第八章 单片机应用系统的设计方法及实例
description
Transcript of 第八章 单片机应用系统的设计方法及实例
8 . 1 显示器、键盘与单片机的连接 一、 LED 数码管与单片机的连接
共阴极 共阳极 +5V
a b c d e f g dp(a) (b)
a b c d e f g dp
图 8-1 共阴极和共阳极数码管
第八章 单片机应用系统的设计方法及实例
1 .静态显示
e VCC
f dg ch+i bA a
B VCR
LE D
VSS C
8031P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7
abcdfgdp
(a) (b)
图 8-2 静态显示原理
DISP : MOV R0 , #50H ; R0 指向第一个显示单元
MOV R2 , #4 ;循环计数器赋初值MOV R3 , #0 ;显示位指针赋初值LOOP : MOV A , @R0
ANL A , #0FH ;取第 i 个显示单元的低 4 位SWAP AORL A , R3 ;第 i 个显示单元的低 4
位送 R3 的高 4 位MOV P1 , A ;第 i 个显示单元的低 4
位送 R3 指出的数码管去显示MOV A , @R0
ANL A , #0F0H ;取第 i 个显示单元的高 4 位INC R3 ;指向下一个数码管ORL A , R3 ;第 i 个显示单元的高 4
位送 R3 指出的数码管去显示MOV P1 , A ;将第 i 个显示单元的高
4 位送到相应的数码管去显示INC R0 ;指向下一个显示单元INC R3 ;指向下一个 LED 数码
管DJNE R2 , LOOP ;未显示完 4 单元的 8 个 BCD 码,
返回继续显示RET
P1.7P1.6P1.5P1.4
8031P1.3P1.2P1.1P1.0
D C B A LE
G Y0A Y1B Y2C
Y7
D C B A LE D C B A LE
74LS138
MC14495 …
图 8-3 采用译码器的静态显示接口电路
2 .串行显示接口
8031
RXD
TXD
P1.0
AB CLK CLR AB CLK CLR AB CLK CLR
¡
74LS164
…
图 8-5 串行显示接口
DISP : SETB P1.0 ;选通显示器MOV SCON , #00H ;置串口方式 0
MOV R0 , #50H ; R0 指向第一个显示单元 MOV R2 , #4 ;循环计数器置初值 MOV DPTR , #TAB ; DPTR 指向第一个显示单元LOOP : MOV A , @R0
ANL A , #0FH ;取第 i 个显示单元的低 4 位 MOVC A , @A + DPTR ;查译码表 MOC SBUF , A ;第 i 个显示单元的低 4 位的显示码送串口缓
冲器WAIT1 :JNB TI , $ ;未发送完,等待 CLR TI ;清发送中断标志 MOV A , @R0
ANL A , #0F0H ;取第 i 个显示单元的高 4 位 SWAP A MOVC A , @A + DPTR ;查译码表 MOC SBUF , A ;第 i 个显示单元的高 4 位的显示码送串口缓
冲器WAIT2 :JNB TI , $ ;未发送完,等待 CLR TI ;清发送中断标志 INC R0
DJNZ R2 , LOOP ;未发送完 4 个单元的 8 个字符,返回继续RETTAB : DB 03H , 9FH , 25H , 0DH , 99H , DB 49H , 41H , 1FH , 01H , 19H
3 .动态扫描显示接口
P1.7 PI.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0AT89C2051
P3.3 P3.2 P3.1 P3.0
+5V
图 8-6 动态扫描显示接口电路
; ----------------- 主程序 ------------------STAR: ∶
∶LOOP:∶ACALLS00EF ;将显示缓冲区内容送去显示∶
∶SJMP LOOP; -------------- 送显示子程序 --------------DISP: CLR A
ORL A,P3 ;取 P3 口内容ANL A,#0F0HMOV R3,A ;保护 P3 口高 4 位MOV A,43H ;取位选信号ANL A,#0FH ;位选信号送 A 的低 4 位ORL A,R3 ; P3 口高 4 位送 A 的高
4 位MOV R0,34H ;取段选指针MOV P1,#0FFH ;关显MOV P3,A ;输出位选信号MOV A , @R0 ;显示内容送 AMOV DPTR,#TAB ;译码表首址送 DPTRMOVC A,@A+DPTR ;查表译显示码MOV P1,A ;输出段选信号 1
MOV A,43H ;RL A ;
MOV 43H,A ;位选指针指向下一位INC 34H ;段选指针指向下一位JB ACC.0,DONE ;不到最后一位,转MOV 34H,#50H ;段选指针复位MOV 43H,#0EEH ;位选指针复位
DONE: RET; ----------------- 显示译码表 ---------------TAB: DB 0C0H ;显示字符 0 ,相对地址 00HDB 0F9H ; 1DB 0A4H ; 2DB 0B0H ; 3DB 99H ; 4DB 92H ; 5DB 82H ; 6DB 0F8H ; 7DB 80H ; 8DB 90H ; 9
1G Vcc1A1 2G2Y4 1Y11A2 2A42Y3 1Y21A3 2A32Y2 1Y31A4 2A22Y1 1Y4GND 2A1
P1.0 P 1.1 P 1.2 P 1.3 P 1.4 P 1.5 P 1.6 P 1.7
8031
S1
S4S3S2
( a ) ( b )
图 8-7 按键与单片机直接连接
S1
S4S3S2
P0.0 P0.1 P0.2 P0.3
8031
P2.7 RD
1A1 1Y11A2 1Y21A3 1Y31A4 1Y4
1G
+5V
74LS244
图 9-8 带锁存器的按键与单片机的接口电路
两 ?次按键值不同吗
第一次发现键按下吗?
键有效标志=0吗 ?
?无键按下吗
置第一次发现键按下标志,存键值
清键有效标志
清第一次发现键按下标志,清键值下标志,保存键值
键处理
返回
开始
置键有效标志
键有效标志=1 ?吗
Y
Y
Y
Y
Y
图 8-9 按键接口程序流程图
程序如下:KSCAN : MOV DPTR , #7FFFH ;指向 244MOVX A , @DPTR ;读 244ANL A , #0FH ;取 4 个按键的值CJNE A , #0FH , LOOS ;无键按下,转去判断是否键放开JB 11H , L0475 ;键有效标志等于 1 ,等待键放开,返回JC 10H , SETSYN ;第一次发现键按下,转去置标志,存键值CJNE A , R4 , CLRSYN ;两次读得的按键值不同,键无效,清第一次发现键按下标志SETB 11H ;置键有效标志RETLOOS : JNB 11H , RETUR ;键有效标志等于 0 ,未按过键,返回
SJMP KEYDO ;键放开,转键处理SETSYN : SETB 10H ;置第一次发现键按下标志MOV R4 , A ;保存键值SJMP RETUR ;返回CLRK : CLR 11H ;清键有效标志CLRSYN : CLR 10H ;清第一次发现键按下标志MOV R4 , #00H ;清键值暂存单元RETKEYDO : RRC AJC JUS2 ;没按 S1 ,再判断 S2ALMP DOS1 ;转键 S1 处理程序JUS2 : JC JUS3 ;没按 S2 ,再判断 S3ALMP DOS2 ;转键 S2 处理程序JUS3 : JC JUS4 ;没按 S3 ,再判断 S4ALMP DOS3 ;转键 S3 处理程序JUS4 : JC RETUR ;没按 S4 ,误判断,退出
ALMP DOS4 ;转键 S4 处理程序DOS1 : …… ;键 S1 处理程序……SJMP RETURDOS2 : …… ;键 S2 处理程序……SJMP RETURDOS3 : …… ;键 S3 处理程序……SJMP RETURDOS4 : …… ;键 S4 处理程序……SJMP RETUR
三、 键盘与单片机的接口
P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
P2.7
RD 8031
P0.0 P0.1
P0.2 P0.3
P0.4P0.5
P0.6P0.7
1Y11Y21Y31Y42Y12Y2 2Y32Y41G2G1A11A21A31A42A11A22A32A4
+5V
S8S1
S32S25
S24S17
S16S9
74LS244
图 8-10 键盘与单片机的接口电路
两次按键值不同吗?
第一次发现键按下吗?
键有效标志=0吗?
R2-1≠ 0吗?
置第一次发现键按下标志,存键值
清键有效标志
清第一次发现键按下标志,清键值下标志,保存键值
键处理
返回
开始
置键有效标志
键有效标志=1吗?
向所有的行输出 0
读入各列的值
全为 1 吗?
向第 i行输出0
i← i+1
读入各列的值
有 0吗?
第 j列等于 0 吗?
j← j+1
R3-1≠ 0 吗?
R2←行数R3←列数
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
图 8-11 键盘接口程序流程图
二、 A/D 转换器与单片机的接口
CS Vcc
RD CLKR
WR DB0
CLK DB1
INTR DB2
VIN(-)
VIN(+) DB4AGND DB5
VREF/2 DB6
DGND DB7
DB3
图 8-12 ADC0801 ~ ADC0805
P0.0
P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7RDWRINT1P2.7
CLKR DB0CLKI DB1
DB2VREF/2 DB3
DB4VIN(+) DB5
DB6
VIN(-) DB7 RD
DGND WR INTR
AGND CS
10K
150P
NC
VIN ( 0 5V~ )
+
-
图 8-13 ADC0801 ~ 0805 与单片机的接口
8. 3 D/A转换器与单片机的连接一、 D/A 转换器的基本原理
…R
2R2R2R2R2R
2RRRRf
-
Vo
VR
+
d0 d1 d2 dn-1
图 8-14 T 型网络 D/A 转换器
二、 D/A 转换器与单片机的接口
1 .内部结构
八位输入锁存器
八位DAC寄存器
八位D/A转换器
CS Vcc
WR1 I LE
AGND WR2
DI3 XFER
DI2 DI4DI1 DI5
DI0 DI6
VREF DI7Rfb
IOUT1
DI0
DI7
I LE
CSWR1
WR2
ILE1 ILE2
XFER
DGND
IOUT2
AGND
Rfb
IOUT2
IOUT1
VREF
图 8-15 DAC0832 的引脚排列 图 8-16 DAC0832 结构图
3 .接口电路
( 1 ) 单缓冲器方式
P2.7
P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7
8031WR
CS VCCXFER ILE
DI0 VREF
DI1 Rfb
DI2DI3 IOUT1
DI4DI5 IOUT2
DI6DI7WR1WR2 DGND
+
-
+
-ab
+5V
图 8-17 DAC0832 与单片机的接口
( 2 ) 双缓冲器方式
P2 .5
P2 .6
P2 .7 P 0.0 P 0.1 P 0.2
8031 P 0.3 P 0.4 P 0.5 P 0.6 P 0.7
WR
CS VCC
ILE
XFERDI0DI1DI2DI3 0832DI4 (1)DI5DI6DI7WR1WR2 DGND
CS VCCXFER ILE
DI0DI1DI2DI3 0832DI4 (2)DI5DI6DI7WR1WR2 DGND
+5V
图 8-18 多路 DAC0832 同步转换的接口电路
程序如下:MOV DPTR , #0DFFFH ;指向 0832 ( 1 )MOV A , # data1MOVX @DPTR , A ; data1 送 0832 ( 1 )锁存器MOVX @DPTR , #0BFFFH ;指向 0832 ( 2 )MOV A , #data2MOVX @DPTR , A ; data2 送 0832 ( 2 )锁存器MOV DPTR , #7FFFH ;指向 0832 ( 1 )和 0832 ( 2 )的数据传送端MOVX @DPTR , A ; data1 和 data2 同时送 D/A 转换器进行转换
8. 4 MCS-51单片机应用系统设计举例
一、 系统构成及控制原理
1
2
3
4 5 6 7
8
8
9
图 8-19 糖果包装机的结构图
4 8
7
7
图 8–20 走纸轮的顶视图
v
Δ v
tΔφ
O
图 9-21 相位误差与速度误差
开始
初始化
周期误差超标吗?
改变速度
相位误差超标吗?
改变速度误差方向
Y
Y
图 8-22 控制流程图
二、 硬件电路
1 .主程序
图 9-23 硬件电路
初始化
开始
?没测到走纸信号吗
?没测到切纸信号吗
走纸早吗?
走纸慢小于 3 ?%吗走纸快小于 1 ?%吗
走纸晚小于 2%吗?
电磁离合齿轮通电,提速2%
走纸晚减少了吗?
δ胀紧皮带轮电机正转 秒,提速 1%
走纸早小于 2 ?%吗
?走纸快吗
电磁离合齿轮断电,减速2%
?走纸早减少了吗
胀紧皮带轮电机反转δ 秒,减速1%
走纸快 x%,胀紧皮带轮电机反转δ x秒,减速x%走纸慢 y%,胀紧皮带轮
电机正转δ y秒,提速y%
电磁齿轮有电吗??电磁齿轮没电吗
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
图 8-24 主程序流程图
------------- 初始化 ------------------ ORG 0000H AJMP ADR00 ORG 0003H CLR EX0 ;关外部中断 0 ,以防止脉冲抖动造成中断重复响应 AJMP INT0 ORG 000BH AJMP T0
ORG 0013H CLR EX1 ;关外部中断 1 AJMP INT1 ORG 001BH AJMP T1
ORG 0030HADR00: MOV R0,#20H ; 20H ~ 70H 单元清 0
MOV R1,#50H
CLR AADR10: MOV @R0,A
INC R0
DJNZ R1,ADR10
ACALL SUB1 ;清显示器 MOV SP,#5FH ;堆栈从 60H 开始 MOV SCON,#00H ;串行口置为方式 0
MOV A,43H ;相位滞后误差送 A ACALL SUB2 ;将 A 中绝对误差转为相对误差放在 R7 中 MOV A,R7
CLR C SUBB A,#2JNC ADR20 ;相位滞后小于 2% ,返回JB P1.0 , ADR75 ;电磁离合齿轮有电,转MOV R5 , 43H ;保存本次测量的相位误差SETB P1.0 ;电磁离合齿轮通电,提速 2%AJMP ADR20 ;返回ADR75 : MOV A , R5 ;取回上次测量的相位误差CLR CSUBB A , 43H ;减本次测量的相位误差进行比较JNC ADR20 ;本次测量的相位误差小,返回SETB P1.1 ;否则,胀紧电机正转,提速MOV R2,#06H ;设置最小提速量ACALL SUB3 ;延时 0.6秒CLR P1.1 ;停止胀紧电机正转AJMP ADR20; ------------------- 相位超前误差调整 -------------------ADR80 : MOV A,42H ;相位超前误差送 A ACALL SUB2 ;将 A 中绝对误差转为相对误差放在 R7 中 MOV A,R7
CLR C SUBB A,#2 JC ADR20 ;相位超前误差小于 2% ,返回JNB P1.0 , ADR85 ;电磁离合齿轮未通电,转取比较两次测量的误差MOV R6 , 42H ;保存本次测量的误差CLR P1.0 ;电磁离合齿轮断电,减速 2%AJMP ADR20 ;返回ADR85 : MOV A , R6 ;取回上次测量的误差CLR CSUBB A , 42H ;减本次测量的误差JNC ADR20 ;本次测量的误差小,返回SETB P1.2 ;否则,胀紧电机反转,减速MOV R2,#06H ;设置最小减速量ACALL SUB3 ;延时 0.6秒CLR P1.2 ;停止胀紧电机反转AJMP ADR20
2 .子程序
1 )绝对误差转换为相对误差子程序 SUB2: MOV B,#64H MUL AB MOV R7,#00H
ADR90: CLR C SUBB A,41 ;误差的百分数减切纸周期 JC ADR0A0 ;不够减,转 INC R7 ;够减,商加 1
AJMP ADR90 ;返回再减ADR0A0: MOV R6,B
CJNE R6,#00H,ADR0B0
AJMP ADR0C0 ;无位可借,除法结束ADR0B0:DEC B ;借位 INC R7 ;商加 1
AJMP ADR90 ;返回再减 ADR0C0:RET
( 2 ) R2×0.1秒延时子程序
R2×0.1秒延时子程序,用于控制 P1.1 和 P1.2 输出的脉冲宽度。程序如下:
SUB3: MOV R3,#64H
ADR0D0:MOV R4,#0F9H
ADR0E0:NOPNOPDJNZ R4,ADR0E0
DJNZ R3,ADR0D0
DJNZ R2,SUB3
RET
3 .中断服务程序
T0 、 T1 、 INT0 和 INT1 中断服务程序的流程图如图 9-25 ~图 9-28。
(36H ←) (36H)+1
定时器0赋初值
(37H ←) (37H)+1
定时器 1赋初值
返回 返回
开始开始
8- 图 25 T0 中断服务程序 图 8-26 T1 中断服务程序
(40H ←) ( 36H)(36H ←) 00H(42H ←) ( 37H)
(41H ←) ( 37H)(37H ←) 00H(43H ←) ( 36H)
(10H ←) 1
(11H ←) 1
显示缓冲区内容加 1
显示缓冲区内容送显
开始
开始
返回
返回
图 8-27 INT0 中断服务程序 图 8-28 INT1 中断服务程序
( 4 ) INT1 中断服务程序
INT1: PUSH PSW MOV 41H,37H ;取走纸周期 MOV 37H,#00H ;为下一次记数做准备 MOV 43H,36H ;取走纸滞后切纸的时间 MOV R5,#00H ;清监视计数器 SETB 11H ;置检测到走纸周期标志 SETB RS0 ;选中 1 区工作寄存器 MOV R1,#30H ; R1 个位ADR0F0:INC @R1 ;显示缓冲区某位加 1
CJNE @R1,#0AH,ADR180 ;加 1 后不到 10 ,退出 MOV @R1,#00H0 ;加 1 后等于 10 ,将该位清 0
INC R1 ;指向显示缓冲区下一位 CJNE R1,#36H,ADR0F0 ;不到显示缓冲区最高位,返回将下一位加 1
MOV R0,#2FH ;显示缓冲区位指针 R0 赋初值 MOV R2,#06H ;显示位数送 R2
ADR100:INC R0 ;指向显示缓冲区下一位 MOV DPTR,#ADR120 ;基址指针送指向显示译码表首址 MOV A,@R0 ;某位显示内容送 A
MOVC A,@A+DPTR ;显示内容译成显示码后 A MOV SBUF,A ;显示码通过串口送去显示ADR110:JNB TI,$ ;等待 1 个字节传送完毕 CLR TI ;清传送完标志,为下一次传送做准备 DJNZ R2,ADR100 ; 6 位没有全部显示完,返回继续显示CLR RS0 POP PSW SETB EX1 ;开外部中断 1 RETIADR120:DB 03H ;显示 0 DB 9FH ;显示 1 DB 25H DB 0DH DB 99H DB 49H DB 41H DB 1FH DB 01HDB 09H ;显示 9