【正文】 數(shù)據(jù) 距離比較近等。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做人的道理。由于本人水平有限，加上時(shí)間緊促，本文一定有不少缺點(diǎn)和不足，懇請各位 評(píng)委 老師給予幫助和指正。 同時(shí)，感謝 四 年中給 予 我極大關(guān)心和幫助的信息 工程系所有老師，他們的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度 ，豐富的知識(shí)，以及 這 四 年來對(duì)我們的培養(yǎng)，讓我們在學(xué)習(xí)和做人上都有了很大的提高。 在我的學(xué)業(yè)和論文的研究工作中無不傾注著導(dǎo)師辛勤的汗水和心血。液晶顯示器有著 低電壓、微功耗、無輻射、小體積等特點(diǎn)， 這使得它的應(yīng)用越來越廣泛。實(shí)際中， 在滿足設(shè)計(jì)精度的最低要求下， PWM 波形 的周期 定為 50ms，即頻率為 20Hz。 驅(qū)動(dòng)電路采用典型的 H 橋型電路，實(shí)際的設(shè)計(jì)中采用三極管設(shè)計(jì) H 橋的四個(gè)橋臂，用單片機(jī)控制三極管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確地調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 本課題所完成的研究內(nèi)容、得到的結(jié)論與特色之處主要包括以下幾個(gè)方面 ： 基于最初設(shè)計(jì) 的基本要求，考慮到被控制的直流電機(jī)的所需的驅(qū)動(dòng)能力，采用單片機(jī)軟件生成 PWM 波， 同時(shí)采用定時(shí)器而不是軟件延時(shí)作為脈沖寬度控制的定時(shí)方式， PWM 技術(shù) 能夠明顯的提高調(diào)速精度、調(diào)速范圍和調(diào)速效率。將文件類型設(shè)為HEX，選擇建立工程的路徑，找到 Keil 編譯生成的 HEX 文件如圖 所示。被很多單片機(jī)愛好者采用。 另外， “ View” 下的三個(gè)工具在調(diào)試中會(huì)經(jīng)常用到 。 圖 調(diào)試前設(shè)置窗口 首先，單擊 ，彈出如圖 所示對(duì)話框，在 Target 頁 面上設(shè)置對(duì)應(yīng)的晶振頻率。 現(xiàn)在再點(diǎn)擊 重新編譯，系統(tǒng)提示： “creating hex file from first...”。Target 139。這樣，程序就添加進(jìn)了這個(gè)工程。但現(xiàn)在還不能開始編譯。點(diǎn)擊 ，或者 FileNew，便建立了一個(gè)空的文本框。在此界面上選擇電路板上所用的單片機(jī)型號(hào)： STC89S51（或者是STC89S52，視開發(fā)板上具體型號(hào)而定），單擊 “ 確定 ” 。 打開 Keil 軟件后，出現(xiàn)（圖 ）所示界面。在 Keil 里，每一個(gè)完整的程序，都是以一個(gè)工程的形式建立的。 ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 Hex 文件，以供調(diào)試器 dScope51 或tScope51 使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用 技術(shù)學(xué)院 學(xué)士學(xué)位 論文 27 圖 C51 工具包整體結(jié)構(gòu)圖 Keil C51 單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)，如圖 所示，其中 uVision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和 for DOS 的集成開發(fā)環(huán)境 （ IDE） ，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。程序不應(yīng)該寫的冗長， 在寫程序的過程中，不僅要遵循一般的寫做原則（如主程序在達(dá)到目的的前提下應(yīng)盡量簡短），還要依據(jù)硬件的客觀條件（如 P0 口的驅(qū)動(dòng)能力比 P1 口強(qiáng)），要帶有目的性地編程序 、改程序和調(diào)程序。當(dāng)出現(xiàn)問題 后，在程序中 應(yīng) 設(shè)置斷點(diǎn)，查看問題的所在，同時(shí)也用萬用表的蜂鳴檔查試硬質(zhì)電路的連接情況，看是否有假焊，漏焊，錯(cuò)焊的情況。在 Keil 軟件中建立好自己的工程文件，并把自己相應(yīng)的程序保存為 .C 文件，編譯后生成 .hex 文件。 二 、程序轉(zhuǎn)跳錯(cuò)誤 這種錯(cuò)誤的現(xiàn)象是程序運(yùn)行不到指定的地方，或發(fā)生死循環(huán)，通常是由于錯(cuò)用了指令或改錯(cuò)了標(biāo)號(hào)引起的。 （ 4） 檢查和修改存儲(chǔ)器單元的內(nèi)容。 （ 2） 運(yùn)行。 （ 2） 元器件失效 元器件失效的原因有兩個(gè)方面，一是由于元器件本身損壞或性能差，諸如電電容的沈陽理工大學(xué)應(yīng)用 技術(shù)學(xué)院 學(xué)士學(xué)位 論文 25 型號(hào)參數(shù)選擇不正確，集成電路損壞，或速度、功耗等技術(shù)參數(shù)不合格等；第二是組裝錯(cuò)誤造成的元器件失效，諸如電容、二極管、三極管極性錯(cuò)誤，集成塊安裝方向傾倒等。應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查， 以防止電源的短路和極性的錯(cuò)誤。硬件調(diào)試主要是指對(duì)制作好的硬件系統(tǒng)電路進(jìn)行硬件連接正確性的測試，電路功能能否正常實(shí)現(xiàn)以及可靠性檢測。 T0 定時(shí)中斷子程序邏輯圖如圖 所示。 開 始確 定 光 標(biāo) 位 置占 空 比 百 十 個(gè)位 數(shù) 據(jù) 處 理顯 示 占 空 比轉(zhuǎn) 速 的 千 百 十個(gè) 位 數(shù) 據(jù) 處 理顯 示 轉(zhuǎn) 速通 斷 標(biāo) 志 位 是否 為 1顯 示 o n顯 示 o f f方 向 標(biāo) 志 位 是否 為 1顯 示 →顯 示 ←結(jié) 束是否是否 圖 液晶顯示子程序邏輯圖 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用 技術(shù)學(xué)院 學(xué)士學(xué)位 論文 22 鍵盤控制子程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 共設(shè)定了四個(gè)按鍵， S1 用于增加 PWM 波形的占空比， S2 用于減少 PWM 波形的占空比， S3 用于切換電機(jī)的轉(zhuǎn)向， S4 用于控制系統(tǒng)是否上電。 系統(tǒng)初始化程序邏輯圖如圖 所示。}//開停 zh_fa = tem[0]%2。if(k1==20)tem[0]++。 if(k1==100)k1=0。 while(1) { if(!s1) {k1++。 本系統(tǒng)的軟件部分采用 C51 編程，在 Keil 環(huán)境下運(yùn)行。實(shí)際的驅(qū)動(dòng)電路考慮到功率，故多加兩個(gè)三極管 ，形成功率運(yùn)放，如圖 所示 。 PWM 調(diào)速方式主要分單極性和雙極性兩種的工作方式。 圖 H 橋式驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí) 針 轉(zhuǎn)動(dòng) 當(dāng)三極管 Q2 和 Q3 導(dǎo)通時(shí)，電流將從右向左流過電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)沿另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖 所示，電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對(duì)角線上的一對(duì)三極管，根據(jù)不同三極管對(duì)的導(dǎo)通情況，電流可能會(huì)從左到右或從右到左流過電機(jī)，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。如圖 所示為一個(gè)典型的直流電機(jī)控制電路。 改變電阻調(diào)速有很多的缺點(diǎn)，所以很少采用，只在一些大型的起重機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)及電車等性能要求不高或低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不長的情況下才會(huì)用。 變化時(shí)間遇到的時(shí)間常數(shù)同 變化遇到的相比要大得多，響應(yīng)速度較慢，但所需的電源容量要小。對(duì)于要求在一定范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)速的系統(tǒng)來說，這種方法最好。給兩個(gè)電刷加上直流電源，如圖 (a)所示，有直流電流從電刷 A 流入，經(jīng)過線圈 abcd,從電刷 B 流出，根據(jù)電磁力定律，載流導(dǎo)體ab 和 cd 受到電磁力的作用，其方向由左手定則判定，兩段導(dǎo)體受到的力 形成了一個(gè)轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)其方向轉(zhuǎn)到圖 (b)所示的位置，電刷 A 與換向片 2 接觸，電刷 B 和換向片 1 接觸，直流電機(jī)從電刷 A 流入，在線圈中的流動(dòng)方向是 dcba,從電刷 B 流出。換向片之間互相絕緣，由換向片構(gòu)成的整沈陽理工大學(xué)應(yīng)用 技術(shù)學(xué)院 學(xué)士學(xué)位 論文 15 體稱為換向器。絕大多數(shù)的直流電動(dòng)機(jī)都是由電磁力形成一種方向不變的轉(zhuǎn)矩而實(shí)現(xiàn)的連續(xù)旋轉(zhuǎn)的。 圖 霍爾元件安裝圖 在直流電機(jī)的主軸上安裝一個(gè)小磁剛，在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，每當(dāng)小磁鋼接近霍爾元件時(shí)，由霍爾元件的特性可知，此時(shí)霍爾輸出為低電平，當(dāng)小磁鋼遠(yuǎn)離霍爾元件時(shí)，霍爾輸出為高電平，如此循環(huán)，霍爾元件就能夠測出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。第二種適合頻率低的情況。所謂計(jì)數(shù)法就是給定一個(gè)閘門時(shí)間，在閘門時(shí)間內(nèi)，計(jì)數(shù)輸入的脈沖個(gè)數(shù)：脈沖寬度就是利用待測信號(hào)的脈寬來控制計(jì)數(shù)門。當(dāng)電流通過霍爾元件時(shí)，若在垂直于電流的方向施加磁場，則霍爾元件兩側(cè)面會(huì)出現(xiàn)橫向電位差（即稱為霍爾電壓），由于磁場的變化，于是霍爾元件發(fā)出脈沖信號(hào)傳輸給控制器來處理，從而實(shí)現(xiàn)測速測位置等傳感器或開關(guān)作用。 S2： 減小 PWM 波形的占空比。按下 S3，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方式正好相反。其接口電路如圖 所示。 其具體的電路設(shè)計(jì)如圖 所示 。接口時(shí)要注意顯示器的使能信號(hào) E 是高電平有效 ， 而單片機(jī)的讀、寫信號(hào)是低電平有效 ， 所以要取反。 液晶顯示器的接口電路有 2 種 ： 一種是總線式接口電路方式 ； 另一種是非總線式接口電路方式 。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用 技術(shù)學(xué)院 學(xué)士學(xué)位 論文 11 三、 1602LCD 的 RAM 地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫表 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則 此指令失效。 表 1602LCD 引腳接口說明表 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號(hào) 14 D7 數(shù) 據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 其中 VL 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10kΩ 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 液晶顯示元件 1602 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模塊，本設(shè)計(jì)使用的是長沙太陽人電子有限公司的1602 字符型液晶顯示器。 LCD1602 顯示模塊只能實(shí)現(xiàn) ASCII 字符顯示，但是 低電壓低功耗。 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中常用的液晶顯示器有 12864 液晶和 LCD1602， 帶中文字庫的12864 液晶 是一種 具有 4 位 /8 位并行、 2 線或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡體中文字庫 的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨 率為 12864, 內(nèi)置 8192個(gè) 16*16 點(diǎn)漢字，和 128 個(gè) 16*8 點(diǎn) ASCII 字符集。 液晶顯示器電路的設(shè)計(jì) 液晶顯示元件的選擇 LCD 液晶顯示器，英文名字是 Liquid Crystal Display，縮寫為 LCD。本系統(tǒng)中這兩種復(fù)位電路（如圖 ）都體現(xiàn)出來了。除此之外，復(fù)位操作還對(duì)一些特殊功能寄存器的值有影響。電容的安裝位置應(yīng)盡量靠近單片機(jī)芯片。最后， 添加了蜂鳴器電路，與 PWM 波同頻率，以便直觀的觀察占空比的變化。 首先， 系統(tǒng)的主控芯片采用的是 MCS51 系列單片機(jī) ， 這是已經(jīng)在工業(yè) ，民用業(yè) 現(xiàn)場應(yīng)用十分廣泛的單片機(jī)型號(hào)了，目前已經(jīng)發(fā)展了很多增強(qiáng)功能，本設(shè)計(jì)采用的是 STC89C52RC 單片機(jī)。最新版本的 Protel 軟件可以毫無障礙地讀 Orcad、 Pads、 Accel（ PCAD） 等知名 EDA 公司設(shè)計(jì)文件，以便用戶順利過渡到新的 EDA 平臺(tái)?？蓪?shí)現(xiàn)在線對(duì)現(xiàn)場歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、曲線參數(shù)的校正等功能。不需要外加監(jiān)控芯片，只是通過串行口便可將 PC 機(jī)內(nèi)的產(chǎn)品升級(jí)軟件下載到產(chǎn)品中去，而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品軟件的升級(jí)換代。 STC89 的超級(jí) Flash 配置存儲(chǔ)器 SFCF 的 bit6位用來開關(guān) IAP 功能， 0 關(guān)閉， 1 開啟，程序啟動(dòng)時(shí)默認(rèn)關(guān)閉。 IAP不能對(duì)自身所在的 Block編程，即當(dāng)程序運(yùn)行在 Block1 時(shí)，可 編程的是 Block0。 STC89系列單片機(jī)在出廠時(shí)，片內(nèi)已經(jīng)燒錄有 ISP 引導(dǎo)碼，占用 Block1 的程序空間前 2K 字節(jié)，并設(shè)置為從 Block1 啟動(dòng)。如果狀態(tài)字為 0，則轉(zhuǎn)去 0000H 地址開始執(zhí)行程序；這是用戶程序的正常起始地址。單片機(jī)在 “ISP 模式 ”下，上電時(shí)，可以進(jìn)行 ISP 操作，在 ISP 模式下，單片機(jī)通過串行端口與外部主機(jī)，（如 PC機(jī)或終端）通信。通過 REMAP功能可以將 Flash 塊重定位。 由于 STC 單片機(jī)具有 ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程）功能，無需專用編程 器 /仿真器，可通過串口（ ）直接下載用戶程序， 8K 程序 3 秒鐘即可完成。但是 P0 和 P2，既可以做 I/O 輸 入，也做 AD 信號(hào)輸入口。 簡單概括來說，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可分為三個(gè)層次：第一層是指單片機(jī)：通常指應(yīng)用系統(tǒng)主處理機(jī)，即所選擇的單片機(jī)器件。 系統(tǒng)的思路簡單明了，首先單片機(jī)生成 PWM 波， PWM 波通過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)工作，然后通過霍爾測速電路反饋回單片機(jī)并通過 LCD 顯示電路在液晶上顯示出來，系統(tǒng)采用獨(dú)立鍵盤 控制直流電機(jī)的加速和減速，電源的通和斷，電機(jī)的方向以及PWM 波形的占空比 。隨著市場的發(fā)展，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)性能也越來越高，希望功能更強(qiáng)、噪聲更低 、控制算法更復(fù)雜，同時(shí)還要符合環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，可以預(yù)見，在不久的將來，會(huì)有更新的電力電子器件問世，已有的器件會(huì)得到更好的改進(jìn)。 PWM 最早應(yīng)用在軍事工業(yè)和空間技術(shù)當(dāng)中。之后由于諧波和功率因數(shù)的原因逐步由斬波器或者 PWM 變流器所代替，明顯的擴(kuò)大了調(diào)速范圍 ，提高了調(diào)速精度，改善了快速性、效率和功率因數(shù)。 隨著全控型器件的問世， 它的特點(diǎn)開關(guān)速度 更快和控制更方便 使得脈寬調(diào)制技術(shù)表現(xiàn)出更大的優(yōu)越性能 ，主電路線路簡單，需要用的功率元件少，開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗和發(fā)熱都較小；低速性能好，穩(wěn)速精度高，因而調(diào)速范圍寬；系統(tǒng)快速響應(yīng)性能好，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)；主電路元件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，裝置效率更高；微型計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，正向各個(gè)領(lǐng)域滲透，