【正文】 用戶程序在單步或斷點停下時，將更新變量的取值。用戶可同時打開多個窗體編輯、調(diào)試、變量觀察 .用戶可在線對原文件直接編輯、編譯、連接、加載和調(diào)試，軟件支持編譯錯誤源文件定位。 單片機(jī)控制部分硬件調(diào)試：這一部分調(diào)試主要是檢查時鐘電路、復(fù)位電路、外圍電路是否接對，單片機(jī)的電源以及地是 否接好，以及其他的一些管腳的接法。4 DB 045H。 、 和 編程為輸出端。本章將對該直流電機(jī) 測速系統(tǒng)的設(shè)計做具體分析。 L298N 可接受標(biāo)準(zhǔn) TTL邏輯電平信號 VSS， VSS 可接 4． 5～ 7 V 電壓。當(dāng)工作于 12或 16 位時，在前 8 個時鐘脈沖之后， DATA INPUT 無效。每個器件有三個控制輸入端：片選 (CS)、輸入 /輸出時鐘 (I/O CLOCK)以及數(shù)據(jù)輸入端 (DATA INPUT)。 傳感器主要用于測量和控制系統(tǒng)，它的性能好壞直接影響系統(tǒng)的性能。② TTL 邏輯能力。 設(shè)計系統(tǒng)中所用其他芯片簡介 定時器 NE555 是一個能產(chǎn)生精確定時脈沖的高穩(wěn)度控制器，其輸出驅(qū)動電流可達(dá) 200mA。 RST 端在加電時應(yīng)保持的高電平時間包括 VCC 的上升時間和振蕩器起振的時間， VCC 上升時間若為 10ms，振蕩器起振的時間和頻率有關(guān)。 時鐘電路： 時鐘電路是計算機(jī)的心臟，它控制著計算機(jī)的工作節(jié)奏。需注意的是：如果加密位 LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。作輸入端時，被外部拉低的 P3口將用上拉電阻 輸出電流（ IIL）。 單片機(jī)引腳如圖 32 所示： 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 51 圖 32 AT 89C51 引腳 圖 P0 口： P0 口是一組８位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址／數(shù)據(jù)總線復(fù)第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 11 用口。 方案二：動態(tài)顯示需要 CPU 時刻對顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的 CPU 時間多。但是電阻網(wǎng)絡(luò)只能實 現(xiàn)有級調(diào)速，而數(shù)字電阻的元器件價格比較昂貴。 方案二： AVR 系列的單片機(jī)，特點是：速度快性能價格比高統(tǒng)內(nèi)從新編程 (ISP InSystem Programming)功能 AVR 單片機(jī)的定時和計數(shù)器功能大大增強(qiáng)，有 3 個 PWM 輸出口。 直流電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)被廣泛地應(yīng)用于各類控制系統(tǒng)中，其驅(qū)動與轉(zhuǎn)速精度是電機(jī)能夠穩(wěn)定工作的關(guān)鍵。軟件特征是指指令系統(tǒng)特性和開發(fā)支持環(huán)境，指令特性即我們熟悉的單片機(jī)的尋址方式，數(shù)據(jù)處理和邏輯處理方 式，輸入輸出特性及對電源的要求等等。 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、NE55 L298N、運(yùn)算放大器等構(gòu)成。詳細(xì)介紹了單片機(jī)的測量轉(zhuǎn)速系統(tǒng)。開發(fā)支持的環(huán)境包括指令的兼容及可移植性，支持軟件 (包含可支持開發(fā)應(yīng)用程序的軟件資源 )及硬件資源。為此，我們提出了一種直流電機(jī)驅(qū)動與轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計方法，為直流電機(jī)制造、定型以及應(yīng)用提供一些借鑒。 AVR 的單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有硬件通道可直接產(chǎn)生方波信號。更重要的問題在于一般電動機(jī)的電阻很小，但電流很大，分壓不僅降低效率，而且實現(xiàn)起來很困難。 動態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的 CPU 時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。作為輸出口用，每位能吸收電流的方式驅(qū)動８個 TTL 邏輯門電路，對端口寫“１”可作為高阻抗輸入端用。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表 31 所示。 如 EA 端為高電平， CPU 執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。本設(shè)計單片機(jī)采用的時鐘頻率 是 8MHZ。10MHZ 時約為 1ms， 1MHZ 時約為 10ms，所以一般為了可靠的復(fù)位， RST 在上電應(yīng)保持 20ms 以上的高電平。在多諧振蕩器工作方式時，其輸出的脈沖占空比由兩個外接電阻和一個外接電容確定；在單穩(wěn)態(tài)工作方式時，其延時時間由一個外接電阻和一個外接電容確定，可延時數(shù)微秒到數(shù)小時。③ 5 至 30 V電源范圍。在自動測量過程或控制系統(tǒng)中，首先由傳感器感受被測量，而后把它轉(zhuǎn)換成電信號，供顯示儀表指示或用以控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通過一個串行三態(tài)輸出端 與主處理器或其外圍的串行口通信，可與主機(jī)高速傳輸數(shù)據(jù)，可編程輸出數(shù)據(jù)長度和格式。 (2)在 DATA OUT 端串行輸出 12 或 16 位數(shù)據(jù)。 4腳 VS 接電源電壓， VS 電壓范圍 VIH 為＋ 2． 5～ 46 V。首先分析主設(shè)計的流程，其程序流程圖如圖41 所示。設(shè)定 使 TLC2543 片選端為高。5 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計及調(diào)試 31 DB 005H?？磫纹瑱C(jī)通電后能否可以正常工作等這一系列問題。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。 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。 通過添加觀察項菜單可以將用戶希望觀察的變量添加到觀察 窗口中，長期進(jìn)行觀察。高級語言還支持源文件調(diào)試和匯編語言指令行對照調(diào)試。 上電后的調(diào)試： 確保硬件電路正常，無異常情況 (斷路或短路 )方可上電調(diào)試，上電調(diào)試的目的是檢驗電路是否接錯，同時還要檢驗原理是否正確，在本次設(shè)計中，上電調(diào)試主要指轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的單片機(jī)控制部分、數(shù)碼管點亮部分、和串口通信部分的硬件調(diào)試。3 DB 0C9H。 A/D 轉(zhuǎn)換程序設(shè)計 TLC2543 和 80C51 控制接口和其它微處理器接口一樣， 配置為輸入端。 測速系統(tǒng)設(shè)計 本設(shè)計的單片機(jī)控制采用 51 匯編語言編寫，在編寫的過程中，盡量向結(jié)構(gòu)化、模塊化的方向編寫，整個設(shè)計調(diào)用程序的清單見附錄 。 L298N 芯片可以驅(qū)動兩個二相電機(jī)，也可以驅(qū)動一個四相電機(jī)，輸出電壓最高可達(dá) 50V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓，可以直接用單片機(jī)的IO 口提供信號，而且電路簡單，使用比較方便。 I/O 周期的時鐘脈沖個數(shù)與輸出數(shù)據(jù)長度 (位數(shù) )同時由輸入數(shù)據(jù)的 D D2 位選擇為 12 或 16。 TLC2543 介紹 TLC2543 也是 TI 公司的產(chǎn)品，它是 12 位開關(guān)電容逐次逼近 A/D 轉(zhuǎn)換器。 傳感器感受一種量并把它轉(zhuǎn)換成另一種量，這種轉(zhuǎn)換也可以看成是能量的轉(zhuǎn)換，因此在某些領(lǐng)域如生物醫(yī)學(xué)工程等中，也稱為換能器。 10 V 模擬信號。若顯示器的位數(shù)不大于 8 位，則控制顯示器公共極電位只需 8 位口（稱為掃描口），控 制各位顯示器所顯示的字形也需一個 8 位口（稱為段數(shù)據(jù)口）。在加電瞬間，電容通過電阻充電，就在RST 端出現(xiàn)一定時間的高電平，只要高電平時間 足夠長，就可以使 MCS51有效的復(fù)位。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH）， EA 端必須保持電平（接地）。對 P3 口寫入“１”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。系統(tǒng)允許的最高晶振頻率為 12MHz。 方案一：靜態(tài)顯示，就是顯示驅(qū)動電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再管，直到下一次顯示數(shù)據(jù)需要更新時再傳 送一次新數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的 CPU 時間。 電機(jī)驅(qū)動調(diào)速模塊的設(shè)計： 方案一：采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整電動機(jī)的分壓，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 方案一： 51 系列的單片機(jī)，即最常用的 AT89C51，優(yōu)點是可靠性高、便于擴(kuò)展、控制功能強(qiáng)、實用性好 :體積小 ,功耗低 ,價格便宜 ,易于產(chǎn)品化 .內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，缺點在于：無 PWM 輸出功能，采用定時器配合軟件使用。 課題設(shè)計的意義 在傳統(tǒng)生產(chǎn)行業(yè)中，經(jīng)常遇到各種需要測量轉(zhuǎn)速的場合 ，例如發(fā)動機(jī)，電動機(jī)，機(jī)床主軸等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)和控制中，常需要分時或連續(xù)測量，顯示其轉(zhuǎn)速及瞬時轉(zhuǎn)速。這里的技術(shù)特征包括功能特性、控制特性和電氣特性等等，這些信息需要從生產(chǎn)廠商的技術(shù)手冊中得到。本系統(tǒng)就是對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量，并可以和 PC 機(jī)進(jìn)行通信，顯示電機(jī)的 轉(zhuǎn)速，并觀察電機(jī)運(yùn)行的基本狀況。充分發(fā)揮了單片機(jī)的性能。要利用某型號單片機(jī)開發(fā)自己的第 1 章 緒論 2 應(yīng)用系統(tǒng)，掌握其結(jié)構(gòu)特征和技術(shù)特征是必須的。 與此同時，調(diào)速系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)和有關(guān)理論發(fā)展非常迅速，隨著可控關(guān)斷的電力電子器件的出現(xiàn)，由它實現(xiàn)的斬波與 PWM 技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。 所以采用了方案一，因為 AT89C51 是我們最熟悉的器件，用起來可以很好地控制和調(diào)試 。 方案二：采用繼電器對電動機(jī)的開或關(guān)進(jìn)行控制，通過開關(guān)的切換對電機(jī)的轉(zhuǎn)速的調(diào)整。所以采用了動態(tài)顯示。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低８位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 P3 口還接收一些用于 Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 Flash存儲器編程時，該引腳加上＋ 12V的編程允許電源 ，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 。 MCS51 內(nèi)部都有一個反相放大器， XTAL XTAL2 分別為反相放大器輸入和輸出端，外接定時反饋元件以后就組成振蕩器，產(chǎn)生時鐘送至單片機(jī)內(nèi)部的各個部件。 RC 時間常數(shù)越大，上電 RST 端保持高電平的時間越長。工作電壓范圍： ≤ VCC≤ 16V。④低（ 100 ）通態(tài)電阻。如果傳感器不能靈敏地感受被測量，或者不能把感受到的被測量精確地轉(zhuǎn)換成電信號，其他儀表和裝置的精確度再高也無意義。片內(nèi)含有一個14 通道多路器，可從 11 個模擬輸入和三個內(nèi)部自測電壓中選擇一個。當(dāng) CS 保持為低時，第一個數(shù)據(jù)出現(xiàn)在 EOC 的上升沿。輸出電流可達(dá) 2． 5 A，第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 23 可驅(qū)動電感性負(fù)載。 如上圖顯示，本設(shè)計方法比較簡單。TLC2543 被調(diào)用。6 DB 0F1H。 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。 調(diào)試主要方法和技巧： 通常一個調(diào)試程序應(yīng)該具備至少四種性能：跟蹤、斷點、查看變量、更改數(shù)值。 用戶還可以打開程序空間窗口、內(nèi)部數(shù)據(jù)窗口、外部數(shù)據(jù)窗口進(jìn)行數(shù)據(jù)塊觀察。 LCA51 軟件提供了以下幾種方法對變量進(jìn)行查看。用戶可自定義各種語言的關(guān)鍵詞 .軟件完全支持源語句級在線調(diào)試。 別是數(shù)碼管的連接部分，有 PROTEL 制作的 PCB 確保要和原理圖上的圖一致，有些在電路板上沒 法連接的線路，要用短接線把接好，對照著原理圖部分，一部分一部分地用萬用表測量，注意焊點之間，確保焊點沒有短接在一起，同時注意焊點的美觀，確保沒有開路以及短路的現(xiàn)象出現(xiàn)。2 DB 061H。 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)換為非第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計及調(diào)試 27 壓縮 BCD 碼后，才能調(diào)用查表程序，最后送顯示。 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?？梢苑奖愕尿?qū)動兩個直流電機(jī)，或一個兩相步進(jìn)電機(jī)。其中前 4 位為模擬通道地址，控制14通道模擬多路器從 11 個模擬輸入和三個內(nèi)部測電壓中選通一路送到采樣保持電路，該電路從第 4 個 I/O CLOCK 脈沖的下降沿開 始對所選信號進(jìn)行采樣，直到最后一個 I/O CLOCK 脈沖的下降沿。通過光電脈沖輸入頻率計計數(shù)，即可得到其轉(zhuǎn)速。又如電感式位移 傳感器能感受位移量的變化，并把它轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號。管腳圖如 38 所示： 1098C411U4CTL084CN 圖 38 TL084 引腳圖 器件模擬開關(guān) TL607 的特點：①開關(guān)177。調(diào)整電流和時間參數(shù)，可實現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。對于 MOS(AT89C51)單片機(jī)只要接一個電容至 VCC 即可 (見圖 3— 4)。但 RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 EA/VPP:外部訪問允許。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）４個 TTL 邏輯門電路。 振蕩電路：它外接石英晶體和微調(diào)電容即可構(gòu)成 89C51 單片機(jī)產(chǎn)生時鐘脈沖序列的時鐘電路。 顯示模塊設(shè)計 用單片機(jī)驅(qū)動 LED 數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動態(tài)（掃描）顯示。所以選用光電傳感器做為測速傳感器設(shè)計的選擇。對單片機(jī)控制器的選擇有以下方案。 第 1 章 緒論 3 此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教育，國防航