【正文】 LCA51 軟件提供一系列更改變量數(shù)值的方法，以便用戶能檢查程序?qū)φ麄€變量值范圍的反應(yīng)，而無需為設(shè)置每個 值而重新加載調(diào)試。如果用戶按熱鍵 F4，調(diào)試程序繼續(xù)執(zhí)行程序代碼，直到它到達光標(biāo)行處或調(diào)試程序遇到另一個斷點。跟蹤應(yīng)用程序使用戶能夠在運行應(yīng)用程序時，看到 PC 指針在應(yīng)用源代碼程序中的確切位置，LCA51 提供以下方法對程序的執(zhí)行進行跟蹤。 LCA51 軟件全面支持匯編語言， C51 語言， PL/M51 語言的編譯 /連接、調(diào)試。電路上電檢查 74164 是否接上電源和地讓其正常工作。 上電前的調(diào)試： 在上電前，我們必須確保電路中不存在斷路或短路情況，這一工作是整個調(diào)試工作的第一步，也是非常重要的一個步驟。8 DB 041H。0 DB 0F9H。檢測最低位前導(dǎo)標(biāo)志，即跳到選擇 /方式數(shù)據(jù)字節(jié)的位為 1，以決定轉(zhuǎn)換結(jié)果的哪個字節(jié)最先傳送。此外，對于低速情況下，我們還要設(shè)定一個軟件計數(shù)器 VTT，當(dāng)外部中斷還沒來而內(nèi)部定時器已經(jīng)溢出，產(chǎn)生定時器 0 中斷時，增加 VTT，作為三字節(jié)中的高字節(jié)。跟著對數(shù)據(jù)和中斷進行初始化：對控制電機的選通信號與方向信號的引腳置 0（通電時電機不啟動，直到按下啟動鍵后再啟動，啟動后的轉(zhuǎn)向是正轉(zhuǎn)）；對顯示子程序中用到的數(shù)據(jù)寄存單元及測速子程序中用到的時間寄存器、速度數(shù)據(jù)寄存器清零；設(shè)定 T0 的工作方式及定時時間，開中斷，并讓 T0 開始工作。 E N A6E N B11I N 15I N 27I N 310I N 412O U T 12O U T 23O U T 313O U T 414I S E N A1I S E N B15VS4V S S9GND8U 10L 29 8N 圖 311 L298N 的引腳圖 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計及調(diào)試 24 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計及調(diào)試 本章重點闡述測量轉(zhuǎn)速的匯編語言、軟件設(shè)計以及調(diào)試的過程。 L298 可驅(qū)動 2 個電動機， OUT1， OUT2 和 OUT3，OUT4 之間可分別接電動機，本實驗裝置我們選用驅(qū)動一臺電動機。本設(shè)計采用 L298N 驅(qū)動電機。這個數(shù)據(jù)串是前一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果，在第一個輸出數(shù)據(jù)位之后的每個后續(xù)位均由后續(xù)的 I/O 時鐘下降沿輸出。器件進入 I/O 周期后同時進行兩種操作。用“轉(zhuǎn)換結(jié)束”信號 EOC 指示轉(zhuǎn)換的完成。 在本次設(shè)計中采用的是光電對管用來作為對電機轉(zhuǎn)速檢測的傳感器也就是光電傳感器。光電 二極管的外型與一般二極管一樣，只是它的管殼上開有一個嵌著玻璃的窗口，以便于光線射入，為增加受光面積， PN 結(jié)的面積做得較大，光電二極管工作在反向偏置的工作狀態(tài)下，并與負載電阻相串聯(lián)，當(dāng)無光照時，它與普通二極管一樣，反第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 20 向電流很小，稱為光電二極管的暗電流；當(dāng)有光照時，載流子被激發(fā)，產(chǎn)生電子 空穴，稱為光電載流子。 電信號易于傳輸和處理，所以大多數(shù)的傳感器是將物理量等信息轉(zhuǎn)換成電信號輸出的。⑥ 8 引腳功能。在電流達 50毫安時，該輸出還可以把電壓切換到 50 伏。 作用：比較器，鎖存器，反相器，方波輸出及整形等。 所謂動態(tài)顯示，就一位一位地輪流點亮各位顯示器（掃描），對于每一位顯示器來說，每隔一段時間點亮一次。 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 15 P 1P 2P 3P 4P 5P 6P 7P 8R S T9P 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17X T A L 218X T A L 119V S S20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P 28P S E N29A L E / P R O G30E A / V P P31P 32P 33P 34P 35P 36P 37P 38P 39V C C40U8A T 89 C 5110uFC 18R 34+5 圖 34 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。 RST 變?yōu)榈碗娖胶螅顺鰪?fù)位， CPU 從初始狀態(tài)開始工作。 CMOS 型單片機內(nèi)部（如 AT89C51）有一個可控的負反饋反相放大器，外接晶振（或陶瓷諧振器）和電容組成振蕩器，圖 33 為 CMOS 型單片機時鐘電路框圖。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 XLAT2: 振蕩器反相放大器的輸出端。 PSEN:程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選信號，當(dāng)AT89C51 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 PSEN有效，即輸出兩個脈沖。當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出兩個機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。 Flash編程或校驗時， P2 亦接收高位地址和其它控制信號。 P1 口： P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的８位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）４個 TTL邏輯門電路。 定時器： AT89C51 片內(nèi)有 2 個 16 位的定時器，用來實現(xiàn)定時或者計數(shù)功能，并且以其定時或計數(shù)結(jié)果對計算機進行控制。其結(jié)構(gòu)圖如 21 所示： 第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計論證 8 圖 21 系統(tǒng)整體框圖 A/D 轉(zhuǎn)換電路 鍵盤 80C51 單片機 L298N 直流電機 穩(wěn)壓電源 數(shù)碼顯示電路 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 9 第 3 章 系統(tǒng) 硬件設(shè)計 系統(tǒng)主要硬件簡介 AT89C51 單片機簡介 單片機的基本組成 AT89C51 單片機由 CPU 和 8 個部件組成，它們都通過片內(nèi)單一總線連接，其基本結(jié)構(gòu)依然是通用 CPU 加上外圍芯片的結(jié)構(gòu)模式，但在功能單元的控制上采用了特殊功能寄存器的集中控制方法。 方案二：采用 TLC2543， TLC2543 是 TI 公司的 12 位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成 A/D 轉(zhuǎn)換過程。 方案三：采用有達林頓管組成的 H 型 PWM 電路，用單片機控制達林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速。且價格相對便宜。 方案一：增量式旋轉(zhuǎn)編碼器：通過內(nèi)部的兩個光敏接受管轉(zhuǎn)化其角度碼盤的時序和相位的關(guān)系，得到其角度碼盤角度位移量增加和減少。 （ 4）達到一定的檢測精度。 利用 電子信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，可以大幅提高生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品的市場競爭力。 在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用：現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算 機網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。 誠然，單片機的應(yīng)用意義遠不限于它的應(yīng)用范疇或由此帶來的經(jīng)濟效益，更重要的是 它已從根本上改變了傳統(tǒng)的控制方法和設(shè)計思想。 然而單片機又不同于單板機（一種將微處理器芯片、存儲器芯片、輸入輸出接口芯片安裝在同一塊印制電路板上的微型計算機），單片機芯片在沒有開發(fā)前，它只是具備功能極強的超大規(guī)模集成電路，如果對它進行應(yīng)用開發(fā)，它便是一個小型的微型計算機控制系統(tǒng)，但它與單板機或個人電腦 (PC 機 )有著本質(zhì)的區(qū)別。 其優(yōu)點硬件是電路簡單，軟件功能完善，測量速度快、精度高、控制系統(tǒng)可靠，性價比較高等特點。隨著微型計算機的廣泛應(yīng)用，特別是高性能價格比的單片機的出現(xiàn)，轉(zhuǎn)速測量普遍采用以單片機為核心的數(shù)字式測量方法。 本文便是運用 AT89C51 單片機控制的智能化轉(zhuǎn)速測量儀。 關(guān)鍵字 ： MSC51（單片機）；轉(zhuǎn)速檢測；傳感器。 單片機的應(yīng)用屬于芯片級應(yīng)用，需要用戶（單片機學(xué)習(xí)者與使用者）了解單片機芯 片的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)以及其它集成電路應(yīng)用技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計所需要的理論和技術(shù)，用這樣特定的芯片設(shè)計應(yīng)用程序，從而使該芯片具備特定的功能。是控制技術(shù)的一次革命，是一座重要的里程碑。 單片機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用：單片機在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。在這種時代背景下，如果應(yīng)用現(xiàn)代化手段對電機轉(zhuǎn)速進行科學(xué)改變，精確測量，并輔以數(shù)碼顯示，對工業(yè)，生活中的一些旋轉(zhuǎn)設(shè)備的速度以及需要控制其速度的儀器和用品加以控制和測量，會給工業(yè)生產(chǎn)和生活帶來看得到的方便。 第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計論證 5 第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計 控制器設(shè)計 單片機控 制器是 CPU 的神經(jīng)中樞，它包括定時控制邏輯電路、指令寄存器、譯碼器、地址指針 DPTR 及程序計數(shù)器 PC、堆棧指針 SP 等。優(yōu)點是：可直接準確的產(chǎn)生方波，精確性很高，但價格昂貴。 光電傳感器具有體積小 ,響應(yīng)頻率快 ,電壓范圍寬 ,重復(fù)精度高 ,抗干擾能力強使用壽命長等特點 .。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高， H 型電路保證了可以簡單地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制，穩(wěn) 定性極強，是一種被廣泛采用的 PWM 調(diào)速技術(shù)，承受負載能力大。 由于 TLC2543 是串行輸入結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省 51 系列單片機 I/O 資源 ， 且價格適中，分辨率較高， 所以選用 TLC2543。其基本組成如圖 31 所示： 圖 31 AT 89C51 組成結(jié)構(gòu)圖 及 8 個部件的作用功能介紹如下： 中央處理器 CPU：它是單片機的核心，完成運算和控制功能。 中斷控制系統(tǒng)：該芯片共有 5 個中斷源，即外部中斷 2 個，定時 /計數(shù)中斷 2 個和串行中斷 1 個。對端口寫“１ ”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的８位雙向 I/O 口。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE(地址鎖存允第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 12 許 )輸出脈沖用于鎖存地址的低８位字節(jié)。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，這兩次有效的PSEN 信號不出現(xiàn)。 振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。在閑置模式下， CPU 停止工作。振蕩器工作受 PD 端控制，由軟件置“ 1” PD（即特殊功能寄存器 ），使 PD＝ 0，振蕩器停止 工作，整個單片機也就停止工作，以達到節(jié)電目的。 單片機采用的復(fù)位方式是自動復(fù)位方式。 LED 是屬于電流控制器件，使用時必須加限流電阻。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點亮?xí)r間和間隔時間的比例有關(guān)。 作用：方波輸出，電源變換，音響報警，玩具，電控測量，定時等。管腳圖如 37 所示 : 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 18 12345678U3L M 31 1N 圖 37 LM311 管腳圖 JFET 輸入運放 TL084 TL084 輸入級 JFET 為結(jié)構(gòu)，內(nèi)接頻率補償電路和短路保護電路，四個運放之間具有良好的匹配性能和隔離性能，通道隔離度為 120dB，轉(zhuǎn)換速率為13V/μ S，單位增益帶寬乘積為 4MHz，開環(huán)電壓增益為 150V/mV，輸入失調(diào)電流為 5mA，可用于高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、高速 A/D 轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊傳輸系統(tǒng)、阻抗變換與匹配電路、采樣 /保持電路、醫(yī)療器械設(shè)備、精密測量系統(tǒng)以及自動控制系統(tǒng)等領(lǐng)域。它的引腳圖如圖 39 所示。例如傳聲器 (話筒 )就是一種傳感器，它感受聲音的強弱，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號。在外電場的作用下，光電載流子參與導(dǎo)電，形成比暗電流大得多的反向電流，該反向電流稱為光電流。被測轉(zhuǎn)軸上涂有黑白相間的標(biāo)志，被測轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，黑白條變化一次，光電元件由導(dǎo)通變?yōu)椴粚?dǎo)通，因而對應(yīng)檢測一個脈沖。系統(tǒng)時鐘由片內(nèi)產(chǎn)生并由 I/O CLOCK 同步。 (1)在 I/O CLOCK 的前 8 個脈沖的上升沿，以 MSB 前導(dǎo)方式從 DATA INPUT 端輸入 8 位數(shù)據(jù)流到輸入寄存器。 在 I/O 周期的最后一個 I/O CLOCK 下降沿之后， EOC 變低，采樣值保持不變，轉(zhuǎn)換周期開始，片內(nèi)轉(zhuǎn)換器對采樣值進行逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換，其工作由與 I/O CLOCK 同步的內(nèi)部時鐘控制。 L298N 的介紹 L298 是 SGS 公司的產(chǎn)品，比較常見的是 15 腳 Multiwatt 封裝的 L298N，內(nèi)部同樣包含 4 通道邏輯驅(qū)動電路。 5， 7， 10，12 腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉(zhuǎn)。 軟件需要解決的是單片機中斷服務(wù)程