【正文】 在調(diào)試中不斷發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)而解決問題，這是一個再學(xué)習(xí)的過程，其本身就是對自己的一次鍛煉，培養(yǎng)了自己獨立思考，動手解決問題的能力。但看到自己的成果時，所有的艱辛與疲倦都拋到了九霄云外。 經(jīng)驗 ： 由于本系統(tǒng)采用 5V 直流電源供電， 霍爾傳感器要選用工作電壓的范圍包含 5V 電壓的可以省去再用一個電源的麻煩，單片機(jī)等都是工作在TTL 電平的，霍爾傳感器輸出 的波形應(yīng)為 TTL 電平，以便單片機(jī)能夠識別。波形得到了大大改善 ； （ 2） 首先檢查程序中的開頭，中斷入口地址，發(fā)現(xiàn)中斷定時 0的地址寫成中斷定時 1的入口地址了。 其次、二進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換，我們依然可以利用上述列舉的方法，多次給出數(shù)據(jù)，然后運行程序，可以設(shè)置觀察變量，觀察出程序轉(zhuǎn)換的結(jié)果。 用戶可以直接移動鼠標(biāo)到相應(yīng)的變量名上，點擊鼠標(biāo)左鍵，將出現(xiàn)一個提示窗口，顯示這個變量的當(dāng)前值。 如果已知程序中某塊代碼實際運行正常的情況下，仍用跟蹤調(diào)試方法，將大大浪費時間，而且很枯燥，因此調(diào)試中第二個重要工具是在源代碼中預(yù)定處設(shè)置斷點，大多數(shù)調(diào)試程序通過使用斷點中止程序執(zhí)行。調(diào)試時用戶可動態(tài)觀察、修改設(shè)定變量（包括CPU 片內(nèi)寄存器、特 殊寄存器及外部寄存器、內(nèi)存）的值。可以用示波器和萬用表檢查電平轉(zhuǎn)換前后的關(guān)系，這里不在贅述?？磫纹瑱C(jī)通電后能否可以正常工作等這一系列問題。 開 始 高字節(jié) R4 送 30H R5 與 0F0H 相與交換后送 31H R5 與 0FH 相與后送 32H R6 與 0F0H 相與交換后送 33H R6 與 0FH 相與后送 34H 返 回 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 29 N 圖 5－ 6 顯示程序流程圖 開始 30HR0，表首地址 DPTR，（ R1） =0FEH （ R0）賦值給 A A+DPTR 賦值給 P0 （ R1） =P1，（ R1） =A， RL A INC R0 ， A=（ R1） （ R1） =0DFH？ 結(jié)束 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 30 6 系統(tǒng)調(diào)試 電路調(diào)試是整個系統(tǒng)功能否實現(xiàn)的關(guān)鍵步驟，我們將整個調(diào)試過程分為三大部分：硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和綜合調(diào)試?？梢哉f是核心部分，流程圖如圖 所示： 被除數(shù)初始化 開 始 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 25 圖 5－ 2 計算程序流程圖 計算程序中又再次調(diào)用了除法程序，這里的除法為四字節(jié)除三字節(jié)商為兩字節(jié)，除法的程序的編程思想可以和手工計算的除法相似，比較減法的思想，流程圖如圖 53 所示 具體程序見附錄。 軟件需要解決的是 單片機(jī)中斷服務(wù)程序的設(shè)計、計算程序的設(shè)計、顯示部分的程序設(shè)計以及在我們這里非重點介紹的通信程序設(shè)計。邏輯 1 電平為 3V～ 15V。工作溫度范圍為 40 ～ 150℃（存儲溫度為 150℃），可適用于各種機(jī)及機(jī)電一體化領(lǐng)域。而且，因霍爾元件的尺寸極小，可以進(jìn)行多點檢測，由計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以得到場的分布狀態(tài)，并可對狹縫，小孔中的磁場進(jìn)行檢測用磁場作為被傳感物體的運動和位置信息載體時，一般采用永久磁鋼來產(chǎn)生工作磁場。集成霍爾傳感器與分立相比，由于減少了焊點，因此顯著地提高了可靠性。 霍爾線性器件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回調(diào)、位置重復(fù)精度高（可達(dá) um 級）。 5 位共陰極顯示器和AT89C51 的接口邏輯如圖 47 所示。才能顯示出正確的數(shù)字來，如圖 45所示，為七 段數(shù)碼管的管腳圖。 若復(fù)位電路失效，加電后 CPU從一個隨機(jī)的狀態(tài)開始工作，系統(tǒng)就不能正常運轉(zhuǎn)。此時 ALE、 PSEN、 P0、 P P P3口都 輸出高電平。 AT89C51是屬于 CMOS8位微處理器，它的時鐘電路在結(jié)構(gòu)上有別于 NMOS型的單片機(jī)。 芯片擦除： 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。在FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 三級程序存儲器鎖定 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié) 閃爍 可編程可擦除只讀存貯器 （ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 7 Memory）的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。為了和 PC通信，系統(tǒng)要求單片機(jī)晶振 。 復(fù)位電路 CPU 執(zhí)行單元 顯示電路 傳感器 發(fā)送電路 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 5 軟件設(shè)計思路 軟件需要解決的是 定時器 0 的記數(shù)和外部中斷 0 的 設(shè)定 、由于測量的轉(zhuǎn)速范圍大，所以低速和高速都要考慮在內(nèi)，關(guān)鍵在于一個四字節(jié)除三字節(jié)程序的實現(xiàn)。 （ 4） PC 機(jī)部分主要完成將數(shù)據(jù)顯示在界面并描繪出 VT 圖 系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo) 系統(tǒng)主要完成以下功能： 測量系統(tǒng)： ； ； 5位 LED 上，精度為 %； ； 9 針 RS232 即可； 通信部分： Visual Basic 編制 RS— 232 通信軟件； ； ，用時間曲線表示； 根據(jù)系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能以及要求，要實現(xiàn)單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測量主要是各個模塊的設(shè)計，定時器記數(shù)功能、以及 LED 驅(qū)動、電平轉(zhuǎn)換及 PC 機(jī)之間基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 4 的通信。 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 2 2 系統(tǒng)功能分析 系統(tǒng)功能概述 功能： 系統(tǒng)主要實現(xiàn)功能是 :AT89C51 單片機(jī)接收霍爾 傳感器傳來的脈沖信號 ,單片機(jī)根據(jù)外部中斷 ,以及內(nèi)部定時器進(jìn)行記數(shù)計算出電機(jī)轉(zhuǎn)速送到LED 顯示，同時數(shù) 據(jù)傳給 PC 機(jī) ,并在 PC 機(jī)屏幕上顯示出來。 本系統(tǒng)主要由傳感器，單片機(jī) AT89C51 構(gòu)成。 本設(shè)計主要用 AT89C51 作為控制核心， 由霍爾傳感器、 LED 數(shù)碼顯 像管 、 HIN232CPE 電平轉(zhuǎn)換 、 及 RS232 構(gòu)成?；趩纹瑱C(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 1 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 作者： 張英林 指導(dǎo)老師：馬德貴 （安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 繼續(xù)教育 院 09級電子信息工程 合肥 ） 摘 要 在工程實踐中，經(jīng)常會遇到各種需要測量轉(zhuǎn)速的場合，測量轉(zhuǎn)速的方法分為模擬式和數(shù)字式兩種。 詳細(xì)介紹了 單片機(jī)的測量轉(zhuǎn)速系統(tǒng)及 PC機(jī)與單片機(jī)之間的串行通訊。可以對大 范圍轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量，測量的轉(zhuǎn)速精度高，還可以和 PC 機(jī)時時通信，實現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)速的測量。記錄各時段的轉(zhuǎn)速，畫出 VT 坐標(biāo)圖。 單片機(jī)可通過編程控制外圍部件，能實現(xiàn)較高的自動化程度。顯示部分、需要有一個 二進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)化程序，以及轉(zhuǎn)換成非壓縮 BCD 的程序后、才能進(jìn)行調(diào)用查表程序送到顯示。軟件的具體設(shè)計我們將在下面的章節(jié)中作詳細(xì)介紹。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 128*8位內(nèi)部 RAM P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2 口輸出地址的高八位。 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 9 ：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。另外，該引腳被略微拉高。 ：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “1” 且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 11 CMOS型單片機(jī)內(nèi)部（如 AT89C51）有一個可控的負(fù)反饋反相放大器，外接晶振（或陶瓷諧振器）和電容組成振蕩器，圖 4－ 2為 CMOS型單片機(jī)時鐘電路框圖。 RST變?yōu)榈碗娖胶?，退出?fù)位， CPU從初始狀態(tài)開始工作。 圖 43 上電復(fù)位電路 顯示電路 顯示電路采用 LED數(shù)碼管動態(tài)顯示， LED（ LightEmitting Diode）是一種外加電壓從而渡過電流并發(fā)出可見光的器件。 圖 44 七段發(fā)光顯示器的結(jié)構(gòu) 圖 45 七段發(fā)光顯示器管腳的結(jié)構(gòu) 驅(qū)動方式 ： 采用的數(shù)碼管驅(qū)動為 7407，它的全名為 7407 TTL 集電極開路六正相高壓驅(qū)動器，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，圖 46為 7407的圖以及各個引腳的分布功能介紹。 AT89C51 的 P0 口作為段數(shù)據(jù)口，接上拉電阻到顯示器的各個段； P2 口作為掃描口，經(jīng)同相驅(qū)動器 7407 接顯示器公共極。采用了各種補(bǔ)償措施的霍爾器件的工作 溫度范圍廣，可達(dá) 55150 度。此外，它具有體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點，正越來越愛到眾的重視。例如， 用一個 5 4 （ mm3）的釹鐵硼Ⅱ號磁鋼，就可在它的磁極表面上得到約 2300 高斯的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 電參數(shù)： 參數(shù) 符號 測試條件 量值 單位 最小 典型 最大 電源電壓 VCC 輸出低電平電壓 Vout Iout=20mA BBOP 200400mV 輸出高電平電流 IOFF Vout=24V B 電源電流 ICC VCC=24V 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 18 輸出端開路 10 mA 輸出上升時間 tr Vcc=12V RL= CL= μ S 輸出下降時間 tf Vcc=12V RL= CL= μ S 產(chǎn)品特點 : . 電源電壓范圍寬 . 可用市售的小磁環(huán)來驅(qū)動 . 無可動部件、可靠性高 . 尺寸小 . 抗環(huán)境應(yīng)力 . 可直接同雙極和 MOS 邏輯電路接口 應(yīng)用 : . 高靈敏的無觸點開關(guān) . 直流無刷電機(jī) . 直流無刷風(fēng)機(jī) . 霍爾開關(guān)元件的電路圖： 圖 48 霍爾傳感器的電路圖 發(fā)送模塊 根據(jù)系統(tǒng)功能要求，要使單片機(jī)測量的轉(zhuǎn)速能夠向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，硬件電路中必須要考慮到單片機(jī)的發(fā)送部分，由于單片機(jī)通過串口發(fā)送出基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 19 來的是 TTL 邏輯電平（ 0V 和 5V），而計算機(jī) RS232 總線上輸入、輸出數(shù)據(jù)和控制信號為 +12V 左右的電壓，單片機(jī)要和 PC 的上位機(jī)通信就必須是電平一致，所以發(fā)送部分關(guān)鍵的部分是電平轉(zhuǎn)換和串口發(fā)送，電平轉(zhuǎn)換可以用模擬器件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，但是為了方便起見，本次設(shè)計采用的是集成芯片，一個芯片加上它的外圍電路即可完成電平的轉(zhuǎn) 換的工作。 電氣特性： EIARS232C 對電器特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了規(guī)定； 在 TxD 和 RxD 上：邏輯 1(MARK) =3V～ 15V 邏輯 0(SPACE)=+3～＋ 15V 在 RTS、 CTS、 DSR、 DTR 和 DCD 等控制線上： 信號有效（接通， ON 狀態(tài)，正電壓）＝ +3V～ +15V 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 20 信號無效（斷開， OFF 狀態(tài)，負(fù)電壓）＝ 3V～ 15V RS232 連接器 DB9 DB9是 RS232 信號線的連接器，其連接器的機(jī)械特性見圖 (4－ 9)，表 41 所示 RS232 信號線名稱、符號以及對應(yīng)在 DB9上的針腳號。 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 23 單片機(jī)轉(zhuǎn)速程序設(shè)計思路及過程 單片機(jī)測量轉(zhuǎn)速可以分為若干模塊，然后在主程序中調(diào)用各個模塊， 流程圖如下圖所示。 二 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換程序 計算程序計算出來的數(shù)據(jù)為二進(jìn)制，存到 50H、 51H 單元中以便發(fā)送程序中調(diào)用傳送數(shù)據(jù)到計算機(jī)，計算機(jī)可識別二進(jìn)制，然而，我們需要在LED 上顯示，查表程序需要拆分的 BCD 碼，所以二進(jìn)制必須先轉(zhuǎn)換成 BCD后才能拆分。 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試主要是針對我的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的單片機(jī)硬件電路分別進(jìn)行調(diào)試。 數(shù)碼管 LED電路調(diào)試：由于數(shù)碼管采用的是動態(tài)掃描的方式點亮的。 軟件調(diào)試 單片機(jī)程序調(diào)試思路