【文章內(nèi)容簡介】 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 可反復(fù)擦寫 Flash ROM 14 32 個雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器中斷 時鐘頻率 024MHz 2 個串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個外部中斷源 共 6 個中斷源 2 個讀寫中斷口線 3 級加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 電機及各芯片元器件的選擇 （ 1）電機選擇無刷直流電機 圖 6 無刷直流電機 無刷直流電機是同步電機的一種，也就是說電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速受電機定子旋轉(zhuǎn)磁場的速度及轉(zhuǎn)子極數(shù) (P)影響： n=60* f / P。在轉(zhuǎn)子極數(shù)固定情況下，改變定子旋轉(zhuǎn)磁場的頻率就可以改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。直流無刷電機即是將同步電機加上電子式控制 (驅(qū)動器 )，控制定子旋轉(zhuǎn)磁場的頻率 并將電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速回授至控制中心反復(fù)校正，以期達到接近直流電機特性的方式。也就是說直流無刷電機能夠在額定負(fù)載范圍內(nèi)當(dāng)負(fù)載變化時仍可以控制電機轉(zhuǎn)子 維持一定的轉(zhuǎn)速。 無刷直流電機的控制原理 要讓電機轉(zhuǎn)動起來，首先控制部就必須根據(jù) hallsensor感應(yīng)到的電機轉(zhuǎn)子目前所在位置，然后依照定子繞線決定開啟 (或關(guān)閉 )換流器 (inverter)中功率 15 晶體管的順序，使電流依序流經(jīng)電機線圈產(chǎn)生順向 (或逆 向 )旋轉(zhuǎn)磁場，并與轉(zhuǎn)子的磁鐵相互作用，如此就能使電機順時 /逆時轉(zhuǎn)動。當(dāng)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動到hallsensor感應(yīng)出另一組信號的位置時，控制部又再開 啟下一組功率晶體管，如此循環(huán)電機就可以依同一方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動直到控制部決定要電機轉(zhuǎn)子停止則關(guān)閉功率晶體管 (或只開下臂功率晶體管 )；要電機轉(zhuǎn)子反向則功 率晶體管開啟順序相反。 （ 2） 元器件選擇 STC89C52 單片機 1 個 晶振 1個 三極管 1個 排插 1個 1M電阻 1個 100Ω 電阻 2個 220181。F 電容 1個 33pF 電 容 2個 紅外發(fā)射管 1個 紅外接受管 1個 無刷直流電機 1個 LED燈 24個 導(dǎo)線若干 板材若干 電路板的設(shè)計及制作： 電路板 PCB圖： 16 圖 7 電路板 PCB圖 四、電路板及各元器件的焊接與安裝 電路板的焊接 所焊接的電路板正面如圖 8所 示： 圖 8 電路板正面 17 電路板焊接面如圖 9所示： 圖 9 電路板焊接面 并在電機軸上先套上一圈絕緣膠帶，外部在套一個導(dǎo)電銅圈，再固定一枚別針制成一個簡單的電刷，如圖 9： 圖 9 電刷 18 電機和電路板安裝組合 將電機和電路板安裝組合在一起，如圖 10 所示： 圖 10 電機電路板組合圖 五、程序設(shè)計與調(diào)試 本系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要可分為主程序和定時器中斷程序兩大模塊。在程序過程中，加入了抗干擾措施。下面對各個模塊作介紹。 系統(tǒng)主程序設(shè)計 主程序的功能是完成系統(tǒng)的初始化，在顯示 時間之前，對系統(tǒng)是否停電狀態(tài)進行檢測；若停電，將系統(tǒng)進入低功耗狀態(tài)，用電池電壓維持單片機計時工作，但此時不顯示時間，用節(jié)省用電；若不停電，則將時分發(fā)送顯示。程序流程如圖 11所示 19 圖 11 系統(tǒng)主程序 定時中斷程序設(shè)計 中斷程序 (如圖 12 所示 )完成時間計數(shù)，時間調(diào)整，誤差消除等功能。中斷采用STC89C52 內(nèi)部 T0中斷實現(xiàn)，定時時間為 125ms，當(dāng)時間到達 125ms 8,即 1分鐘時，分計數(shù)緩沖器 MINBUFFER 增加 1，到達 1小時，則時計數(shù)緩沖器 HOURBUFFER 增加 1，并將分、時的個位、十位放入顯 示緩沖器。當(dāng)分計數(shù)緩沖器和時計數(shù)緩沖器分別到達60min、 24h 時，則對它們清零，以便從新計數(shù)。在中斷設(shè)計中，還通過軟件實現(xiàn)了累計誤差消除功能，使整個系統(tǒng)時間的精確度得到保證。 20 圖 12 定時中斷程序 六、系統(tǒng)調(diào)試 Keil 中的調(diào)試 我們用 Keil中下載到實驗箱上進行驗證，顯現(xiàn)出所要求的效果。而在 Keil中也要進行一些參數(shù)的設(shè)置，首先打開 Keil仿真軟件，首先要新建一個項目，點菜單 Project→ New Project，在彈出的對話框中選擇保存的路徑并輸入項目 名稱“旋轉(zhuǎn)時鐘”后保存，然后在彈出新的 項目窗口中選擇參數(shù)，其參數(shù)的設(shè)置如下，由于我們使用的是Atmel公司 的芯片，所以要選 Atmel后確定。如圖 13所示： 21 圖 13 KEIL里面的設(shè)備選擇界面 在彈出的對話框中選擇 AT89C52這個芯片，確定。如圖 14所示： 圖 14 CPU選擇界面 然后開始設(shè)置它的參數(shù)值，如圖 15所示： 22 圖 15 晶振頻率的選擇界面 在 Xtal中輸入頻率為 11． 0592MHZ，然后再選 Debug這個標(biāo)簽，選中第二個 Use復(fù)選框后點擊 Setting在彈出的對話框中選擇 Baudrate這一項，設(shè)置它的參數(shù)為 38400，后 OK。如圖 16所示： 圖 16 串行通訊參數(shù)設(shè)定界面 把以上的參數(shù)設(shè)置完成以后把程序添加進來編譯，編譯通過后接上把編好的程序通過單片機編程器寫入單片機里。 系統(tǒng)程序源代碼 程序源代碼見附錄 硬件故障檢查 單片機不工作的硬件檢查 （ 1）檢查電源，檢測電源是否供電正常。單片機的正常工作電壓是 5V，不能高過 。 （ 2）檢查晶振是否起振。主要檢查 XTAL1 與 XTAL2之間的電壓。 （ 3）檢查 EA非是否接高電平。 （ 4）檢查復(fù)位電路是否接的正確。 （ 5）仔細(xì)檢查程序。如果程序出錯單片機也不會工 作。 23 數(shù)碼管顯示的問題及解決方法 （ 1）檢查數(shù)碼管是否能正常工作。檢查方法是用鋰電池的一個極性接數(shù)碼管的COM端（如果是共陽極，將鋰電池的負(fù)極接 COM 端。如果是共陰極，將鋰電池的正極接 COM端），另一端接 adp的任一端，看數(shù)碼管的斷碼是否能亮。 （ 2）檢查接數(shù)碼管位碼的三極管是不是壞的。 （ 3）如果顯示的太暗，可能是限流電阻選擇較大。 （ 4）在本設(shè)計中，如果顯示 4位都不亮或顯示不正常，要檢查程序。 二極管循環(huán)點亮的問題 （ 1）如果二極管不循環(huán)點亮，首先檢查 是否有脈沖輸出。 （ 2）檢 查 CD401 CD4069是否供電。 （ 3）檢查 CD401 CD4069 之間是否連接正確。特別是 縱橫雙譯碼法的連接。 旋轉(zhuǎn)時鐘總體運行顯示 旋轉(zhuǎn)時鐘運行顯示圖，如圖 17 所示： 圖 17 旋轉(zhuǎn)顯示 七、 結(jié)論 結(jié) 論 以上的設(shè)計只是實現(xiàn)了利用旋轉(zhuǎn)的 LED 和視覺殘留的作用，完成時鐘的顯示部分。除此以外，還有許多部分需要改進和補充，才能實現(xiàn)一個最基本的時鐘功能。例如，精確的時間計算的功能沒有被加入到設(shè)計中，也就是說，該時鐘無法保證輸出時間的可靠性，時間誤差可能達到數(shù)分鐘之久。由于制作的這個旋轉(zhuǎn) LED 時鐘只是實驗性質(zhì)，目的是實現(xiàn)旋轉(zhuǎn) LED的顯示功能，所以沒有對這個細(xì)節(jié)進行考慮，但是在實際應(yīng)用中這個缺陷對于時鐘來說是一個致命的缺陷。 此設(shè)計也可使用無線通信的方式，會在時鐘高速旋轉(zhuǎn)時進行時間的設(shè)定和調(diào)整。方案的優(yōu)點是，操作方便，缺點是需要在原系統(tǒng)中增加無線通信模塊，大大增加了整個時鐘的成本和設(shè)計的復(fù)雜性。 因此我在該設(shè)計中采用的是在電機旋轉(zhuǎn)軸附近增加電刷，把設(shè)定和調(diào)整時間的數(shù)據(jù)線通過電刷引導(dǎo)到高速旋轉(zhuǎn)的電路板上。該方案同樣操作方便，但是缺點也很明顯， 24 增加了額外的電刷，整個系統(tǒng)噪音增加，摩擦 的電刷容易損壞，而且傳遞的數(shù)據(jù)無法保證信號能夠良好的傳導(dǎo)至單片機，很容易出現(xiàn)錯誤信號。時間的設(shè)定和調(diào)整問題還沒有比較好的解決方案，尚待進一步考慮。 通過這段時間的設(shè)計，終于完成了旋轉(zhuǎn)電子鐘的設(shè)計，雖然在做的時候遇到一些困難，但經(jīng)過一翻很大的努力也完全達到設(shè)計要求的。 這次設(shè)計真的讓我長進了很多，單片機的設(shè)計重點就在于軟件程序的設(shè)計，需要有很巧妙的編程方法，在編程時，由于粗心大意馬虎，有些語句看似沒問題，可就是不出效果，經(jīng)仔細(xì)揣摩修改后，程序才正常運行。學(xué)習(xí)單機片機更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫與讀的過 程中才能提高。 從這次的設(shè)計中，我真真正正的意識到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學(xué)的理論知識用到實際當(dāng)中，理論指導(dǎo)實踐，在實踐中對理論知識加以理解。 我所設(shè)計的這個旋轉(zhuǎn)時鐘緊緊是顯示了要求的功能，尚有很多不足的地方，以后我可以考慮改進一下，使它的功能更加完善。 在此感謝老師和同學(xué)們的幫助和指導(dǎo)！ 八、 參考文獻 [1]. 汪德彪 . 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AT89 系列單片機原理與接口技術(shù) . 北京航空大學(xué)出版社，2022 九、附錄： 源程序代碼： include include define uchar unsigned char define uint unsigned int bit flag=0。 sbit blue=P3^4。 sbit zhen1=P3^0。 sbit zhen2=P3^1。 uchar code hanzi[][32]= { {0x37,0xF7,0x57,0xF7,0x63,0xFB,0x14,0x00,0x77,0xFB,0x77,0xFB,0x77,0xFF,0xBF,0xFD, 0xB7,0xF4,0x07,0xED,0xB0,0xDD,0xB7,0x2D,0xB7,0xF1,0xB7,0xFD,0xBF,0xFF,0xFF,0xFF},/*轉(zhuǎn) ,0*/ {0xBF,0xBF,0xBD,0xDF,0x33,0xE0,0xFF,0xDF,0xFB,0xB7,0x1B,0xB6,0xDB,0xBA,0xDB,0xBC, 0x00,0x80,0xDB,0xBE,0xDB,0xBC,0xDB,0xBA,0x1B,0xB2,0xFB,0xBF,0xFF,0xBF,0xFF,0xFF},/*速 ,1*/ {0xED,0xFB,0xED,0xFC,0x2D,0xFF,0x01,0x00,0x6E,0xFF,0xEE,0x7C,0x3F,0x7F,0xC7,0xBF, 0xEF,0xBF,0xFF,0xDF,0x00,0xDC,0xFF,0xEF,0xF7,0xF7,0xEF,0xFB,0x9F,0xFC,0xFF,0xFF},/*秒 ,2*/ {0xFF,0xFF,0xE7,0xBF,0x13,0xC0,0x54,0xFD,0x57,0xED,0x55,0x95,0x13,0xF0,0xE7,0xFF, 0xFF,0xEF,0x60,0x98,0xDB,0xF6,0xD9,0xF6,0x5B,0xE7,0x47,0x91,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF},/*徐 ,0*/ {0xFF,0xFB,0xEF,0xFC,0x2F,0xFF,0x00,0x00,0x6F,0xFF,0xFF,0xF8,0x2F,0xF 28 F,0x00,0x00, 0xAF,0xFF,0x6F,0xB8,0xFF,0xDD,0xEF,0xEE,0x73,0xE7,0x18,0xF1,0xB