机电系统测控装置设计制作实践报告.docx

机电系统测控装置设计制作实践报告

设计项目：单片机：自动散热器 PLC：机械吊臂
班级：09机械1班
设计小组组员：
序号
姓名
学号
分工
备注
1
苏汉生
0915020045
单片机编程，电路的检测，元件的购买

2
江子毅

PLC编程，电路焊接

3
李国俊

电路焊接，PLC模型制作

设计人姓名：苏汉生，江子毅，李国俊
提交日期：2012年3月9日

一、设计任务
（1） 单片机自动监控系统
（2） PLC系统

二、设计过程
1、单片机系统
（1）单片机自动控制系统：自动散热器
（2）功能说明：自动检测发热体（用电灯泡代替），当温度超过25℃，蜂鸣器响，LED灯亮，表示警告，风扇启动对发热体进行散热；当温度不超过25℃，蜂鸣器不响，LED灯熄灭，表示正常状态。发热体（电灯泡）的开及关是用红外控制的。
（3）电路原理图：

（4）流程图：
红外控制发热体的开与关
温度检测
温度>25
是
否
蜂鸣器响
LED灯亮
风扇启动对发热体进行散热
蜂鸣器不响
LED灯熄灭
风扇关闭停止对发热体进行散热

（5）程序及每个函数的说明：
const unsigned char Seg7_Data[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71,0x00};
用于在数码管上显示数字的数组，对应的是0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F
void time0_init(void)
{
OCR0A = 10;
TCCR0A |= (1<<WGM01);
TCCR0B |= ((1<<CS02)|(1<<CS00));
TCNT0 = 0;
TIMSK0 |= (1<<OCIE0A);
定时器0的初始化

void init_devices(void)
{
CLI();
time0_init();
DDRC |= 0x1E;
DDRD |= 0xD8;
PORTC &= 0xE1;
PORTD |= (1<<3);
SEI();
}
设备初始化，对单片机上的I/O口进行初始化。
void display_num(unsigned char num)
{
static unsigned char wei = 0;
unsigned char num_l,num_r,i;
num_r = num%10;
num /= 10;
num_l = num%10;
if(wei)
num_r = Seg7_Data[num_r];
else
num_r = Seg7_Data[num_l];

for (i=0;i<8;i++)
{
if (num_r & 0x80)
PORTC |= 0x04;
else
PORTC &= 0x0FB;
num_r = num_r<<1;
PORTC |= 0x02;
PORTC &= 0x0FD;
}
if (!wei)
{
PORTC |= (1<<3);
PORTC &=~(1<<4);
}
else
{
PORTC &=~(1<<3);
PORTC |= (1<<4);

}
wei = !wei;

}
采用74LS164 8位移位寄存器（串行输入，并行输出）的显示函数，用于把要显示的数字送到数码管上，并显示出来。
void init_1820(void)
{
TEM_DDR &=~ (1<<TEM_SDT);
SET_TEM_DDR;
SET_TEM_SDT;
CLR_TEM_SDT;
delay_nus(180);
SET_TEM_SDT;
CLR_TEM_DDR;
delay_nus(5);
while(CHECK_TEM_SDT);
SET_TEM_DDR;
SET_TEM_SDT;
delay_nus(80);
}
该程序是DS18B20的初始化，主机总线t0时刻发送一复位脉冲（最短为480us，最长为960us的低电平信号），接着在t1时刻释放总线并进入接受状态，DS18B20在检测到总线的上升沿之后，等待15-60us，接着DS18B20在t2时刻发出存在脉冲（低电平，持续60-240us）。

void write_1820(unsigned char data)
{
unsigned char i;
for(i=0;i<8;i++)
{
CLR_TEM_SDT;
if(data&(1<<i))
SET_TEM_SDT;
else
CLR_TEM_SDT;
delay_nus(20);
SET_TEM_SDT;
}
SET_TEM_SDT;
}
写时间隙，当主机总线t0时刻从高拉至低电平时，就产生写时间隙，见图1、图2，从t0时刻开始15us之内应将所需写的位送到总线上，DS18B20在t0后15-60us间对总线采样。若低电平，写入的位是0，见图1；若高电平，写入的位是1，见图2。连续写2位间的间隙大于1us。

图1 DS18B20 写0时序

图2 DS18B20 写1时序

unsigned char read_1820(void)
{
unsigned char temp,k,n;
temp=0;
for(n=0;n<8;n++)
{
CLR_TEM_SDT;
SET_TEM_SDT;
CLR_TEM_DDR;
k=CHECK_TEM_SDT;
if(k)
temp|=(1<<n);
else
temp&=~(1<<n);
delay_nus(20);
SET_TEM_DDR;
}
return (temp);
}
读时间隙，见图3，主机总线t0时刻从高拉至低电平时，总线至少保持低电平1us。之后在t1时刻将总线拉高，产生读时间隙，读时间隙在t1时刻后t2时刻前有效。t2距t1为15us，也就是说，t2时刻前主机必须完成读位，并在t0后的60us-120us内释放总线。

图3 读时序

void system_init(void)
{
DDRD |= (1<<0);
PORTD |= (1<<0);
DDRD &= ~(1<<1);
PORTD |= (1<<1);
PORTD |= (1<<2);
DDRD &= ~(1<<2);
DDRD |= (1<<3);
PORTD |= (1<<3);

OCR0A = 50;
TCCR0A = (1<<CS01);
TCCR0B = (1<<WGM01);
TIMSK0 = (1<<OCIE0A)

SEI();
}
设备初始化，对单片机I/O进行初始化，定义定时器0，CTC模式，8分频，T/C A比较中断
unsigned char get_pulse()
{
unsigned char return_val=0;

if (yk_pulse_n == 16)
{
if (yk_pulse == PULSE1)
return_val = 2;
else if (yk_pulse == PU2LSE)
return_val = 1;
yk_pulse_n = 0;
pulse_tick = 0;
}
return return_val;
}
获取脉冲函数，通过这个函数得到对应的脉冲，返回对应标志值，在主函数中进行判断。当脉冲等于16时，进行判断，脉冲数在最下面的程序中不断增加。接收到遥控脉冲1，返回2；接收到脉冲2，返回1。
#pragma interrupt_handler timer0_ctc_A:15
void timer0_ctc_A(void)
{
m_second10++;

this_sign = PIND & 0x04;
if (this_sign == sign)
{
if (pulse_tick<250)
pulse_tick ++;
}
else if (yk_pulse_n < 16)
{
if (pulse_tick>120)
yk_pulse_n = 0;
else
{
yk_pulse = yk_pulse >>1;
if (19<pulse_tick && pulse_tick<30)
{
yk_pulse |= 0x8000;
}
yk_pulse_n ++;
}
sign = this_sign;
pulse_tick = 0;
}
}
判断电平是否和上次的一样，是的话继续计数，然后判断计数值代表的时间，来判断是短脉冲还是宽脉冲；不是一样，说明电平变化了，对计数值代表的脉冲长度进行判断。是电平一样，是的话继续判断，计数不大于周期，因为有可能是周期间很长的间隙，不断计数，用来等下判断1还是0。电平开始变化，如果脉冲数小于16，不断自加，等于16时，会在上面程序进行判断是哪个脉冲串。电平变化后，也有可能是无效脉冲，比如一段脉冲的前后8ms间隙。脉冲数右移，第一次时，初始化yk_pulse为0x0000，有效宽脉冲，比短脉冲长比长脉冲短，实际利用检验方法把计数不断变小。如果是有宽脉冲那么最高位16位置位。不断加脉冲数，在上面的读脉函数get_pulse函数如果等于16进行判断，返回标志值。把读到变化后电平值赋给标志电平位，以便下一次判断，计数清零。

2、PLC系统
（1）题目：吊机
（2）功能说明：用PLC控制直流小电机，实现吊机座的横纵向运动、吊机台的旋转运动以及吊重物的绳子的升降运动。
（3）完整电路原理图
输入：

输出：

（4）流程图

（5）程序及每个函数的说明

初始化，先进行扫描，用移动字指令存取当前值

当按下按键1时，接通I0.0，启动计时器T32，以60ms为周期启动M10.0，当计时器T32大于VW20的值时，接通Q0.0，即电机1以某个速度正转。再按一下按键时，电机停下。

当按下按键2时，接通I0.1，启动计时器T33，以70ms为周期启动M10.1，当计时器T33大于VW22的值时，接通Q0.0，即电机1以某个速度反转。再按一下按键时，电机停下。（当电机反转时，如果按下按键1时，电机还是照常反转，不能切换成正转；正转时同理）

当按下按键时，将IN2加上IN1，重新定义OUT，使高电平的时间减少，达到转速变慢的效果。

当按下按键时，将IN2加上IN1，重新定义OUT，使高电平的时间增加，达到转速变快的效果。

网络10—网络15控制电机2；网络16—网络21控制电机3；网络22—网络27控制电机4。四个电机控制的原理是一样的。

当按下按键接通I1.3，复位。

三、设计结果及总结
开学前三周的课程设计结束了。对于这次的课程设计，自己感觉不满意，当然其中自己有很大的责任。单片机的自动散热器到离作品提交的两天前突然坏掉了，自己对硬件的检测还是存在很大的问题，经过两天的奋斗，还是没能把突然坏掉的自动散热器拯救过来。在这过程中，自己感觉到很多东西都要自己去学，很多元件我们以前都没有接触过，老师都没有教过，要自己上网去查，去问同学，问老师。红外接头信号的检测，继电器各脚的连接，DS18B20的连接等等，都需要自己去学习。在制作的过程中，遇到很多问题，程序上的不懂，基础的薄弱，加剧了制作的难度，但是我们没有放弃，遇到不懂，我们会讨论，会去问同学，问老师，找到解决方法。一个组，最重要的是团结，大家一齐做事，齐心协力把任务做好，我们收获的不仅是知识，收获的还有我们的友谊。在整个过程中，让我学习到的是，遇到困难不要放弃，因为那正是考验你的时候，困难不可怕，我们要勇敢面对，知识不懂不要怕，我们有信心把它学习好。
不知不觉历时三个星期的课程设计已经结束了。我们经历了辛酸，但我们从中收获了知识。从设想到构思，从选择材料到采购材料，从焊接电路板到编写程序，每一步都需要我们认真细心去对待，每一步都需要我们亲自去体验。我们从中得到了实践，得到了锻炼，当然从中我们遇到了很多困难，譬如在这么短的时间内学习、编写以及调试PLC程序，而且只有6台PLC，我们组只在三个星期内“玩”过两天的PLC，能完成PLC的系统，真的不容易啊。因此我要感谢和我们共用一台PLC的其他三个组的同学，他们让我知道，团队合作不只是一个小组的事，不只是在一个小组之间体会出来，他们也让我明白团结精神在每个小组之间都传递着。
19 / 19