電氣工程綜合實習指導書

河北科技師范學院歐美學院電氣工程實習指導書機電科學與工程系二00 八年七月創(chuàng)精神和實踐力量是對時期高素養(yǎng)人才的根本要求。在相應課程理論及試驗教學的根底上，開設綜合實習。通過本實習不但可以把握根本電氣掌握線路的具體實現(xiàn)方法，低壓電器元件的識別及使用方法，把握電氣掌握線路的安裝與檢修的根本技能；生疏三菱FX系列PLC的相關指令及其編程軟件，最終能夠編制出具有肯定難度的PLC掌握程序，而且把握單片機軟、硬件的綜合調(diào)試方法，嫻熟把握電路原理圖及焊接等技術(shù)，依據(jù)設計選擇元器件參數(shù)；進一步激發(fā)對電培育學生應用電器元件及單片機實現(xiàn)對工業(yè)掌握系統(tǒng)的設計、開發(fā)與調(diào)試的力量。到達最大限度地把握電氣掌握與PLC技術(shù)、微機應用技術(shù)，軟件及接口設計和數(shù)據(jù)采集與處理的技能，培育強弱電結(jié)合、硬軟件結(jié)合的綜合實踐素養(yǎng)的目的。在實踐教學環(huán)節(jié)中需要加強的內(nèi)容準時反響給我們，以利于改進我們的教學工作。一、實習目的學會識別、選擇、使用常用低壓電器，把握典型電氣掌握線路的分析方法；把握電氣掌握線路的安裝與檢修的根本技能，解決在調(diào)試過程中所遇到的各種問題；FX系列PLC的相關指令及其編程軟件，能夠編制出具有肯定難度的PLC掌握程序，解決在調(diào)試過程中所遇到的各種問題；生疏S520變頻器及其應用，了解組態(tài)軟件開發(fā)；事項；通過對系統(tǒng)板的測試，了解系統(tǒng)板的T?作原理及性能，把握元器件及系統(tǒng)故障的排解方法；&通過單片機系統(tǒng)的組裝，調(diào)試以及程序編制、調(diào)試及運行，與理論及試驗的有機結(jié)合和指導教師的補充介紹，使學生把握掌握系統(tǒng)的工作原理、開發(fā)方法和操作方法。9.培育學牛解決實際問題的力量，提高對理論學問的感性生疏。二、實習設備、器件及工具低壓電器套件，三菱FX系列可編程序掌握器，S520變頻器，計算機，單片機開發(fā)系統(tǒng)，萬用表,單片機小系統(tǒng)板套件，必要的焊接、組裝及工具。三、實習時間及場地20238102023955周〔25個有效工作日〕實習地點：工科實訓中心四、進度安排第一局部：電氣掌握〔5天〕布置題目，畫出電氣原路圖、布置圖、接線圖 IX按圖紙進展施工，調(diào)試

3天實習總結(jié)、辯論

1天其次局部：PLC掌握〔7天〕總體規(guī)劃設計及預備 1XPLC編程 1天系統(tǒng)軟、硬件聯(lián)合調(diào)試

4天實習總結(jié)，實習辯論

1天第三局部：單片機系統(tǒng)〔第1組〕〔13天〕

2天 2天 4天系統(tǒng)軟、硬件聯(lián)合調(diào)試

4天實習總結(jié)，實習辯論

1天單片機系統(tǒng)〔2組〕〔13天〕

3X 6天系統(tǒng)軟、硬件聯(lián)合調(diào)試

3天實習總結(jié)，實習辯論

1天五、組織治理1.分組狀況：370352人)。整個實習，在機電科學與工程系主任的領導下，由指導教帥協(xié)同工科實訓中心共同負責組織實施?？儭W生內(nèi)部悖理由各實習小組組長幫助各班級班長、學習委員負責，嚴格按教學標準實施執(zhí)行。六、實習總結(jié)總體要求學生在實習完畢時每人完成專業(yè)實習總結(jié)一份，包括：單等。PLC局部總結(jié)核心局部應包括實習期間編寫的PLC掌握程序及相應的I/O接線圖(所編寫的PLC掌握程序應有必要的注釋)等。單片機系統(tǒng)應包括硬件電路、軟件流程、程序等。對整個實習的收獲與體會、建議。七、成績評定學生在完成規(guī)定的實習內(nèi)容的狀況下，寫出實習總結(jié)，進展演示和辯論。由指導教師依據(jù)各個階段的演示案，無實習成績或?qū)嵙暢煽儾患案裾咝柽M展補修，否則不能畢業(yè)。電氣掌握局部1、實現(xiàn)功能承受繼電■接觸器完成：低壓電器的識別。三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)掌握。并步電動機星-三角降壓起動掌握。三相異步電動機反接制動掌握。三相異步電動機彳亍程掌握。挨次掌握。2、具體要求個功能按自己的設想設置保護、聯(lián)鎖等環(huán)節(jié)，最終進展具體施工、調(diào)試，實現(xiàn)對電機的掌握。以到達熬煉學生的理論與實踐的結(jié)合力量。PLC 掌握局部設計題目〔1輪〕1PLC2臺三相異步電動機，具體要求如電動機均停頓。2用PLC掌握一小車，小車由三相異步電動機拖停頓。3用PLC掌握一臺三相異步電動機，具體要求如⑶要有短路和過載保護。4PLCM拖縱行程開關SQ1、SQ2分別裝在工作臺的原位和終點。要而進或后退過程中可以緊急停車。

9有一皮帶運輸機，分別用電動機Ml、M2、M3帶動，掌握要求如下：按下起動按鈕，先起動最末M3,5S后再依次啟動其它皮帶機。止常運行時，M3、M2、Ml均工作。按下停頓按鈕時，先停頓最前一臺皮帶機Ml,待送料完畢后再依次停頓其它皮帶機。設計題目10使用傳送機將大、小球分類后分別存放。掌握要求如下：左上為原點，按啟動按鈕SB1后，其動作挨次為：下降一吸球〔延時1S〕-上升一右行一下降一釋放〔延時1S〕?左行。其中:LSI：左限位;LS3：上限位；LS4：小球容器；LS5：大球容器；LS2：吸住大球；LSO：吸住小球。留意：機械臂下降時，吸住人球，則LS2接通，然后將大球放到大球容器中。假設吸住小球，則LSO接通，然后將小球放到小球容器中。設計題目11有一工業(yè)用洗衣機，其工作挨次是：〔1〕按啟動按鈕后給水閥開頭給水；〔2〕當水滿到水滿傳感器時就停頓給水〔波輪開頭正轉(zhuǎn)S、然后反轉(zhuǎn)SPLC的外部接線圖，并寫出梯形圖程序。

再正轉(zhuǎn)、……一共轉(zhuǎn)5分鐘

出水閥開頭岀水；5MlM2,要求:〔1〕M］啟動后,M2才能啟動;⑵Ml停頓后，M2延時30秒才能停頓。6PLC對自動售汽水機進展掌握，工作要求：〔1〕1元、2元硬幣，投幣口為LSI,LS2〔2〕當投入的硬幣總值大于等于6元L1亮，此時按下汽水按鈕SB,則汽水口L212秒后自動停頓?！?〕不找錢，7用PLC掌握交通燈,掌握要求：〔1〕東西向:5S-32S-10S。〔2〕南北向：紅10S-5S-3次?2So8設計電鍍生產(chǎn)線PLC掌握系統(tǒng)。掌握要求：〔1〕SQ1、SQ2為行車進退限位開關,SQ3、SQ4為上下限為開關?！?〕SQ3停，行車進至SQ2SQ4,10S,工件升至SQ35S,SQ2FSQ6o

10S后停頓出水，同時聲光報警器報警，叫工作人員來取衣服；〔6〕按停頓按鈕聲光報警器停止，并完畢整個工作過程。設計題目12助于8YV1—YV8完成注翔各工序。假設注塑模在SQ1,SB,YV1、YV3將摸子關SQ2動作后表示摸子關閉完成，此時由YV2、YV8掌握射臺前進，準備射入熱塑料，限位開SQ3動作后表示射臺到位，YV3、YV7動作開頭注1〔〕秒，YV7、YV8動作進展保壓，保壓5YV1、YV7SQ4動作后由YV6執(zhí)行射臺的后退，限位開關SQ5動作后停頓后模完成，YV3、YV5dSQ0工進、頂針終止限位SQ7動作后，YV4、模完成，YV3、YV5dSQ0工進、頂針終止限位SQ7動作后，YV4、YV5使頂針后退，延時頂針后退限位SQ8動作后，動作完畢，完成一個工作循環(huán)，等待下一-次啟動。13SQ1SQ214某冷加工自動線有一鉆孔動力頭，如題圖所示。動力頭的加工過程如下：〔1〕動力頭在原位,加上啟動SB,YV1,動力頭快進；〔2〕動力頭遇到SQ1YV1、YV2,動力頭由〔3動力頭遇到限位開關2后，開頭延時，時間為10秒；〔4〕當延時時間到，接通電YV3,動力頭快退；〔5〕動力頭回原位后，停頓。設計題目〔2輪〕1PLC掌握一臺三相異步電動機，具體要求如2⑴⑶耍有短路和過載保護。2PLC對占動售汽水機進展掌握，工作要求：〔1〕1元、2元硬幣，投幣口為LSI,LS2 〔2〕當投入的硬幣總值大于等于3元時L1亮，此時按下汽水按鈕SB,則汽水口L212秒后自動停頓?！?〕不找錢，不結(jié)余，下一位投幣乂重開頭。3PLCOUT13秒的方IN1為“1”時，PLCOUT1脈沖進展計數(shù)10時，PLC的另一個輸出OUT2為“1”,IN2為“1”后，輸出OUT2復位。4使用傳送機將大、小球分類后分別存放。掌握要求如下：左上為原點，按啟動按鈕SB1后，其動作挨次為：下降?吸球〔延時1S〕?上升?右行?下降?釋放〔延時1S〕?上升?左行。其中:LSI：左限位;LS3±限位；LS4小球容器；LS5：大球容器；LS2：LS0：吸住小球。留意：機械臂下降時，吸住大球，則LS2接通，然后將大球放到大球容器中。假設吸住小

試設計程序，實現(xiàn)如下功能：在按鈕IN1按下VhLEDKLED2>LED3>LED4 、LED5、LED6六個指示燈依據(jù)LED6-LED5-LED4-LED3-LED2-LED1-LED6……的挨次輪番點亮，且每個指示燈點亮的時間為20秒。PLC的外部接線圖，并寫出梯形圖程序。1~61個；設計7?141個。球，則LS0接通，然后將小球放到小球容器中。5某注塑機用于熱塑性材料的成型加工。它借助于8YV1—YV8完成注塑各工序。假設注塑模在SQI,SB,YV1、YV3將摸子關SQ2動作后表示摸子關閉完成，此時由YV2、YV8SQ3動作后表示射臺到位,YV3、YV7動作開頭注塑，10秒，YV7、YV85秒后，YV1、YV7SQ4動作后由YV6執(zhí)行射臺的后退，限位開關SQ5動作后停頓后退,YV2、YV4SQ6動作后開模完成，YV3、YV5nijilt，將塑料件頂出，頂SQ7動作后，YV4、YV5使頂針后退，頂針后退限位SQ8動作后，動作完畢,完成一個工作循環(huán)，等待下一次啟動。6IN1按下后，LED1、LED2、LED3 三個指示燈依據(jù)LED1-LED2-LED3-LED1……的挨次輪番點亮，H.每個指示燈點亮的時間為01沒有4、5、LED6三個指示燈依據(jù)LED4->LED5fLED6-LED4……20秒。71—1—><TOOOTL6TL5TL4紅黃綠

81N1按下示，LED1、LED2、LED3三個指示燈依據(jù)LED1-LED2-LED3-LED1……的挨次輪番點亮，且每個指示燈點亮的時間為01沒有1、2、LED3LED3-LED2->LED1-LED3的挨次輪番顯示，n每個指示燈點亮的時間為40秒。131個；設計4~81個。紅紅-------->紅綠--------——>紅黃10秒 10秒黃紅_

\|/單片機系統(tǒng)局部〔第一組〕第一局部線路焊接線路焊接質(zhì)量的好壞肓接影響到系統(tǒng)的正常工作。焊接收腳之間的短路輕者造成器件損壞，重者造成整個系統(tǒng)的癱瘓；焊接收腳的虛焊或脫焊造成系統(tǒng)不能正常工作，并且檢查起來相當困難。因此，在實習過程小首先要練就過碩的焊接本領，為順當?shù)赝瓿珊罄m(xù)工作打好根底。一、焊接方法焊接時，應右手拿電烙鐵，與線路板之間呈45°角，左手送焊錫絲。由于小系統(tǒng)板承受雙層線路板，因此應適當延長焊接吋間，以便使焊錫能夠到達元件面，但焊接時間也不能過長，以免因溫度過高損壞TC插座。由于承受了IC插座，為保證任何人插接集成電路的正確，IC〔從

的缺口端。并且嚴禁帶電插拔集成電路，安裝時集成電路側(cè)壓入TC座中。拔岀時，應用小改錐或刀片在縱向兩側(cè)倫流撬起，程中如遇集成電路發(fā)熱較嚴峻或供電電壓跌落，應立即關閉電源進展檢查。全部安裝完畢并檢杳通過后即可進入下面的系統(tǒng)測試其次局部89 系列典型單片機構(gòu)造89AT89C51,AT89C2051,AT89C52,AT89S8252 等。一、AT89C51單片機PO.O-P0.7 P2.0-P2.7|po^?s|pISjT]元件面看為其左側(cè)管腳和完畢管腳〔右側(cè)管腳〕，管腳排列為逆時針方向。為避開頻繁插拔造成管腳脫W，TC插座焊接時,應

RAM

nu?器使元件和線路板之間有肯定距離。電阻一般應實行臥式焊接，對于因空間限制而必須承受立式焊接的，

\7MP2 PIMPT1KgM1 TVM.II|??|\尸1 八 ns TH—u Al*.11II*T擾，應將接地端做長線處理，信號端引線盡量要短，同時應避開札I近器件之間引器件傾斜造成短路。焊接挨次上應按從低到高的挨次焊接，即電阻、二

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[pi◎存■?

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DPTR|PI啦動器 z:liuTC插桌-插接件-電容-三級管-按鍵等的挨次焊接。

XTALIHOFXTAL2

mi mPI.O-PL7二、系統(tǒng)檢查系統(tǒng)焊接完畢后不要插入IC芯片，首先進展非加電

2-1AT89C51P3.O-P3.7AT89C518位單片機。片內(nèi)帶有一個4KB 的Flash 可編程、可擦除只讀存儲器o狀態(tài)線路檢査。具體檢查內(nèi)容包括電源極性檢查，接地線o

它承受了CMOSATMEL公司的高密檢杳，連線檢查〔有否短路、開路、虛焊以及錯焊等〕以及與外圍電路連接正確與否等。檢查完畢后，再上電檢查。主要檢查各集成電路供IC插座不應有電壓的管腳是否存在電壓。假設存在非正常電壓或外圍元器件有發(fā)熱現(xiàn)象，應馬上關閉電源，查找故障緣由，待故障排解后再進展檢測。斷電后逐個插入TC芯片并分別進展上電檢查，肓至全部安裝完畢。在安裝過程中要留意集成電路的安裝方向，應使缺口或凹點〔1〕IC插座

〔NURAM〕技術(shù)，而且其輸出引腳和指MSC一51Flash存儲器允許在系統(tǒng)內(nèi)改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲器編程器來編程。因此AT89C51是一種功能強、敏捷性高，且價格合理的單片機，可便利地應用在各種掌握領域。1、主要性能4KBFlash〔1000次的寫入/擦除〕；全靜態(tài)工作：0Hz24MHz；3級程序存儲器保密；128*8RAM；32條可I/O線;2個16位定時器/計數(shù)器;6個中斷源；可編程串行通道；片內(nèi)時鐘振蕩器。另外，AT89C51是用靜態(tài)規(guī)律來設計的，其工作頻0H乙并供給兩種町用軟件來選擇的省電方式一空閑方式和掉電方式。在空閑方式中，CPU停頓工作，而RAM、定時器/在掉電方式中，片內(nèi)振蕩器停頓工作，由于時鐘被“凍結(jié)”.使一切功能都暫停，故只保存片內(nèi)RAM中的內(nèi)容，2、引腳功能說明主電源引腳①Vcc：電源端。②GND：接地端。外接晶體引腳①XTAL1：它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放人器的輸入端。當承受外部振蕩器時，該引腳接收振蕩器的信號，即把此信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：接外部晶體的另一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是上述振蕩器的反相放大器的輸岀端。承受外部振蕩器時，此引腳應懸浮不連接。掌握或與其他電源復用引腳?RST：上消滅兩個機器周期的高電平將使單片機復位。o「(Kw)9ndn)

SEHDOALE操作。該位證數(shù)后，MOVXMOVC指令期間,ALE才會被激片機執(zhí)行外部程序時，ALE位無效。③PSEN：程序存儲允許〔PSEN〕輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。當AT89C51由外部程序存儲器取指令〔或常數(shù)〕時，每個機器周期兩次再完完有效〔即輸出2個脈沖〕。但在此期間內(nèi)，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的還完完信號將不消滅。④EA/VPP：CPU只訪問外部程序存儲器〔地址為0000H—FFFFH〕,則丑端必需保持低電平〔GND端〕。然而要留意的是，假設保密LB1被編程，復位時在內(nèi)部會鎖存云端的狀態(tài)。E4端保持高電平〔Vcc端〕時，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的程序。Hash12V的Vpp〔12V編程〕?！?〕輸入/P0.0?P0.7,P1.0?P1.7,P2.0?P2.7P3.0?P3.7①P0端口〔P0.0?P0.7〕：P0 是一個8位漏極nod

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開路型雙向I/O端口。作為輸出口用時，每位能以吸取電dn< n-(? 二 ?dnO60CL9EZ

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8TTL1吋，又可作高阻抗輸入端用。的地址〔8位〕/數(shù)據(jù)總線，在訪問期間激活了內(nèi)部的uuuuuuu uu

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上拉電阻。O—CNE寸S9 二dddddddd

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Flash編程時，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗uu suu ?u圖2-2AT89C51/LV51 的引腳構(gòu)造②ALE/PROG:當訪問外部存儲器時，ALE〔地址鎖存允許〕使不訪問外部存儲器，ALE端仍以不變的頻率〔此頻率1/6〕周期性地消滅正脈沖信號。因ALE脈沖。Flash存儲器編程期間，該引腳述用于輸入編程脈沖〔PROG〕0如杲需要的話，通過對專用存放器〔SFR〕區(qū)中

程序時，則輸出指令字節(jié)。驗證時，要求外接上拉電阻。②P］〔P10Pl.7〕：P1是一個帶有內(nèi)部上81/O端口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動〔吸取或輸出電流方式〕4TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P1作輸入口使用時，由于有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流〔IJL〕°在對h1接收低8位地址。③P2〔P2.0?P2.7〕：P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0 端口。P2的輸出緩沖器可駟動〔吸取或輸出電流方式〕4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。只作輸入口使用時，由于有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流〔IIL〕O在訪問外部程序存儲器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器〔MOVX@DPTR指令〕時，P2送出8位地8〔如執(zhí)行MOVX@RI指令〕時,P2口引腳上的內(nèi)容〔就是專用存放器〔SFR〕P2存放器的內(nèi)容〕,在整個訪問期間不會轉(zhuǎn)變。Flash編程和程序校驗期間，P2也接收鬲位地址和一?些掌握信號。④P3端口〔P3.0?P3.7〕：P3 是一個帶內(nèi)部上拉8I/O端口。P3的輸個緩沖器J驅(qū)動〔吸取或輸出電流方式〕4TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P3作輸入口使用吋，由于有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流〔IIL〕OAT89C51中，P3端口還用于一些復用功能。Flash編程或程序校驗時，P3述接收一些控制信號。

P1.2?P1.7供給內(nèi)部上拉電阻。P1.0P1.1要求外部上o拉電阻。P1.0P1.1還分別作為片內(nèi)周密模擬比較辭的同相輸入〔AIN0〕和反相輸入〔AIN1〕Pl口輸出緩沖器o20mA電流，并能直接驅(qū)動LEDP1口引腳寫入“1”時，可用作輸入端。當引腳P1.2?P1.7用作輸入端并被外部拉低時,將因內(nèi)部的上拉電阻而輸出電流〔IlL〕。P1Hash編程和程序校驗期間接收代碼數(shù)據(jù)。2-1P3各端口引腳與復用功能表端口引腳復用功能F3.0端口引腳復用功能F3.0P3.2RXIMmTXIM串行輸出口〕INTO〔0〉U3.3INTKDF3.4TO〔0的外部輸入〉T1〔定時艇1的外部輸人〉P3.6WR〔外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通〉P3.7｝1h存儲器；128RAM：151/0引線；216位定時器/計52級中斷構(gòu)造；1個全雙工串行口；1個周密模擬比鮫器以及片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。此外，AT89C20510頻率的靜態(tài)規(guī)律操作設計的，并支持兩種可選的軟件節(jié)電工作方式?？臻e方式停頓CPUT作，但允許RAM、定時器/計數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)連續(xù)工作。掉電方式保存RAM1、主要性能和SB可重編程h存儲器；耐久性:1000次寫/擦除；2.7?6V的操作范ffl;全靜態(tài)操作：〔〕HZ?24MH2級加密程序存儲器；128*8內(nèi)RAM；15I/O引線;216位定時器/計數(shù)器;6個中斷源;可編程串行UART通道；直接LED驅(qū)動輸2、引腳功能說明Vcc：電源端。GND：接地端。P1口：P1口是一8位雙向I/O口。引腳

2-3AT89C2051構(gòu)造框圖P3口:P3口的P3.0?P3.5,P3.7 是帶有內(nèi)7I/O引腳。P3.6用于固定輸入片I/O引腳而不行訪問。P320niA電P3口引腳寫入“1”入端時，被外部拉低的P3口引腳將用上拉電阻而輸出電流〔〔IIL〕OP3AT89C2051的各種功能。P3Flash存儲器編程和程序校驗的掌握信號。RST：復位輸入。RST—旦變成高電平,全部的I/O引腳就復位到“1”。當振蕩器正在運行時，持續(xù)給RST引腳兩個機器周期的高電平便可完成復位。每一個機器周期需12個振蕩器或時鐘周期。XTAL1：作為振蕩器反相放大器的輸入和內(nèi)部吋鐘發(fā)牛器的輸入。XTAL2：作為振蕩器反相放人器的輸出?？谝δ躊3.0RXD〔串行轅入端口〕口引腐功能P3.0RXD〔串行轅入端口〕P3.1TXD〔申行輸岀?JU〕P3.2INT0〔0〕P3.3INT1〔1〕P3.4TO〔0外部輸入〉P3.53V3P1.7T11外部輸人〕fCPDIP/SOIC

圖2-5 AT89C52的構(gòu)造框圖四、AT89S8252單片機MCS-51產(chǎn)甜兼容；8KB片內(nèi)可向下裝載重編程的Flash存儲器;SPI串行口用于編程向下裝載;Flash存儲器可寫/擦0,可寫/擦0次；全靜態(tài)操作：0Hz?24MHz：3256RAM；32條可編程I/O線；316位定吋器/計數(shù)器；9UART串行口；SPI串行A*2-4P1中復用的引腳引陽 復用功能RSTC□□

Pl.6Pl.53P.4

P1.0 T2C定時器/2的外部計數(shù)輸人〕P3.0CUP.3

P).1 T2EXC定時器/2捕獲觸發(fā)和雙向掌握〉」P3CAL2C」XTAL1

□pj9□PlJ(AINl)□

Pl.5 MOSKF在系統(tǒng)編樓〕Pl.6 M1S〔〕〔用于在系統(tǒng)編程〕(IW)(!NTT)P3.3JP3.7GNDC 圖 構(gòu)造GNDC 圖 構(gòu)造匚2-4AT89C2051MCS-518KMCS-518KFlash內(nèi)部程/擦10000MHz-24MHz；三級程序存儲器加密；256字節(jié)內(nèi)部RAM；32根可編程I/O線；316位定時器/計數(shù)器；8個中斷源；可編程nnnnnnnnnnnnnnnnn門口門O6009STTCeMO60CZ9Scc?Ufcemecmmccezz eer*iCM〉_dS986此外，P1.0P1.1述可分別作為定時器/計數(shù)2

Pl.7 SCK〔用亍在系統(tǒng)編稈〕O—ZC寸S90<<<<<<<< oyO—CMC寸S9ZN呵旨L9sncj—o

<<<<<<<<〔P1.0/1.1〔P1.1/T2EX〕,見8-12-3P1.0、P1.1替換功能表PJ.0PJ.0P1.1U換功能T2〔外部計散脈沖紡人隹定時器/2〕?時鐘輸T2EX〔定時器/2埔獲/噫裝栽觸發(fā)和方⑶掌握〕出°<ss<8<?§a

1莊?2-6AT8958252的引腳構(gòu)造第三局部設計與調(diào)試從培育學生的創(chuàng)精神和實踐力量動身，將單片機、生自己制作。在制作過程中，學生不但可以把握軟、硬件的綜合調(diào)試方法，而且可以嫻熟把握電路原理圖及焊接等技術(shù)；使學生對單片靈巧能性產(chǎn)綸猛烈的欲望。一、設計noodnE

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1、實現(xiàn)功能rodn

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核心承受AT89C51〔或AT89C2051〕完成：兩位數(shù)碼顯示及按鍵功能。Qzo■〔Qzo■〔3〕數(shù)。頻率計：可以測定外部振蕩器的頻率，并能自動跟蹤顯示。循環(huán)燈：挨次點亮一組彩燈并循環(huán)。樂曲演奏：通過編程將樂譜輸入單片機，由外接揚聲器奏出動聽動聽的音樂。8PC機串行通訊,共享PC機的資源。電子鐘〔擴大數(shù)碼管〕。擴展8155〔或8279〕,實現(xiàn)鍵盤顯示等功能〔AT89C51〕。A/D采集〔RC0809芯片〕。D/A輸出波形〔0832芯片〕。步進電機掌握。2、具體要求〔1〕根本檔包括:功能〔1〕和〔2〕,功能〔3〕?中之一。捉高檔除根本檔外，還包括〔9〕?〔13〕中之一。高檔除中檔外，必需包括〔11〕〔12〕中么一。同時采集數(shù)據(jù)〔單通道〕進展數(shù)字濾波，并按肯定的數(shù)學模型利用浮點運算等子程序進展線性化及標度變換，最終顯示測量結(jié)果。附加檔：利用必要的元器件和電路，白主開發(fā)實際的小型應用系統(tǒng)，并能穩(wěn)定運行。對于此檔應由學生捉出實際方案以及擬實行的技術(shù)路線，經(jīng)實習指導教師集體審核通過前方準予實就，此檔工作量及內(nèi)容原則上不應低于中檔要求。以上各項內(nèi)容，均由學生依據(jù)碩件電路，對每一個FLASH程序存儲器中，以到達熬煉學生的編程能力，開發(fā)學生的制造思維。二、局部設計參考1、局部總體框圖2、模塊電路及軟件設計〔1〕LED顯示模塊LEDMCS-51II的

工作方式為0時，可以外接串人并出的移位存放器來擴展I/O口。本系統(tǒng)承受了三片8位的串入并出移位存放器74LS164LED顯示接口。零時刻，故74LS164的徐端直接接高電平，以避開外部對顯示數(shù)據(jù)的十擾。圖中由單片機的P1.0作為存放器移位脈沖輸出端，P1.1作為數(shù)據(jù)輸出端,其硬件原理圖如圖2所示。軟件設計軟件功能：復位后循環(huán)顯示字符“OK”,LED LED并附冇提示選擇菜單“P—”的閃耀提示。當冇按鍵輸入選擇時，顯示器顯示選擇工程的標題指示，女U：選擇音樂s〔Song的編寫〕。由于碩件電路是用單片機兩根用戶口線P1.6和P1.7件設計中,必需用軟件產(chǎn)生移位時鐘脈沖，并把數(shù)據(jù)逐位送到330鍵盤模塊其硬件原理圖如圖4所示。+5VP3.2P3.3P1.2PI.3P3.2、P3.3用于鍵盤行線輸入口。Pl.2、P1.3作為鍵盤矩陣的列線。在無鍵按下時，P3.2P3.3該鍵所對應的行線和列線短路，就會在P3.2、P3.3其中生鍵碼等一系列問題，都由軟件來解決。假設要擴展更多的鍵，既可以擴展行線也可以增加74LS164o可以依據(jù)自己的實際狀況擴展按鍵的個數(shù)。〔3〕循環(huán)燈，交通燈掌握模塊碩件電路的設計為了避開整個系統(tǒng)中電路重復，循環(huán)燈和交通燈掌握共用六個三種顏色的發(fā)光二極管來完成演示，P1.4作為脈沖供給端，P1.5為數(shù)據(jù)端擴展了一片74LS164來實現(xiàn)電路的功能，電路硬件原理圖如圖6所示。

機的P3.7引腳接件〔如壓電蜂鳴器等〕。動頻率的不同，Vcc CRATC205174LS164?4 CLK

0123456Qo”o*紅1Q 5V1Pl?5 ⑥2軟件設計QQ74LS164的六個輸出瑞掌握六個發(fā)光二極管。由此在程序中先送出“FEH”，“0”移至笫二位點〔開頭〕［fR6|8-R8-R7Y關閉定時器

其發(fā)出的聲音音調(diào)也就不同。而聲音都是由物體振動產(chǎn)牛的，物體振音樂是有規(guī)律的振動，且每個音符都有具固定的頻率。例如：C調(diào)中音“1”，f=524H乙依據(jù)每個音符〔樂曲演奏程序入口〕T1方式1開中斷訂査定時值255秒時，通行方向的綠為東西向禁行,南北向通行,即東西向紅燈點亮,南北向綠燈點亮，倒計時7。亍、Z的信號周期，即定時器的定時初值。讓單片機工作在定時方式下，通過定時產(chǎn)生不同頻率的方波，由

P3.7放在單片機的存儲器中，程產(chǎn)牛方波的周期和方波的持續(xù)時間〔即延遲時間〕延遲時間一到，再查下一個音符的定時常數(shù)和延時常llllo由于頻率輸出為連續(xù)的方波，所以需計算每個咅符對應的半個周期的定時值，這關系到單片機的系統(tǒng)時鐘的頻率，本系統(tǒng)承受的晶振為fosc=6MHz。設置T1為定時器工作方式時，則可由如下公式計算出其定時初值：t=2,6-〔/2〕*103現(xiàn)將C于附表。其它各調(diào)音符的頻率與其成倍數(shù)關系，可以自己換算。附表C調(diào)音符12345671頻率〔Hz〕5245886606987848809881048半周期〔ms〕0.950.850.760.720.640.570.510.48定時值FE25FE57FE84FE98FECOFEE3FFO1FF10演奏中節(jié)拍的掌握可通過調(diào)用延時程序來實現(xiàn)，以800ms200ms的延時程序，然麻依據(jù)所需拍數(shù)調(diào)用幾次該延時程序即可，8是音樂演奏流程圖。在電了琴演奏程序設計屮，應先把某一音調(diào)屮的音符所對?應的定吋值存放在固定的地址單元，當程序推斷到有琴鍵按卜”時，即可以依據(jù)被按卜?的音符進展杳表得到定時器的定時值，從而發(fā)出對應咅符的周期，發(fā)音的長短主要由操作者按鍵的時間來打算。假設你是一位電子琴演奏家，你就對以在此系統(tǒng)上演奏出你所害歡的樂曲。頻率計模塊率振蕩電路作為被測信號輸入端，輸出承受顯示電路模塊NE555定時器接成的多諧振蕩器。軟件設計頻率計數(shù)由單片機的定時/T0作為計數(shù)器實現(xiàn)計數(shù)，T1作為定時器實現(xiàn)延時。其流程圖見圖9o通訊模塊PC機的通PC機資源共亨。在設計該系統(tǒng)與PC進展串行II電路時，必需充分考慮到邏輯電平的匹配、驅(qū)動力量的匹配以及其它電氣特性。一般PC機都配有標準的RS-232接口，為了提高抗干擾力量，這種接回承受了EIA〔美國電子工業(yè)協(xié)會〕電平標準。KUMCS-51系列單片機的串行口輸人、輸出均為TTLPC機通訊時必須經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換。MAX232CPEEIATTL10為該模塊的硬件電路原理圖。

IIIIII|T{oJttjKto位位 |停頓位龍但枚股位的或軟件設計在預備進展單片機打PC機通訊吋，兩及各自的工作方式。按RS-232C標準，數(shù)據(jù)傳送格式如11所示。511是10位為一幀的界步串行通信方式，包括1個起始位,8個數(shù)據(jù)位和1個停頓位。該方式的數(shù)據(jù)發(fā)送是山寫發(fā)送存放〔SBUF〕指令開頭，隨后在串行口由硬件自動參加起始位和停頓位，構(gòu)成一個完整的幀格式，然后在移位脈沖的TxD端串行輸。-幀數(shù)據(jù)發(fā)送完后，使TxD 輸出線上維持“1”狀態(tài),并將SCON奇存器的中斷標志位T1置1,通知CPU可以發(fā)送卜一幀數(shù)據(jù)。接收數(shù)據(jù)時，SCON的REN位應由軟件置位使其處于允許接收狀態(tài)。在此前提下串行目采樣RxD腳，當采樣到從I到0的跳變時，就認定是接收到了起始位。隨后，在移位脈沖的掌握MCS下，把接收到的數(shù)據(jù)移入接收存放器之屮，肓到停頓位到8SBUF中，并置位小斷標志RI,向CPUCPUSBUF取走數(shù)據(jù)。1的波特率是可變的，其波特率由定時器TITI作為波特率發(fā)生器使用時，通常選定時器工作方式2,以避開重裝定時初值，

+5VJIJL

P3.7

IKP3.7P1.012o(7)RCA/D轉(zhuǎn)換3、運算方法

BIT3A=0加

267K 2nFA. FSDT三字節(jié)浮點數(shù)規(guī)格化三字節(jié)浮點數(shù)形式：數(shù)符階符階碼尾數(shù)(高)尾數(shù)(低)階碼相等，通常是小階對齊大階，對階碼小的浮點數(shù)進展右規(guī)操作，對于運算結(jié)果，進展左規(guī)操作，使之轉(zhuǎn)化為規(guī)格化浮點數(shù)。FSDT子程序?qū)澑↑c數(shù)進展主規(guī)格或右規(guī)操作，其功能為：入口時：CY0,F0=0,R6(階)R2R3進展右規(guī)

3A=1減R6R2R3R7R4R5-R4R2R3FABP于程序使用人、幣?1?7038H、39H、3AH.FSDT子程序。DMUL三字節(jié)原碼小數(shù)乘法將(R4R5)和(R2R3)屮的雙字節(jié)純小數(shù)相乘，結(jié)果送到R2R3R7木了程序使用累加器A、存放器B、R2、R3、R4、R5、R6、R7F0。FMLD三字節(jié)浮點取數(shù)子程序RO、R1指向二個浮點數(shù)的階碼字節(jié)。(RO)(R0+1)(RO+2)-R6R2R3(Rl)(Rl+1)(Rl+2)-R7R4R5 RO、R1值不變，R6R2R3,R7R4R5FMLDA,R0?R7。FADD三字節(jié)浮點數(shù)加法RO,R1(R0):同上(R0+1)(R0+2)+(R1):(Rl+1)(R1+2)~R4R2R3RO,R1值不變，R4R2R3E.FSUB字節(jié)浮ROR1指出二個浮點數(shù)階碼字節(jié)(RO)(R0+1)(R0+2)—(Rl)(Rl+1)(R1+2)R4R2 一位的操作，右移輸入位為BTT39H：CY=0,FO=1,R7(階)R4R5進展右規(guī)一位的操BIT39H：CY=1,R6(階)R2R3進展左規(guī)格化,第一?次FOoA、CY、F0,RO—R7,BTT39H等。B. FABP三字節(jié)浮點數(shù)加減法

RO,R1值不變，R4R2R3為結(jié)果FSTR三字節(jié)存數(shù)了程序入口：R4R2R3-*(Rl)(Rl+1)(R1+2) 出口：R1值不變FMULRO,R1(RO)(R0+1)(RO+2)X(Rl)(Rl+1) (Rl+2)=R4R2R3出口:R4R2R3RO,R］RAM的內(nèi)容。FMULA,F0,存放器R0?R7,B32H,FMLD,FSDTDDIV三字節(jié)原碼小數(shù)除法子程序?qū)?R2R3)中雙字節(jié)定點小數(shù)除以(R4R5中雙字節(jié)R2R3。DDIVA,B,R0-R7,標志EO,CY等。FDIV三字節(jié)浮節(jié)浮點除法了程序(RO)(RO+1)(R0+2)4-(Rl)(Rl+1)(R1+2)=R42R3將(R0)指向的內(nèi)部RAM中的浮點數(shù)除以(R1)指向的RAMR4R2R3R0,R1和內(nèi)RAM中的操作數(shù)內(nèi)容。FDIVTA,B,R0?R7,標志FO,CY38H,39H,FMLD,FSDT等子程序。EHTD三字節(jié)浮點數(shù)二翻十入口：(RO)(R0+1)(R0+2):(R1):(R1)(R1+2)(R1+3)(R1+4)(R1+5)(R1+6)十進制階碼最同位最高位最高位最高位iWj位BCD碼。INTF16位二進數(shù)變?yōu)槿止?jié)浮點數(shù)入口：3CH,R2,R3,R4R6,R2,R3BIT3CH(數(shù)符)R2R3中的整數(shù)轉(zhuǎn)換成三字節(jié)浮點數(shù)送(R4)RAM單元中，INTF子程序使用累加A,Rl,R2,R3,R6,FSDT,FSTR了程序。IDTB四位十進制數(shù)變?yōu)槎M制數(shù)BCDAl,A2,A3,A440H?43H單元,二R3R4中,IDRB承受的計算公式為：A=a3*103+a2*102+a!*1Ol+ao*10°/^子程序使用A,B,RO,R2,R3,R4 。FBTF二進制數(shù)變?yōu)槿止?jié)浮點數(shù)11FLOUT存數(shù)程序入口：R4,R2,R3,RO,R4,R2R3-(RO)(R0+1)(R0+2)出口：(RO)(RO+1)(R0+2)FDTB十進制數(shù)變?yōu)槿止?jié)浮點數(shù)Q.DAVG|/q 取一數(shù)字濾波子程序DAVG4值和最小值，然后取剩下兩個數(shù)據(jù)的平均值送到R6、R7中。

174LS164VccQHQGQFQERDCP第四局部附錄H：高電平。X：凹凸電平均可(包括跳變)。QAO>QBO…QHO:分別為輸出端Q\、QB…QH在指明的Z前的電平。QAO.QBn-Qcn：分別為存放器位Q\、QB-QG在吋鐘最近從低到高跳變之前的電平。CP：時鐘脈沖。f跳變，移位操作有效。兀:異步去除端。低電平，輸出被去除，與時鐘無關。電源電壓參考值：TTL極限值+7V—般使用+5V。CMOS極限值+20V,一般使用+15V。A、B：門控串行輸入端。當兩個輸入端的任何一個西匚西匚1WR1CZ2AGND匚3D”匚 4DACD“匚508300831DH60832LSBDI?匚7VBKF匸8Rfb匚9DGND1020nvoc19ZJILE18Z3WRi17OXTOR16ZJDI<15PDis1413Die13Z)DITMSB12UlOUTt11ZJlOUTl個時鐘脈沖從低到高跳變時，輸出移位，態(tài)。態(tài)。功能表1RQ輸人輸出RLe734Z!SL233ZJSLiCPUDO-D7-MiRLO-Rb7ISHIFTCNTL/STB去除時鐘串行RDCPcQA_LLxxHALxxLlHLL???I.HHHHLQm4SQAA?????Q.4RL7C觴匚碩匚10Do匚Di12?、DT匚DaC14D4匸15Dn(Z16D8匚17D7匚18GND匚1920832SLo<Qu???Q<ft279WKcsAO—xAxBX31ZlOUTDo30Z3OUTB129Z1OUTB228Z3OUTD3RESETCLK27ZJOJJT.AnOUTAO-OUTA3OUTRO-OUTB3??????26ZJOUTA 125OUT