單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)
基于單片機(jī)自動車庫門的設(shè)計
專業(yè) 機(jī)械電子工程
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提交日期____年___月___日
摘 要
本設(shè)計主要利用單片機(jī)控制車庫門的自動開啟與關(guān)閉。系統(tǒng)采用80C51單片機(jī)和L298N驅(qū)動芯片。自動門的控制按鈕信號通過單片機(jī)并行接口P3輸入到單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,在通過并行口P1輸出,控制自動門的動作,當(dāng)執(zhí)行車庫門前進(jìn)指令5S后自動門開始前進(jìn),直到接觸到前進(jìn)限位開關(guān)時,車庫門停止前進(jìn)。當(dāng)執(zhí)行車庫門后退指令5S后,車庫門向后運(yùn)動到接觸后限位開關(guān)是停止其控制電路簡單、實(shí)用、可靠性好。具體設(shè)計如下所述。
目 錄
一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容2
二 系統(tǒng)總體設(shè)計2
1 總電路圖2
2單片機(jī)3
21單片機(jī)的概述以及應(yīng)用3
22 MCS51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)4
23 單片機(jī)的引腳分配5
3 L298N驅(qū)動芯片10
4單片機(jī)并行口分配13
5功能流圖13
三 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析14
四總結(jié)與體會19
參考文獻(xiàn)22
附錄23
一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容 本設(shè)計主要利用單片機(jī)控制車庫門的自動開啟與關(guān)閉。系統(tǒng)采用80C51單片機(jī)和L298N驅(qū)動芯片。自動門的控制按鈕信號通過單片機(jī)并行接口P3輸入到單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,在通過并行口P1輸出,控制自動門的動作,當(dāng)執(zhí)行車庫門前進(jìn)指令5S后自動門開始前進(jìn),直到接觸到前進(jìn)限位開關(guān)時,車庫門停止前進(jìn)。當(dāng)執(zhí)行車庫門后退指令5S后,車庫門向后運(yùn)動到接觸后限位開關(guān)是停止其控制電路簡單、實(shí)用、可靠性好。具體設(shè)計如下所述。
二 系統(tǒng)總體設(shè)計 1 總電路圖 

2單片機(jī) 2.1單片機(jī)的概述以及應(yīng)用 單片機(jī)全稱單片微型計算機(jī)(Single Chip Microcomputer),簡寫MCU微型控制器。它專為工業(yè)控制、測量而設(shè)計,具有集成度高、可靠性高、性價比高的三高優(yōu)勢,體積小、功能全的特點(diǎn),主要應(yīng)用于計算機(jī)外設(shè)、智能儀器儀表、家用電器、工業(yè)檢測與控制、通信設(shè)備等,嵌入式工程師能夠根據(jù)應(yīng)用對象的需求,選擇合適的單片機(jī),進(jìn)行各種系統(tǒng)設(shè)計以及程序設(shè)計,系統(tǒng)按照程序指令完成規(guī)定工作。 2.2 MCS51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 單片機(jī)是在芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定時/計數(shù)器、多功能接口等基本功能部件的大規(guī)模集成電路。 MCS51單片機(jī)包由以下九部份構(gòu)成: - 一個8位CPU
- 4KB ROM程序存儲器;
- 一個片內(nèi)振蕩及時鐘電路;
- 128字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲器;
- 可尋址64KB外部數(shù)據(jù)存儲器和64KB內(nèi)部程序存儲空間的控制電路;
- 兩個十六位的定時/計數(shù)器;
- 一個可編程全雙工串行口;
- 5個中斷源、兩個優(yōu)先級嵌套中斷結(jié)構(gòu);
- 32條可編程的I/O線。
2.2.1單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 2.2.1.1單片機(jī)的CPU 單片機(jī)的核心部件是CPU,主要由運(yùn)算器和控制器等部件組成。CPU內(nèi)部有一定數(shù)量的通用和專用寄存器,單片機(jī)在RAM數(shù)據(jù)存儲器區(qū)開辟了一個工作寄存區(qū),該區(qū)分為四組,每組八個寄存器,共計32個工作寄存區(qū),起通用寄存器的作用。另外單片機(jī)還有21個特殊功能寄存器SFR(Special Function Register),起專用寄存器作用,用來設(shè)置片內(nèi)電路的運(yùn)行方式和電路運(yùn)行狀態(tài)的記錄。特殊功能寄存器的存在使得定時/計數(shù)器、串行口、中斷邏輯等能夠集成在同一塊芯片上。 2.2.1.2單片機(jī)的存儲器 單片機(jī)的存儲器用于存放數(shù)據(jù)和程序,數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器分成兩個不同的地址空間,利用不同的尋址方式和不同的地址指針進(jìn)行尋址。 2.2.1.3單片機(jī)的輸入輸出接口 單片機(jī)的輸入輸出接口由P0-P3四個8位雙向I/O口組成 。外設(shè)能夠直接通過這幾個口線接入,無需外加接口芯片。P0-P3的各個端口能按字節(jié)和位輸入輸出,總共32個接口,位控制極其方便。P0口為三態(tài)雙向口,能夠帶8個TTL電路,P1-P3口為準(zhǔn)雙向口,能帶4個TTL電路,因此在外設(shè)驅(qū)動電流大的情況下可加接驅(qū)動器。 2.2.1.4單片機(jī)的通信方式 51系列單片機(jī)自身有全雙工的異步通信接口,兩機(jī)之間發(fā)送與接收能夠同時進(jìn)行。用戶可根據(jù)不同的需求選擇合理的工作方式實(shí)現(xiàn)雙機(jī)或多機(jī)通信。 2.3單片機(jī)的引腳配置 單片機(jī)的引腳可分為可總線擴(kuò)展和不可總線擴(kuò)展兩種。MCS-51系列單片機(jī)AT89S52的引腳圖如下圖: 
圖2.3-1 AT89S52的引腳圖 可總線擴(kuò)展的單片機(jī)有44個引腳,常見的40個引腳配置及功能說明如下: - Vss:接地端。
- Vcc:電源端,接+5V電源。
- XTAL1:接外部晶體的一個引腳,當(dāng)單片機(jī)CHMOS采用外部時鐘信號時,由此引腳引入時鐘信號。
- XTAL2:接外部晶體的一個引腳,當(dāng)單片機(jī)HMOS采用外部時鐘信號時,由此引腳接入外部時鐘信號。
- RSTVpD:復(fù)位、備用電源輸入端。Vcc掉電后,由此引腳接入備用電源,低功耗時保持內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)的完整。
- ALE/PORG:地址鎖存允許;在8751單片機(jī)內(nèi)當(dāng)EPROM編程時,由該腳引入編程脈沖。
- PSEN:程序存儲器允許。
- EA/Vpp:EA=0時,單片機(jī)只訪問外部程序存儲器;在8751單片機(jī)片內(nèi)EPROM編程期間,由此引腳引入21V編程電壓。
- P0.0—P0.7:P0數(shù)據(jù)/低8位地址復(fù)用總線端口。結(jié)構(gòu)圖如圖(2.3-2)
- P1.0—P1.7:P1靜態(tài)通用端口。結(jié)構(gòu)圖如圖(2.3-3)
- P2.0—P2.7:P2高8位地址總線動態(tài)端口。結(jié)構(gòu)圖如圖(2.3-4)
- P3.0—P3.7:P3雙功能靜態(tài)端口。結(jié)構(gòu)圖如圖(2.3-5)

圖2.3-2 P0口位結(jié)構(gòu) 
圖2.3-3 P1口位結(jié)構(gòu) 
圖2.3-4 P2口位結(jié)構(gòu) 
圖2.3-5 P3口位結(jié)構(gòu)



4 單片機(jī)并行口分配 5 功能流程圖
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