【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 方便；采用C語(yǔ)言易于開發(fā)復(fù)雜的單片機(jī)應(yīng)用程序，有利于單片機(jī)產(chǎn)品的重新選型和應(yīng)用程序的移植，大大提高了單片機(jī)軟件的開發(fā)速度。目前，在單片機(jī)的開發(fā)中，C語(yǔ)言得到越來越多的應(yīng)用，而匯編語(yǔ)言也在很多環(huán)境下具有優(yōu)勢(shì)。實(shí)際應(yīng)用中，要根據(jù)具體情況來選擇開發(fā)語(yǔ)言。C語(yǔ)言不僅僅是在軟件開發(fā)上，而且具體應(yīng)用在單片機(jī)以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)上。本設(shè)計(jì)中首先對(duì)系統(tǒng)初始化，讀取預(yù)置電壓，預(yù)存電壓值為10V，并將其發(fā)送給LCD顯示電壓。各部分軟件的設(shè)計(jì)綜合利用了C語(yǔ)言中結(jié)構(gòu)式語(yǔ)句，函數(shù)的定義與調(diào)用，邏輯判斷以及循環(huán)控制，充分體現(xiàn)C語(yǔ)言的簡(jiǎn)潔緊湊、運(yùn)算符豐富、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富以及可移植性高等優(yōu)點(diǎn)。因此采用C語(yǔ)言編寫程序[9]。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如下圖所示，硬件電路結(jié)構(gòu)初步設(shè)想由以下8部分組成：顯示器、按鍵、供電電源、驅(qū)動(dòng)電路、STC89C51單片機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、光電門測(cè)速電路、保護(hù)電路。驅(qū)動(dòng)電路部分采用了L298芯片作為驅(qū)動(dòng)模塊、H橋電路為功率放大電路所構(gòu)成的電路結(jié)構(gòu)?？刂撇糠植捎肅語(yǔ)言編程控制，STC89C51芯片的定時(shí)器產(chǎn)生PWM脈沖波形，通過調(diào)節(jié)波形的寬度來控制電動(dòng)機(jī)兩端電壓，便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電機(jī)速度的控制。顯示器按鍵STC89C51光電門測(cè)速電路電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路單片機(jī)PWM模擬發(fā)生器供電電源保護(hù)電路 按鍵控制模塊系統(tǒng)里采用4*4矩陣鍵盤控制面板作為輸入轉(zhuǎn)速和控制電動(dòng)機(jī)啟停、正反轉(zhuǎn)、置零和調(diào)節(jié)速度的模塊。鍵盤的實(shí)物照如圖，在具體操作過程中，它可以用來錄入轉(zhuǎn)速，A鍵控制電動(dòng)機(jī)啟停，B鍵控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，*鍵可以置零。具體的調(diào)試在后面章節(jié)會(huì)做介紹。 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊本次設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)芯片為L(zhǎng)298。L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點(diǎn)是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A；額定功率25W。內(nèi)含兩個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許或禁止器件工作有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測(cè)電阻，將變化量反饋給控制電路。使用L298N芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)。[10]。 L298實(shí)物圖圖 L298內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖L298N 為SGSTHOMSON Microelectronics 所出產(chǎn)的雙全橋步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)2個(gè)直流電機(jī)，內(nèi)含二個(gè)HBridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，每橋的三級(jí)管的射極是連接在一起的，相應(yīng)外接線端可用來連接外設(shè)傳感電阻。L298芯片是具有15個(gè)引出腳的多瓦數(shù)直插式封裝的集成芯片。它接收標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯準(zhǔn)位信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的電機(jī)，且可以直接透過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；此芯片可直接由單片機(jī)的IO端口來提供模擬時(shí)序信號(hào)。使用直流驅(qū)動(dòng)器可以驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)。分別為M1和M2。引腳A，B可用于輸入PWM脈寬調(diào)制信號(hào)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。（如果無須調(diào)速可將兩引腳接5V，使電機(jī)工作在最高速狀態(tài)，既將短接帽短接）實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)就更容易了，輸入信號(hào)端IN1接高電平輸入端IN2接低電平，電機(jī)M1正轉(zhuǎn)。（如果信號(hào)端IN1接低電平， IN2接高電平，電機(jī)M1反轉(zhuǎn)。）控制另一臺(tái)電機(jī)是同樣的方式，輸入信號(hào)端IN3接高電平，輸入端IN4接低電平，電機(jī)M2正轉(zhuǎn)。（反之則反轉(zhuǎn)），PWM信號(hào)端A控制M1調(diào)速，PWM信號(hào)端B控制M2調(diào)速。[11]。 L298驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)各個(gè)管腳信號(hào)高低電機(jī)旋轉(zhuǎn)方式控制端IN1控制端IN2控制端IN3控制端IN4輸入PWM信號(hào)改變脈寬可調(diào)速調(diào)速端A調(diào)速端BM1正轉(zhuǎn)高低//高/反轉(zhuǎn)低高//高/停止低低//高/M2正轉(zhuǎn)//高低/高反轉(zhuǎn)//低高/高停止低低///高本驅(qū)動(dòng)電路由L298芯片來驅(qū)動(dòng)和控制電機(jī)，L298其實(shí)就是一個(gè)全橋驅(qū)動(dòng)電路。 （a）（b） 驅(qū)動(dòng)電路原理圖本次設(shè)計(jì)采用的L298有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)2A。 圖中ENA和ENB分別為L(zhǎng)298 兩橋的使能端，若為高電平則對(duì)應(yīng)的橋處于工作狀態(tài)。我們要控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)只需單片機(jī)送出一個(gè)信號(hào)就可以了。由于這次設(shè)計(jì)只要控制一個(gè)直流電機(jī)，所以我們就采用M1的電機(jī)控制就可以了。 顯示模塊設(shè)計(jì) 液晶顯示模塊是 12864 點(diǎn)陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置 8192個(gè)中文漢字（1616 點(diǎn)陣）、128 個(gè)字符（816 點(diǎn)陣）及 64256 點(diǎn)陣顯示 RAM（GDRAM）?？膳c CPU 直接接口，提供兩種界面來連接微處理機(jī)：8位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能：光標(biāo)顯示、畫面移位、睡眠模式等。 12864 點(diǎn)陣的漢字圖形型液晶顯示器在本次設(shè)計(jì)中需要顯示黑線數(shù)量、運(yùn)行的狀態(tài)等一些數(shù)字、字母和漢字信息，因此使用12864比較合適。它是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器，主要由行驅(qū)動(dòng)器、列驅(qū)動(dòng)器及12864全點(diǎn)陣液晶顯示器組成，可完成漢字（1616）顯示和圖形顯示。共有20個(gè)引腳，由于本次使用的是串口通信，不需要使用并口數(shù)據(jù)接線端口，因此在圖中省略了。[12]。圖 12864管腳圖 管腳說明如下：（1）1腳VSS，模塊的電源地。（2）2腳VDD，模塊的電源正端。（3）3腳V0，LCD驅(qū)動(dòng)電壓輸入端。（4）4腳RS，并行的指令/數(shù)據(jù)選擇信號(hào)；串行的片選信號(hào)。（5）5腳R/W，并行的讀寫選擇信號(hào)；串行的數(shù)據(jù)口。（6）6腳E，并行的使能信號(hào)；串行的同步時(shí)鐘。（7）7～14腳DB0～DB7數(shù)據(jù)0～7。（8）15腳PSB并/串行接口選擇H并行；L串行。（9）16腳NC空腳。（10）17腳RST，復(fù)位低電平有效。（11）18腳VEE，LCD驅(qū)動(dòng)負(fù)電壓輸入端。（12）19腳A背光源正極（5V）。（13）20腳K背光源負(fù)極（0V）。用帶中文字庫(kù)的12864顯示模塊時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：欲在某一個(gè)位置顯示中文字符時(shí)，應(yīng)先設(shè)定顯示字符位置，即先設(shè)定顯示地址，再寫入中文字符編碼。顯示ASCII字符過程與顯示中文字符過程相同。不過在顯示連續(xù)字符時(shí)，只須設(shè)定一次顯示地址，由模塊自動(dòng)對(duì)地址加1指向下一個(gè)字符位置，否則，顯示的字符中將會(huì)有一個(gè)空ASCII字符位置。當(dāng)字符編碼為2字節(jié)時(shí)，應(yīng)先寫入高位字節(jié)，再寫入低位字節(jié)。模塊在接收指令前，向處理器必須先確認(rèn)模塊內(nèi)部處于非忙狀態(tài)，即讀取BF標(biāo)志時(shí)BF需為“0”，方可接受新的指令?！癛E”為基本指令集與擴(kuò)充指令集的選擇控制位。當(dāng)變更“RE”后，以后的指令集將維持在最后的狀態(tài)，除非再次變更“RE”位，否則使用相同指令集時(shí)，無需每次均重設(shè)“RE”位。在本次設(shè)計(jì)中，顯示器顯示電機(jī)的設(shè)定速度和實(shí)際速度，通過按鍵的控制，在顯示器上都會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速的相應(yīng)調(diào)整。顯示器的功能實(shí)現(xiàn)由程序的控制而來[13]。 STC89C51單片機(jī)系統(tǒng)STC89C51單片機(jī)學(xué)習(xí)板是一款基于8位單片機(jī)處理芯片STC89C52RC的系統(tǒng)。其功能強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)開發(fā)的多種要求，學(xué)習(xí)、開發(fā)者可以根據(jù)需要選配多種常用模塊，達(dá)到實(shí)驗(yàn)及教學(xué)的目的。 STC89C51系列單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾、高速、低功耗的單片機(jī)，指令代碼與傳統(tǒng)8051單片機(jī)完全兼容[14]。 STC89C51管腳圖單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘控制信號(hào)為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作，因此時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電路中的電容C1和C2典型值通常選擇為30pF左右。對(duì)外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響振蕩器的頻率高低，振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性，晶振的頻率越高則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也越快。本設(shè)計(jì)采用頻率為12MHZ，微調(diào)電容C1和C2為30pF的內(nèi)部時(shí)鐘方式，電容為瓷片電容。 復(fù)位電路 該電路采用按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位為電平方式。其中電平復(fù)位是通過RET端經(jīng)電阻與電源VCC接通而實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)鐘頻率適用于12MHZ時(shí)，C取100uF，R取10K，為保證可靠復(fù)位，在初識(shí)化程序中應(yīng)安排一定的延遲時(shí)間[15]。光電門測(cè)速用途：廣泛用于電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)，位置檢測(cè)，脈沖計(jì)數(shù)等。它的實(shí)物模型如下圖，它的工作電壓為DC 35V，并且具有以下的特點(diǎn)： 具有信號(hào)輸出指示 單路信號(hào)輸出 輸出有效信號(hào)為低電平 靈敏度不可調(diào) 可用于工件計(jì)數(shù)、電機(jī)測(cè)速 電路板輸出開關(guān)量 光電門測(cè)速模塊圖在系統(tǒng)里面，通過電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)頁(yè)上的缺口切斷光電門測(cè)速裝置所發(fā)出的光線可以達(dá)到給定轉(zhuǎn)速信號(hào)的作用。轉(zhuǎn)頁(yè)上共有兩個(gè)缺口，光電門通過發(fā)出的紅外光被截?cái)嗟念l率從而知道電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率。通過系統(tǒng)計(jì)數(shù)和對(duì)比控制從而給出較準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)速。本