項(xiàng)目九《設(shè)備自動(dòng)控制》教案

山東交通職業(yè)學(xué)院《設(shè)備自動(dòng)控制》教案專(zhuān)業(yè)：材料成型與控制技術(shù)教學(xué)課題項(xiàng)目九制作數(shù)字電壓表任務(wù)一認(rèn)識(shí)A/D轉(zhuǎn)換電路學(xué)時(shí)2教學(xué)目的及要求了解ADC0809芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；掌握ADC0809芯片的引腳功能及工作過(guò)程。教學(xué)重點(diǎn)系統(tǒng)擴(kuò)展的方法，ADC0809芯片的引腳功能及工作過(guò)程解決措施利用實(shí)物的講解，使學(xué)生更深入更形象的了解和掌握點(diǎn)陣顯示模塊。教學(xué)難點(diǎn)系統(tǒng)擴(kuò)展的方法解決措施利用仿真實(shí)例，使學(xué)生形象的了解和掌握單片機(jī)。教具及參考資料《單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目教程》課型單一型板書(shū)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法及手段時(shí)間分配[導(dǎo)入新課]：A/D轉(zhuǎn)換電路是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的重要部件。它負(fù)責(zé)接收現(xiàn)場(chǎng)的模擬信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為單片機(jī)能夠處理的數(shù)字信號(hào)。[講授內(nèi)容]：基本知識(shí)一、A/D轉(zhuǎn)換電路簡(jiǎn)介A/D轉(zhuǎn)換電路能夠?qū)⒛M信號(hào)轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。根據(jù)轉(zhuǎn)換原理，可以分為逐次逼近式、雙積分式、計(jì)數(shù)器式和并行式，使用較多的是逐次逼近式。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度高，且價(jià)格低，通常使用的逐次逼近式典型A/D轉(zhuǎn)換器芯片是ADC0809。A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)（1）分辨率：分辨率通常用數(shù)字量的位數(shù)表示，如8位A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率就是8位，或者說(shuō)分辨率為滿刻度的1/28＝1/256。分辨率越高，對(duì)于輸入量微小變化的反應(yīng)越靈敏。（2）量程：即A/D轉(zhuǎn)換器所能轉(zhuǎn)換的電壓范圍，如5V，10V。（3）轉(zhuǎn)換精度：指的是實(shí)際的A/D轉(zhuǎn)換器與理想的A/D轉(zhuǎn)換器在量化值上的差值。（4）轉(zhuǎn)換時(shí)間：是指A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換一次所用的時(shí)間。其倒數(shù)是轉(zhuǎn)換速率。（5）溫度系數(shù)：是指A/D轉(zhuǎn)換器受環(huán)境溫度影響的程度?！阌铆h(huán)境溫度變化l℃所產(chǎn)生的相對(duì)誤差來(lái)作為指標(biāo)。二、A/D轉(zhuǎn)換集成電路ADC0809簡(jiǎn)介1.ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)由8路模擬開(kāi)關(guān)及地址鎖存與譯碼器，8路A/D轉(zhuǎn)換器，三態(tài)輸出鎖存器組成。ADC0809通道選擇表2.ADC0809的引腳及功能ADC0809芯片采用雙列直插式封裝，共有28引腳3.ADC0809的工作過(guò)程（1）首先確定A、B、C三位地址，從而選擇模擬信號(hào)由哪一路輸入；（2）ALE端接受正脈沖信號(hào)，使該路模擬信號(hào)經(jīng)進(jìn)入比較器的輸入端；（3）START端接受正脈沖信號(hào)，START的上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換；（4）EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。（5）A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束。此時(shí)，數(shù)據(jù)已保存到8位三態(tài)輸出鎖存器中。CPU可以通過(guò)使OE信號(hào)為高電平，打開(kāi)ADC0809三態(tài)輸出，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量送至CPU。二、系統(tǒng)擴(kuò)展MCS-51系列單片機(jī)片內(nèi)的硬件電路已構(gòu)成具有基本形式的微機(jī)系統(tǒng),對(duì)于簡(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)合，其最小應(yīng)用系統(tǒng)就能滿足用戶(hù)要求；對(duì)于較復(fù)雜的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合，由于單片機(jī)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量、I／O接口的數(shù)量等資源有限，不能滿足用戶(hù)的要求，必須在片外做相應(yīng)的擴(kuò)展。系統(tǒng)擴(kuò)展的任務(wù)實(shí)際上是用三組總線（數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB、控制總線CB）將外部的芯片或電路與CPU連接起來(lái)構(gòu)成一個(gè)整體。1.系統(tǒng)總線及總線結(jié)構(gòu)（1）數(shù)據(jù)總線（8位）：P0口提供8位數(shù)據(jù)線。（2）地址總線（16位）：P0口提供低8位地址，P2口提供高8位地址。P0口既是數(shù)據(jù)線又是地址線，數(shù)據(jù)、地址分時(shí)復(fù)用，所以需要外加地址鎖存器鎖存低8位地址。（3）控制總線：4條。ALE為地址鎖存信號(hào)，連接鎖存器的控制腳；為片外程序存儲(chǔ)器讀控制信號(hào)，連接片外程序存儲(chǔ)器的腳；三、外設(shè)的編址為了區(qū)分不同的外設(shè)，在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)需要對(duì)每一個(gè)外設(shè)進(jìn)行統(tǒng)一編址。芯片擴(kuò)展之后，可以用地址表來(lái)分析外設(shè)的地址。地址表的第1行是CPU的所有地址線，第2行是外設(shè)所對(duì)應(yīng)的地址線（外設(shè)的地址線不一定有16根）；第3行是地址線的具體取值，根據(jù)電路的連接情況取“0”或者取“1”，對(duì)于沒(méi)有連接的地址線可以取“0”，也可以取“1”，這時(shí)記為“×”。為便于計(jì)算，常常將“×”全部取“1”。在表7-2中，所形成的地址是：FCDAH。四、A/D電路接口演示法討論法講授法講授法實(shí)際操作10分鐘25分鐘20分鐘35分鐘鞏固練習(xí)及作業(yè)布置課后練習(xí)題4、5題教學(xué)后記加深指令的理解、學(xué)習(xí)系統(tǒng)擴(kuò)展的方法教學(xué)課題任務(wù)二制作數(shù)字電壓表學(xué)時(shí)2教學(xué)目的及要求學(xué)習(xí)單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的方法；掌握ADC0809與單片機(jī)的接口電路。教學(xué)重點(diǎn)ADC0809與單片機(jī)的接口電路，相應(yīng)程序的編寫(xiě)解決措施利用實(shí)物的講解，使學(xué)生更深入更形象的了解和掌握單片機(jī)。教學(xué)難點(diǎn)軟件調(diào)試及編譯程序解決措施利用仿真實(shí)例，使學(xué)生更深入更形象的了解和掌握單片機(jī)。教具及參考資料《單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目教程》課型單一型板書(shū)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法及手段時(shí)間分配[導(dǎo)入新課]：數(shù)字電壓表（數(shù)字面板表）是當(dāng)前電工、電子、儀器、儀表和測(cè)量領(lǐng)域大量使用的一種基本測(cè)量工具，本項(xiàng)目將帶領(lǐng)大家一起制作一款簡(jiǎn)單的數(shù)字電壓表。[講授內(nèi)容]：ADC0809與單片機(jī)連接時(shí)需要解決好兩個(gè)問(wèn)題：1.8路模擬信號(hào)的通道選擇及啟動(dòng)轉(zhuǎn)換ADC0809的模擬通道地址線A、B、C分別接系統(tǒng)地址鎖存器提供的低3位地址，只要將3位地址寫(xiě)入ADC0809中，就可以實(shí)現(xiàn)模擬通道的選擇?？诘刂酚蒔2.7確定，以作為寫(xiě)選通信號(hào)。2.轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送A/D轉(zhuǎn)換從啟動(dòng)到轉(zhuǎn)換完成需要一定的時(shí)間，在此期間，CPU須等待轉(zhuǎn)換完成后才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。因此，數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問(wèn)題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換的完成，通?？刹捎醚訒r(shí)、查詢(xún)和中斷方式，直到EOC=1。不管使用哪種方式，一旦確認(rèn)轉(zhuǎn)換結(jié)束，便可以通過(guò)指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。所用的指令為MOVX讀指令，其過(guò)程如下：MOVDPTR,#07FF8H；送入通道0的地址MOVXA,@DPTR；將轉(zhuǎn)換結(jié)果送入AADC0809與MCS-51單片機(jī)的簡(jiǎn)單連接圖由于ADC0809的地址線只有A、B、C三根，而P2口所提供的地址是不需要鎖存的，所以在與CPU連接時(shí)也可以不使用鎖存器，而將ADC0809的地址線連接在P2口上。二、相關(guān)指令本項(xiàng)目相關(guān)指令主要有：MOVX、MUL、SUBB1.數(shù)據(jù)傳送指令MOVXMOVX指令用于單片機(jī)與外部RAM或外設(shè)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的指令，共有4種格式：MOVXA,@Ri;將以Ri中的數(shù)為地址的外部RAM中的數(shù)據(jù)送至累加器AMOVXa,@DPTR;將以DPRT中的數(shù)為地址的外部RAM中的數(shù)據(jù)送至累加器AMOVX@Ri,A;將A中的數(shù)據(jù)送到以Ri中的數(shù)為地址的外部RAM中MOVX@DPTR,A;將A中的數(shù)據(jù)送到以DPTR中的數(shù)為地址的外部RAM中說(shuō)明：（1）對(duì)外部RAM及外設(shè)的訪問(wèn)只能通過(guò)累加器A（2）對(duì)外部RAM及外設(shè)的訪問(wèn)以Ri或DPTR作為間接地址傳送（3）MOVX相當(dāng)于單片機(jī)的I/O指令例1：已知（A）=15H，執(zhí)行指令：MOVDPTR，#2017H；MOVX@DPTR,A執(zhí)行結(jié)果：（2017H）＝15H例2：已知（R0）=30H，（A）=16H，執(zhí)行指令：MOVP2，#22H；MOVX@R0，A執(zhí)行結(jié)果：（2230H）＝16H以Ri的內(nèi)容作為外部RAM存儲(chǔ)單元地址的低8位，由P0口送出，高8位地址由P2口提供。2.減法指令SUBBMCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)只提供了帶借位的減法指令，共有4種格式：SUBBA,Rn;A←A-（Rn）-（Cy）SUBBA,@Ri;A←A-（（Ri））-（Cy）SUBBA,direct;A←A-（direct）-（Cy）SUBBA,#data;A←A-#data-（Cy）說(shuō)明：減法指令都是以A為被減數(shù)，計(jì)算結(jié)果均存放在A中。例：已知（A）=0E9H，（30H）=87H,執(zhí)行減法指令前（Cy）＝1，執(zhí)行指令：SUBBA,30H執(zhí)行結(jié)果以及對(duì)PSW標(biāo)準(zhǔn)位的影響：（A）=61H，Cy＝0，AC=0，OV=0，P=13.乘法指令MUL指令格式：MULAB；BA←A×B說(shuō)明：這條指令的功能是將累加器A與寄存器B中的2個(gè)8位無(wú)符號(hào)數(shù)相乘，乘積的低8位送入累加器A，高8位送入寄存器B中。執(zhí)行乘法運(yùn)算指令會(huì)對(duì)PSW的有關(guān)標(biāo)志位產(chǎn)生影響。技能實(shí)訓(xùn)制作數(shù)字電壓表一、硬件電路制作二、程序編寫(xiě)軟件部分可以分為以下幾個(gè)模塊。初始化程序：主要完成中斷設(shè)置、通信方式設(shè)置、波特率設(shè)置等。主程序：主要完成檢測(cè)按鍵是否按下、等待中斷請(qǐng)求等。中斷服務(wù)程序：中斷保護(hù)、清除標(biāo)志位、從SBUF中讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行存放或其他處理。由于收發(fā)的為8位十六進(jìn)制數(shù)，故可采用串行口工作方式1。雙工通信要求收、發(fā)同時(shí)進(jìn)行。實(shí)際上收、發(fā)操作主要是在串行口中進(jìn)行，CPU只是把數(shù)據(jù)從接受緩沖器讀出和把數(shù)據(jù)寫(xiě)入發(fā)送緩沖器。數(shù)據(jù)接收用中斷方式進(jìn)行。數(shù)據(jù)發(fā)送通過(guò)人工按下按鍵進(jìn)行。但由于MCS-51單片機(jī)串行中斷請(qǐng)求TI或RI合為一個(gè)中斷源，響應(yīng)中斷以后，通過(guò)檢測(cè)是否是RI置位引起的中斷來(lái)決定是否接收數(shù)據(jù)。發(fā)送數(shù)據(jù)是通過(guò)調(diào)用子程序來(lái)完成。定時(shí)器T1采用工作方式2，可以避免計(jì)數(shù)溢出后用軟件重裝定時(shí)初值。通過(guò)計(jì)算可得：定時(shí)器初值為0FEH。 SCON取值：50H TMOD取值：20H