【文章內容簡介】 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 可反復擦寫 Flash ROM 14 32 個雙向 I/O 口 256x8bit 內部 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，也就是說電機轉子的轉速受電機定子旋轉磁場的速度及轉子極數(shù) (P)影響： n=60* f / P。在轉子極數(shù)固定情況下，改變定子旋轉磁場的頻率就可以改變轉子的轉速。直流無刷電機即是將同步電機加上電子式控制 (驅動器 )，控制定子旋轉磁場的頻率 并將電機轉子的轉速回授至控制中心反復校正，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載范圍內當負載變化時仍可以控制電機轉子 維持一定的轉速。 無刷直流電機的控制原理 要讓電機轉動起來，首先控制部就必須根據(jù) hallsensor感應到的電機轉子目前所在位置，然后依照定子繞線決定開啟 (或關閉 )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 )旋轉磁場，并與轉子的磁鐵相互作用，如此就能使電機順時 /逆時轉動。當電機轉子轉動到hallsensor感應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)轉動直到控制部決定要電機轉子停止則關閉功率晶體管 (或只開下臂功率晶體管 )；要電機轉子反向則功 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 導線若干 板材若干 電路板的設計及制作： 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、程序設計與調試 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 定時中斷程序設計 中斷程序 (如圖 12 所示 )完成時間計數(shù)，時間調整，誤差消除等功能。中斷采用STC89C52 內部 T0中斷實現(xiàn)，定時時間為 125ms，當時間到達 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)調試 Keil 中的調試 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這個標簽，選中第二個 Use復選框后點擊 Setting在彈出的對話框中選擇 Baudrate這一項，設置它的參數(shù)為 38400，后 OK。如圖 16所示： 圖 16 串行通訊參數(shù)設定界面 把以上的參數(shù)設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）檢查復位電路是否接的正確。 （ 5）仔細檢查程序。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。 旋轉時鐘總體運行顯示 旋轉時鐘運行顯示圖，如圖 17 所示： 圖 17 旋轉顯示 七、 結論 結 論 以上的設計只是實現(xiàn)了利用旋轉的 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 LED 時鐘只是實驗性質，目的是實現(xiàn)旋轉 LED的顯示功能，所以沒有對這個細節(jié)進行考慮，但是在實際應用中這個缺陷對于時鐘來說是一個致命的缺陷。 此設計也可使用無線通信的方式，會在時鐘高速旋轉時進行時間的設定和調整。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計的復雜性。 因此我在該設計中采用的是在電機旋轉軸附近增加電刷，把設定和調整時間的數(shù)據(jù)線通過電刷引導到高速旋轉的電路板上。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至單片機，很容易出現(xiàn)錯誤信號。時間的設定和調整問題還沒有比較好的解決方案，尚待進一步考慮。 通過這段時間的設計，終于完成了旋轉電子鐘的設計，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計要求的。 這次設計真的讓我長進了很多，單片機的設計重點就在于軟件程序的設計，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)仔細揣摩修改后，程序才正常運行。學習單機片機更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫與讀的過 程中才能提高。 從這次的設計中，我真真正正的意識到，在以后的學習中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學的理論知識用到實際當中，理論指導實踐，在實踐中對理論知識加以理解。 我所設計的這個旋轉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們的幫助和指導！ 八、 參考文獻 [1]. 汪德彪 . MCS51單片機原理及接口技術 [M]. 北京電子工業(yè)出版社 . [2]. 張毅剛 . 單片機原理及應用 . 高等教育出版社 ,2022 [3]. 胡文金 . 單片機 系統(tǒng)實訓教程 . 重慶大學出版社 ,2022 [4]. 何立民 . 單片機應用系統(tǒng)設計 . 北京航空航天大學出版社 2022 [5]. 周航慈 . 單片機應用程序設計技術 . 北京航空航天大學出版社 , [6]. 李傳軍 . 單片機原理及應用 . 河南科學技術出版社 2022 [7]. 劉和平 ,劉躍 . 單片機原理及應用 . 重慶大學出版社 2022 [8]. 王幸之 ,鐘愛琴 . AT89 系列單片機原理與接口技術 . 北京航空大學出版社，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 ,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