轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論文(文件)
【正文】 片機(jī)能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的準(zhǔn)確測(cè)量并送給LCD1602顯示。這為基于霍爾傳感器的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速側(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了一種很好的方案。 ：P0口為一個(gè)8位漏極開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。需要注意的是，由于輸出驅(qū)動(dòng)為漏極開路形式，需要接10K歐姆的上拉電阻。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表31所示。表31 P3口的第二功能引 腳第二功能信 號(hào) 名 稱RXDTXDINT0INT1T0T1WRRD串行數(shù)據(jù)接收串行數(shù)據(jù)發(fā)送外部中斷0請(qǐng)求外部中斷1請(qǐng)求定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)輸入外部RAM寫選通外部RAM讀選通數(shù)據(jù)來源：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)，中國(guó)電力出版社 8./EA/VPP：當(dāng)EA為高電平時(shí)，單片機(jī)訪問的是內(nèi)部程序儲(chǔ)存器。 ：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路是單片機(jī)的核心器件，和單片機(jī)有關(guān)的一切工作都嚴(yán)格按照時(shí)鐘電路所產(chǎn)生的時(shí)序脈沖執(zhí)行。具體的電路連接如圖310所示。綜合也上特點(diǎn)，本次系統(tǒng)的單片機(jī)使用振蕩頻率為12MHZ的石英晶體。在RST引腳變?yōu)榈碗娖胶?，AT89S52單片機(jī)退出復(fù)位狀態(tài)，AT89S52單片機(jī)從初始狀態(tài)開始工作。 單片機(jī)的復(fù)位操作可以分為兩種即上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵電平復(fù)位的實(shí)現(xiàn)是將單片機(jī)的復(fù)位端經(jīng)電阻與正5V的電源接通，具體的電路設(shè)計(jì)如圖311所示。圖311 按鍵手動(dòng)復(fù)位 顯示電路 液晶顯示器工作原理 本系統(tǒng)的顯示模塊采用點(diǎn)陣字符型液晶模塊LCD1602，它能夠顯示2行每行16個(gè)字符，液晶顯示器LCD1602的顯示原理是當(dāng)加在液晶的電壓值發(fā)生改變時(shí)，光線的傳輸方向就會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變。 振蕩電路和重值電路包含在LCD1602的內(nèi)部。二、本系統(tǒng)中LCD1602字符型液晶顯示的主要引腳功能 引腳1：VSS為地電源。 引腳4：寄存器的選擇端口，當(dāng)此引腳為高電平時(shí)選用的是數(shù)據(jù)寄存器，反之低電平時(shí)選用的是指令寄存器。 引腳15：背光顯示器的正極。對(duì)于本次的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)LCD1602的控制信號(hào)R/W、RS、E的操作都必須嚴(yán)格按照LCD1602讀寫操作時(shí)序進(jìn)行。所有對(duì)指令寄存器或數(shù)據(jù)寄存器的操作都需要檢查液晶顯示器LCD1602內(nèi)部的判忙標(biāo)志BF，通過該標(biāo)志可以來判斷LCD內(nèi)部是否正在工作，LCD內(nèi)部工作時(shí)不允許接收任何指令。鑒于模擬口線的連線方便簡(jiǎn)潔。定時(shí)器T0工作于方式為1并設(shè)定為定時(shí)模式。設(shè)定時(shí)器T0完成20次溢出中斷的時(shí)間為T，用20次溢出中斷的時(shí)間除以測(cè)得的霍爾脈沖數(shù)，然后送給AT89S52單片機(jī)進(jìn)行處理，這樣就可以計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。T) （41）其中：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為n，定時(shí)器T0的中斷次數(shù)為a，AT89S52單片機(jī)的外部中斷INT0在1s時(shí)間內(nèi)測(cè)得的脈沖數(shù)為m，T為定時(shí)器T0的定時(shí)間。主函數(shù)的編寫時(shí)應(yīng)注意把調(diào)用顯示函數(shù)放在程序的無限循環(huán)部分，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)對(duì)對(duì)液晶顯示器LCD1602的循環(huán)掃描。中斷到來時(shí)電動(dòng)機(jī)的圈數(shù)變量值開始加1，并和內(nèi)部定時(shí)器配合實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)電動(dòng)機(jī)的圈數(shù)的實(shí)時(shí)處理并送給LCD顯示。每次執(zhí)行完后需要讓電動(dòng)機(jī)的圈數(shù)變量值清零，這樣才能在LCD1602實(shí)時(shí)的現(xiàn)實(shí)電動(dòng)機(jī)每秒的轉(zhuǎn)速。寫指令子程序和寫數(shù)據(jù)子程序可對(duì)照LCD1602的技術(shù)手冊(cè)進(jìn)行編程，所有對(duì)指令寄存器或數(shù)據(jù)寄存器的存取均需檢查L(zhǎng)CD內(nèi)部的忙碌標(biāo)志BF。LCD1602顯示子程序向LCD1602寫命令向LCD1602寫數(shù)據(jù)結(jié)束顯示圖43 LCD1602顯示子程序流程圖5 硬件調(diào)試及軟件仿真 硬件調(diào)試 第一步，在系統(tǒng)上電之前，檢測(cè)電路中是否存在斷路或者短路情況等。在單層PCB板上沒法連接的線路，應(yīng)嚴(yán)格對(duì)照著原理圖要用短接線逐一連好，并利用數(shù)字萬用表逐個(gè)的測(cè)量。旋轉(zhuǎn)電位器調(diào)節(jié)小電機(jī)的轉(zhuǎn)速，觀察液晶顯示器LCD1602的顯示情況并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。單片機(jī)通電后能否正常工作等問題。在硬件調(diào)試時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)的用電量很大導(dǎo)致液晶顯示器的顯示不穩(wěn)定，固本次的設(shè)計(jì)采用雙電源分別對(duì)電動(dòng)機(jī)和顯示處理模塊供電。第二次印制是沒有按照器件封裝的實(shí)際大小同比例的印制，以后的印制時(shí)可以帶上器件進(jìn)行對(duì)比，這樣出錯(cuò)的概率就小多了。本系統(tǒng)的實(shí)物如圖51。 首先利用Proteus電路仿真軟件對(duì)電路原理圖進(jìn)行方真，Proteus電路仿真軟件能本系統(tǒng)的硬件電路和軟件程序部分同時(shí)仿真調(diào)試。軟件的仿真如圖52。由于這次小電機(jī)的電源為+5V，測(cè)得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的上限為每秒100轉(zhuǎn)左右。本系統(tǒng)的穩(wěn)定度和精確度仍有很大的提升空間。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)仍有很大的提升空間，尤其是在軟件的設(shè)計(jì)部分。整個(gè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我對(duì)自己大學(xué)年所學(xué)知識(shí)有了系統(tǒng)的歸納總結(jié)和應(yīng)用，同時(shí)也做出了實(shí)物。這其實(shí)也是一個(gè)再學(xué)習(xí)的過程，對(duì)自己有了更好的鍛煉，培養(yǎng)了自己主動(dòng)思考、篩選有用信息、動(dòng)手解決問題的能力。馬上就要畢業(yè)了，自己也很快就要工作了，自己也對(duì)自己有了更加清晰的定位，在這里再次深深的感謝我的父母，我的母校，我的老師，我的同學(xué)朋友們，很慶幸在我成長(zhǎng)的道路上有他們的陪伴！在這里深深的為我自己祝福，相信自己的選擇，也是時(shí)候回報(bào)父母和社會(huì)了。同時(shí)也要感謝我的室友和同學(xué)們的幫忙，他們給我提供了很好的設(shè)計(jì)軟件、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)技巧。 信心是我們做事的前提，在我們擁有專業(yè)的知識(shí)后，整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試要求我們要有信心和耐心，這樣自己就能夠很好的完成設(shè)計(jì)。致 謝 這次對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我對(duì)自己所謂的學(xué)業(yè)有了更深的認(rèn)識(shí)。對(duì)本系統(tǒng)稍加修改就能實(shí)現(xiàn)對(duì)自行車轉(zhuǎn)速的測(cè)量并能測(cè)出里程，此時(shí)需要先用直尺測(cè)出自行車車輪的半徑。用數(shù)字萬用表測(cè)得霍爾傳感器和74LS04反相器的輸出端電壓為4V左右。也明白了印制電路板的整個(gè)流程，動(dòng)手操作了印制電路板的軟件和相關(guān)的電氣設(shè)備。再次，在確保電路中不存在斷路或短路情況后，開始上電調(diào)試就需要上電后的綜合調(diào)試了。由于這次的軟件設(shè)計(jì)是模塊化的設(shè)計(jì)，這為程序的調(diào)試帶來很大的方便。另外本次系統(tǒng)中，增加了對(duì)小電動(dòng)機(jī)的調(diào)速器件。本次設(shè)中，共進(jìn)行了三次的PCB印制。由于LCD的數(shù)據(jù)傳送口接單片機(jī)的P0口，此時(shí)應(yīng)接上拉電阻，這一點(diǎn)是需要注意的。重點(diǎn)用數(shù)字萬用表測(cè)量方向器74LS04和霍爾傳感器的輸入和輸出端電壓，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。第二步，用數(shù)字萬用表逐個(gè)檢測(cè)直到電路中不存在斷路或者短路情況，就可以對(duì)單片機(jī)進(jìn)行上電調(diào)試了。用這種方法逐一檢測(cè)電路中各個(gè)焊盤間的斷路或斷路情況。當(dāng)DB7位0時(shí)，才可以寫入指令寄存器或數(shù)據(jù)寄存器。重新裝入計(jì)數(shù)值關(guān)T0中斷關(guān)T0中斷轉(zhuǎn)圈數(shù)賦值給數(shù)據(jù)處理LCD顯示開T0中斷計(jì)時(shí)次數(shù)+1判斷是否為20次20次為一秒是否圖42 內(nèi)部定時(shí)器T0字程序流程圖 顯示子程序 液晶顯示器LCD1602的顯示子程序如圖43,由于LCD1602液晶顯示模塊的內(nèi)部可以看成兩組寄存器，一個(gè)為指令寄存器，一個(gè)為數(shù)據(jù)寄存器。返回關(guān)外部中斷INT0計(jì)數(shù)器+1初始化計(jì)數(shù)器開外部中斷INT0轉(zhuǎn)圈計(jì)數(shù)器+1圖42 外部中斷INT0子程序流程圖 定時(shí)器T0字程序流程如圖42，本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了AT89C52單片機(jī)內(nèi)部的T0定時(shí)器，工作在方
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