【正文】 執(zhí)行走向等，所以使用非常廣泛。其缺點(diǎn)是使用的硬件較為復(fù)雜。 非編 碼的獨(dú)立式按鍵是指直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。 處理器的選擇 單片機(jī)的特點(diǎn) 單片機(jī)主要有如下特點(diǎn) [5]： 。 。 I2C（ InterIntegrated Circuit）及 SPI(Serial 7 Peripheral Interface)等串行總線方式，進(jìn)一步縮小了體積，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、并行 I/O 口、串行口、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘 /機(jī)器周期 (1T)的單片機(jī)，是高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度快 812倍。 所以，本設(shè)計(jì)最終選擇方案二，以 STC12C5A60S2 作為本系統(tǒng)的控制芯片。 方案一： M 法 (測(cè)頻法 ) 選擇 M法測(cè)速。 方案二： T 法 (測(cè)周期法 ) 選擇 T法測(cè)速。 方案三： M/T 法 (頻率 P 周期法 ) 選擇 M/T法測(cè)速。所以最終選擇方案三，以 M/T 法方式進(jìn)行測(cè)速。 速度檢測(cè)模塊通過(guò)外部中斷接口，將采集 到的速度信息以脈沖的形式發(fā)送到單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)速度采集程序計(jì)算出當(dāng)前速度，并在液晶上顯示。 9 S T C 1 2 C 5 A 6 0 S 2液 晶 顯 示電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 模 塊直 流 電 機(jī)速 度 檢 測(cè) 模 塊按 鍵 控 制 模 塊 圖 系統(tǒng)框圖 10 第三章 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng) STC12C5A60S2 介紹 STC12C5A60S2 系列主要性能： ? 高速： 1個(gè)時(shí)鐘 /機(jī)器周期，增強(qiáng)型 8051 內(nèi)核，速度比普通 8051 快8~12 倍 ? 寬電壓： ~ ? 增加第二復(fù)位功能腳（高可靠復(fù)位，可調(diào)整復(fù)位門(mén)檻電壓，頻率12MHz 時(shí)，無(wú)需此功能） ? 增加外部掉電檢測(cè)電路，可在掉電時(shí)，即時(shí)將數(shù)據(jù)保存進(jìn) EEPROM，正常工作時(shí)無(wú)需操作 EEPROM ? 低功耗設(shè)計(jì)：空閑模式，（可由任意一個(gè)中斷喚醒） ? 低功耗設(shè)計(jì)：掉電模式 （可由外部中斷喚醒），可支持下降沿 /上升沿和遠(yuǎn)程喚醒 ? 工作頻率： 0~35MHz，相當(dāng)于普通 8051:0~420MHz ? 時(shí)鐘：外部晶體或內(nèi)部 RC 振蕩器可選，在 ISP 下載編程用戶程序時(shí)設(shè)置 ? 8/16/20/32/40/48/52/56/60/62K 字節(jié)內(nèi) Flash 程序存儲(chǔ)器，擦寫(xiě)數(shù)十萬(wàn)次以上 ? 1280 字節(jié)片內(nèi) RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ? 芯片內(nèi) EEPROM 功能，擦寫(xiě)數(shù)十萬(wàn)次以上 ? ISP/IAP，在系統(tǒng)可編程 /在應(yīng)用可編程，無(wú)需編程器 /仿真器 ? 8通道， 10位高速 ADC，速度可達(dá) 25 萬(wàn)次 /秒， 2路 PWM 還可當(dāng) 2 路D/A 使用 ? 2通道捕獲 /比較單元（ PWM/PCA/CCP），也可以用來(lái)實(shí)現(xiàn) 2個(gè)定時(shí)器或者 2 個(gè)外部中斷（支持上升沿 /下降沿中斷） ? 4個(gè) 16 位定時(shí)器，兼容普通 8051 的定時(shí)器 T0/T1， 2路 PCA 實(shí)現(xiàn) 2個(gè)定時(shí)器 ? 可編程時(shí)鐘輸出功能， T0在 輸出時(shí)鐘， T1在 輸出時(shí)鐘，BRT 在 輸出時(shí)鐘 ? 硬件看門(mén)狗（ WDT） ? 高速 SPI 串行通信端口 ? 全雙工異步串行口（ UART），兼容普通 8051 的串口 11 ? 先進(jìn)的指令集結(jié)構(gòu)，兼容普通 8051 指令集，有硬件乘法 /除法指令 ? 通用 I/O 口（ 36/40/44 個(gè)），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口 /弱上 拉（普通 8051傳統(tǒng) I/O 口） ? 可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口 /弱上拉，推挽 /強(qiáng)上拉，僅為輸入 /高阻，開(kāi)漏。 2. 內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限。內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。電容值無(wú)嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響， CX CX2 可在 20pF 到 100pF 之間取值，在本設(shè)計(jì)中，振蕩晶體選擇 12MHZ,電容選擇 30pF。 基本的復(fù)位方式 單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開(kāi)始工作。此處采用的辦法是在 RST 端和正電源 VCC 之間接一個(gè)按鈕。 7805系列能提供多種固 定的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣。在 J6 處輸入 +12V電壓，在 J8處得到 +5V電壓。解決方案是通過(guò)對(duì)數(shù)字地與模擬地實(shí)現(xiàn)布線隔離。從顯示數(shù)字的穩(wěn)定程度，也可以判斷電機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性。 YBDAA024CN02 的主要參數(shù)： ? 分辨率： 65535 色 ? 像素點(diǎn)： 240*320 ? 顯示尺寸： 48(H） (V） ? 亮度 :250 LUX ? 電壓輸入： DC 5~12V 2W ? 工作溫度： 10℃ — +60℃ ? 存儲(chǔ)溫度： 25℃ — +70℃ 如圖，該液晶有 8位數(shù)據(jù)口， 5個(gè)控制端。 圖 顯示電路 由于本設(shè)計(jì)只用到 6 個(gè)按鍵，所以采用獨(dú)立式按鍵設(shè)計(jì)。只需檢測(cè)該 P2口處于高電平或者低電平，就能檢測(cè)到該按鍵是否按下。 繼電器的工作原理：電磁式繼電器一般由鐵芯、 線圈 、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開(kāi)觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。如果驅(qū)動(dòng)電路工作異常， L298 第 15腳與第 1腳的輸出電壓高于 ，則大于基準(zhǔn)電壓，LM358 的輸出電壓為高電平，三極管 8050 工作在導(dǎo)通狀態(tài)，繼電器就會(huì)工作在“常開(kāi)狀態(tài)”。屬于這一類的大多是作為繼電器和脈沖發(fā)生器應(yīng)用的光電傳感器，如測(cè)量線位移、線速度、角位移、角速度的光電脈沖傳感器等[1]。 速度檢測(cè)電路如圖 所示。 Vss接邏輯控制的電源， Vs為電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源。 18 第四章 軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的編程部分工作采用 KEIL_C51 語(yǔ)言完成，采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，以各子程序作為各部分功能和過(guò)程的入口，完成鍵盤(pán)輸入、按鍵識(shí)別和功能、 PWM脈寬控制和液晶顯示等部分的設(shè)計(jì)。 此處利用定時(shí)計(jì)數(shù)器讓單片機(jī) P1口的 、 、 控制 L298 的 ININ ENA 管腳，輸出占空比不同的方波，然后經(jīng)驅(qū)動(dòng)芯片 L298 放大后控制直流 19 電機(jī)。 按鍵子程序結(jié)構(gòu) 按鍵子程序結(jié)構(gòu)框圖如圖 XX所示，本設(shè)計(jì)的按鍵模塊采用的是非編碼獨(dú)立式按鍵，通過(guò)軟件編程設(shè)置每個(gè)按鍵的鍵碼，并且按鍵與鍵碼是一一對(duì)應(yīng)的。 20 開(kāi) 始初 始 化界 面 顯 示啟 動(dòng)顯 示 轉(zhuǎn) 速設(shè) 定 速 度 和 轉(zhuǎn) 向當(dāng) 前 速 度 大 于設(shè) 定 速 度當(dāng) 前 速 度 小 于設(shè) 定 速 度減 小 占 空 比增 大 占 空 比結(jié) 束YYNNYN 圖 總體程序框圖 21 開(kāi) 始順 時(shí) 針 轉(zhuǎn) 動(dòng) 鍵按 下逆 時(shí) 針 轉(zhuǎn) 動(dòng) 鍵按 下急 停 鍵 按 下加 速 鍵 按 下減 少 鍵 按 下電 壓 = 0 設(shè) 置 為 正 電 壓 關(guān) 系設(shè) 置 為 負(fù) 電 壓 關(guān) 系增 加 占 空 比減 少 占 空 比結(jié) 束NYYYYYNNNN 圖 轉(zhuǎn)速采集 子程序 由于本設(shè)計(jì)中當(dāng)前轉(zhuǎn)速必須隨時(shí)采集，所以采用單片機(jī) T0 定時(shí) /計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)、 T1 定時(shí) /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，定時(shí)器采用中斷方式編程（每 2ms中斷一次），在中斷服務(wù)程序中讀取單片機(jī) T1 計(jì)數(shù)器值，由于當(dāng)前轉(zhuǎn)速的顯示是以秒為單位，因此，當(dāng)中斷次數(shù)達(dá)到 500 次時(shí)計(jì)算一次讀取的計(jì)數(shù)器值并顯示，這樣便能精確的讀取電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速采集子程序如圖 所示。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和脫機(jī)運(yùn)行調(diào)試三個(gè)部分。將接地分為模擬地和數(shù)字低，最后將模擬地和數(shù)字地用 0電阻連接。經(jīng)測(cè)試 XTAL XTAL1 端的電壓都為 ， VCC 的電壓都為 ， RST端為 0V。 可用萬(wàn)能表 R 10Ω檔測(cè)量繼電器線圈的阻值，測(cè)得繼電器線圈電阻為 60Ω，所以繼電器沒(méi)有開(kāi)路現(xiàn)象。 脫機(jī)運(yùn)行調(diào)試 應(yīng)用系統(tǒng)的軟件、硬件調(diào)試完畢后，還需要經(jīng)過(guò)脫機(jī)運(yùn)行試驗(yàn)。 按鍵調(diào)試 在聯(lián)調(diào)時(shí)，發(fā)現(xiàn)加減 按鍵每按下一次，會(huì)加數(shù)位。經(jīng)檢查，單片機(jī)控制轉(zhuǎn)速的引腳已損壞。在經(jīng)過(guò)聯(lián)調(diào)后，系統(tǒng)工作正常。 本系統(tǒng)構(gòu)成了直流電機(jī)調(diào)速的閉環(huán)系統(tǒng)，可以通過(guò)按鍵設(shè)置電機(jī)的轉(zhuǎn)速，設(shè)置電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，通過(guò)液晶屏顯示電機(jī)的當(dāng)前速度與設(shè)定速度。通過(guò)學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)工作原理以及如何利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)各種功能，我查閱了大量相關(guān)資料，學(xué)會(huì)了許多知識(shí)，培養(yǎng)了我獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。畢業(yè)之即，難以描述我心中的彷徨與激動(dòng)，回想大學(xué)生活中，眾多的老師同學(xué)無(wú)私的給了我種種幫助，讓我在大學(xué) 里快樂(lè)、無(wú)憂無(wú)慮地吸收各種文化知識(shí)，豐富了我的精神世界，大大增強(qiáng)了我的文化