【正文】 數(shù)值。 軟件調(diào)試 單片機(jī)程序調(diào)試思路： 單片機(jī)部分調(diào)試工作的完成主要應(yīng)用 LCA51 軟件來完成，這一部分工作首哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 33 先將轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)中的各個(gè)模塊 —— 計(jì)算程序中的除法程序、雙字節(jié)的二 十進(jìn)制數(shù)制轉(zhuǎn)換程序，壓縮 BCD 碼十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為非壓縮 BCD 碼的程序以及顯示部分程序調(diào)試好，不斷調(diào)試，不斷修改直到正確為止。 LED電路調(diào)試：由于數(shù)碼管采用的 是動(dòng)態(tài)掃描的方式點(diǎn)亮的。 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 。 被除數(shù)初始化 讀取定時(shí)值 調(diào)用除法程序 返 回 開 始 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 28 圖 3－ 3 除法程序流程圖 按照數(shù)制轉(zhuǎn)換方法可以畫出流程圖 開始 0R R R6 16R7 N Y 除 法 移位次數(shù) 計(jì)數(shù)器 被除數(shù)左移 1 位 被除數(shù) 除數(shù) 上商 1，減去除數(shù) 上商 0 返回 計(jì)數(shù)器減 1 計(jì)數(shù)器 =0？ 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 圖 3－ 4 雙字節(jié)整數(shù)二翻十程序流程圖 單片機(jī)顯示部分可以用來顯示計(jì)算出來的數(shù)據(jù)的。 下面我們將 介紹除數(shù)是如何獲得的： 單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測量完成，定時(shí)器 T0 作為內(nèi)部定時(shí)器，外部中斷來的時(shí)候讀取 TH0， TL0，并同時(shí)清零 TH0、 TL0，使定時(shí)器再次循環(huán)計(jì)內(nèi)部脈沖。 HIN232CPE 能將 RS232C 電平轉(zhuǎn)換成 TTL 電平，也能將 TTL 電平轉(zhuǎn)換成 RS232C 電平，只需單 +5V 供電，由內(nèi)部升高電路產(chǎn)生 10V～ +12V。本次所采用的是 HIN232CP，我們要對其外圍電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，下面我們將詳細(xì)的敘述。為保證霍爾器件，尤其是霍爾開關(guān)器件的可靠工作，在應(yīng)用中要考慮有效工作氣隙的長度。 集成霍爾傳感器的輸出是經(jīng)過處理的霍爾輸出信號。 按照霍爾器件的功能可將他們分為：霍爾線性器件和霍爾開關(guān)器件。 對于圖 29 中的 5 位顯示器，在 AT89C51RAM 存貯器中設(shè)置五個(gè)顯示緩沖器單元 30H－ 35H，分別存放 5 位顯示器的顯示數(shù)據(jù)， AT89C51 的 P2 口掃描輸出總是只在一位為低電平，即 5 位顯示器中僅有一位公共陰極為低電平，其它位為高電平， AT89C51 的 P0 口相應(yīng)位（陰極為低）的顯示數(shù)據(jù)的段數(shù)據(jù)，使該位顯示出一個(gè)字符，其它們?yōu)榘?，依次地改?P2 口輸出為高的位， P0 口輸出對應(yīng)的段數(shù)據(jù)， 5 位顯示器就顯示出由緩沖器中顯示數(shù)據(jù)所確定的字符。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 12345671 41 31 21 11 0987 4 0 71 A1 Y2 A2 Y3 A3 YG N D V C C6 A 6 Y5 A 5 Y4 A4 Y 圖 28 7407 管腳的結(jié)構(gòu) 顯示方式： 為了節(jié)省 I/O 口線，我們采用的動(dòng)態(tài)顯示方式。 LED是屬于電流控制器件，使用時(shí)必須加限流電阻。 單片機(jī)采用的復(fù)位方式是自動(dòng)復(fù)位方式。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(gè)單片機(jī)也就停止工作，以達(dá)到節(jié)電目的。在閑置模式下， CPU 停止工作。 振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號 ； 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個(gè)TTL 門電流。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高 ； 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 圖 22 單片機(jī)部分硬件框圖 單片機(jī)模塊 根據(jù)系統(tǒng)功能要求以及單片機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)思路（如圖 22）對單片機(jī)模塊復(fù)位電路 時(shí)鐘電路 CPU 執(zhí)行單元 顯示電路 發(fā)送電路 傳感器 單 片 機(jī) AT89C51 電 平 轉(zhuǎn) 換 電 路 LED 顯示 驅(qū)動(dòng)電路 送 PC 機(jī)界面 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 進(jìn)行設(shè)計(jì)，要使單片機(jī)準(zhǔn)確的測量電機(jī)轉(zhuǎn)速，并且使測出的數(shù)據(jù)能顯示出來，所以整個(gè)單片機(jī)部分分為傳感器電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、執(zhí)行元件以及顯示電路五個(gè)部分。 主要內(nèi)容 ： 部分主要是把轉(zhuǎn)速顯示出來，顯示范圍 6036000r/min ，送 RS232 向 PC 發(fā)送數(shù)據(jù)。充分發(fā)揮了單片機(jī)的性能。常用的傳感器種類有光電傳感器、電磁式傳感器、電容式傳感器等，而測量方法上有測量轉(zhuǎn)速周期、轉(zhuǎn)速頻率等。 轉(zhuǎn)速測量部分 本測量系統(tǒng)采用 89C51 單片機(jī)控制，利用霍爾元件由轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的脈沖，對轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量，原理框圖如圖 12 所示。開關(guān)量輸出控制有時(shí)序開關(guān)、邏輯開關(guān)、信號開關(guān)陣列等，通常，這些開關(guān)量也是通過 I/O 口或擴(kuò)展 I/O 口輸出。典型的應(yīng)用系統(tǒng)是單片機(jī)要完成工業(yè)測控功能所必須具備的硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，它包括系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置兩部分內(nèi)容。特別是在控制，系統(tǒng)較為復(fù)雜時(shí)，構(gòu)成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)十分有用。在這幾方面，較為典型地說明了數(shù)字單片機(jī)的水平。并從實(shí)際硬件電路出發(fā)， 分析電路工作原理和軟件流程，根據(jù)仿真情況提出修改方案和解決辦法。本文重點(diǎn)是測量速度并顯示在 5位 LED 數(shù)碼管上。數(shù)字式通常采用光電編碼器，霍爾元件等為檢測元件，得到的信號是脈沖信號。電機(jī)在運(yùn)行過程中，需要對其進(jìn)行監(jiān)控，轉(zhuǎn)速是一個(gè)必不可少的一個(gè)參數(shù)。s widespread application, specially high performance price pared to monolithic integrated circuit39。如車輛的里程表、車速表等。 單片機(jī)在內(nèi)部已集成了越來越多的部件，這些部件包括一般常用的電路，例如：定時(shí)器，比較器， A/D 轉(zhuǎn)換器， D /A 轉(zhuǎn)換器，串行通信接口， Watchdog電路， LCD 控制器等。在這些單片機(jī)中，脈寬調(diào)制電路有 6 個(gè)通道輸出，可產(chǎn)生三相脈寬調(diào)制交流電壓，并內(nèi)部含死區(qū)控制等功能。它們直接與工業(yè)現(xiàn)場相連，是干擾進(jìn)入的主要通道，一般要采取隔離措施對于數(shù)字量（頻率、周期、相位、計(jì)數(shù)）的采集后可通過 I/O 口輸入，數(shù)字脈沖可直接作為計(jì)數(shù)輸入、測試輸入、 I/O 口輸入或中斷源輸入進(jìn)行事件計(jì)數(shù)、定時(shí)計(jì)數(shù)、實(shí)現(xiàn)脈沖 的頻率、相位及計(jì)數(shù)測量。下面列舉二例加以說明。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 圖 12 調(diào)速系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速測量框圖 3． 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)采用軟件實(shí)現(xiàn)，動(dòng)態(tài)顯示容易，超限報(bào)警方便，提高了系統(tǒng)的靈 活性。即“ M”法；另一類是在給定 的角位移距離內(nèi)，通過測量這一角位移的時(shí)間來進(jìn)行測速的方法，稱測周法，即“ T”法，如給定的角位移 ，傳感器便發(fā)出一個(gè)電脈沖周期，以晶體震蕩頻率而產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)脈沖來度量這一周期時(shí)間，再經(jīng)換算可得轉(zhuǎn)速。記錄各時(shí)段的轉(zhuǎn)速，畫出 VT 坐標(biāo)圖。 傳感器電路、轉(zhuǎn)速測量、 LED 顯示、電平轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)等將在以下章節(jié) 作詳細(xì)地設(shè)計(jì)。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。 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表 21 所示： 表 21 P3 口的第二功能 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 引 腳 第二功能 信 號 名 稱 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD 串行數(shù)據(jù)接收 串行數(shù)據(jù)發(fā)送 外部中斷 0 請求 外部中斷 1 請求 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 ：復(fù)位輸入。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路是計(jì)算機(jī)的心臟，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏。電容 C1 和 C2 的作用有兩個(gè)：其一是使振蕩器起振，其二是對振蕩器的頻率 f起微調(diào)作用（ C C2 大， f變小），其典型值為 30pF。 RST 端在加電時(shí)應(yīng)保持的高電平時(shí)間包括 VCC 的上升時(shí)間和振蕩器起振的時(shí)間， Vss 上升時(shí)間若為 10ms，振蕩器起振的時(shí)間和頻率有關(guān)。發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極顯示器 ,陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。要他們可以檢測磁場及其變化，可以在各種與磁場有關(guān)的場合中。前者是直接檢測出被測對象本身的磁場或磁特性，后者是檢測被檢測對象上人為設(shè)置的磁場，用這個(gè)磁場作為被檢測信息的載體，通過它，將許多非電、非磁的物理量哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 例如力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)數(shù)以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)間等，轉(zhuǎn)換成電量來進(jìn)行檢測和控制。 霍爾開關(guān)電路又稱霍爾數(shù)字電路， 由穩(wěn)壓器、霍爾片、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級組成 霍爾傳感器的應(yīng)用 使用霍爾器件檢測磁場的方法極為簡單，將霍爾器件做成各種形式的探頭，放在被測磁場中，因霍爾器件只對垂直于霍爾片表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度敏感，因而必須令磁力線和器件表面垂直，通電后即可由輸出電壓得到被測磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 因?yàn)榛魻柶骷枰ぷ麟娫?，在作運(yùn)動(dòng)或位置傳感時(shí)，一般令磁體隨被檢測物體運(yùn)動(dòng)，將霍爾器件固定在工作系統(tǒng)的適當(dāng)位置，用它去檢測工作磁場，再從檢測結(jié)果中提取 被檢信息。 器件的介 紹： RS232C 是美國電氣工業(yè)協(xié)會推廣使用的一種串行通信總路線標(biāo)準(zhǔn)，是DCE(數(shù)據(jù)通信設(shè)備，如微機(jī) )和 DTE(數(shù)據(jù)終端設(shè)備，如 CRT)間傳輸串行數(shù)據(jù)的接口總線。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 25 圖 213 HIN232CPE 電平轉(zhuǎn)換器及外接元件 本章小結(jié) 本章節(jié)主要闡述了系統(tǒng)的總體功能，硬件電路設(shè)計(jì)的思路及過程，單片機(jī)模塊和霍爾傳感器。 為數(shù)碼管能夠顯示出來，需將二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，在將十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為非壓 縮 BCD 碼后，才能調(diào)用查表程序，最后送顯示。 雙字節(jié)整數(shù)拆分程序流程圖如圖 35： 開 始 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 圖 3－ 5 雙字節(jié)整數(shù)拆分程序流程圖 程序設(shè)計(jì) 根據(jù)以上設(shè)計(jì)思路和各個(gè)模塊的流程圖編寫出本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的程序， 完成程序設(shè)計(jì)的任務(wù)，寫出初始的程序 后 ， 在硬件上運(yùn)行程序， 進(jìn)行上機(jī)調(diào)試， 調(diào)試的具體方法 在下章 進(jìn)行 詳細(xì) 的 敘述。在這部分調(diào)試中主要使用的工具是萬用表，用來完成檢測電路中是否存在斷路或者短路情況等。在這一前提下，查看數(shù)碼管能否點(diǎn)亮。軟件支持單文件方式和工程化管理兩種模式。 跟蹤型單步執(zhí)行一條源語句程序。 顯然，通過一系列指令查看應(yīng)用程序，了解導(dǎo)致某一錯(cuò)誤的執(zhí)行也是一種非常有效的方法。在更改對話框中用戶輸入要更改的取值，點(diǎn)擊確定按鈕。 故障分析與解決方案 故障出現(xiàn)情況 ： TTL電平，產(chǎn)生波形不穩(wěn) 的中斷服務(wù)程序不能執(zhí)行 ， 不管是定時(shí)中斷還是外部中斷 ； ； ， 而且在波形頻率變化下顯示轉(zhuǎn)速卻不變 工作，顯示不穩(wěn)定； 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 35 ，接電機(jī)不穩(wěn)定 ， PC機(jī)接收亂碼； 解決方案（針對上述故障一一對應(yīng)的解決方案） ： 霍爾傳感器應(yīng)工作在 5V電壓，中間引腳接地，數(shù)據(jù)線接單片機(jī)的外部中斷 0。 ，是一位一位的顯示，在位選信號這里出現(xiàn)了問題，在左移的時(shí)候出現(xiàn)問題，以及顯示完一個(gè)字型后調(diào)用的 延時(shí)時(shí)間不合理導(dǎo)致顯示不穩(wěn)定，出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，改變時(shí)間到 1毫秒左右就差不多對了