 計(jì)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(kāi)來(lái)，各用一套電源，信號(hào)僅通過(guò)“光”傳遞；可以進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換；提高驅(qū)動(dòng)能力。 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.二 、 微 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 輸 入 /輸 出 的可 靠 性 設(shè) 計(jì)2、 光 電 隔 離 電 路 應(yīng) 用輸出AT89S52信號(hào)輸出電路 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHO

24、U UNIVERSITY 12V5V 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.二 、 微 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 輸 入 /輸 出 的可 靠 性 設(shè) 計(jì)2、 光 電 隔 離 電 路 應(yīng) 用AT89S52信號(hào)輸出電路一例 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 5V 12VJ負(fù)載AC220VJ 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.1.二 、 微 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 的 輸 入 /輸 出的 可 靠 性 設(shè) 計(jì)2、 光 電 隔 離 電 路 應(yīng) 用 AT89S52信號(hào)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(jì)競(jìng)賽.1.本 次 講 座 結(jié) 束謝 謝 ！