【文章內(nèi)容簡介】 液晶模塊接口電路單片機MSP430F1491602顯示屏AD轉(zhuǎn)換電路滑動變阻器模擬信號圖310數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖本次數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本流程如上圖所示，當(dāng)滑動變阻器阻值發(fā)生變化時，會在電路中產(chǎn)生電壓的變化，單片機MSP430F149采集滑動變阻器移動后的變化的電壓值，并通過單片機自身身所具有的模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號的值存儲，通過LCD1602液晶顯示屏顯示出來。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是以MSP430F149單片機為控制核心，通過A/D電路將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后顯示在LCD1602液晶顯示屏上。，作為模擬信號的輸入端。 PWM直流電機調(diào)速PWM是通過控制固定電壓的直流電源開關(guān)頻率，從而改變負(fù)載兩端的電壓，進而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。PWM可以應(yīng)用在許多方面，如電機調(diào)速、溫度控制、壓力控制等。在PWM驅(qū)動控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個固定的頻率來接通和斷開電源，并根據(jù)需要改變一個周期內(nèi)“接通”和“斷開”時間的長短。通過改變直流電機電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小，從而控制電動機的轉(zhuǎn)速。因此，PWM又被稱為“開關(guān)驅(qū)動裝置”。在脈沖作用下，當(dāng)電機通電時，速度增加；電機斷電時，速度逐漸減少。只要按一定規(guī)律，改變通、斷電的時間，即可讓電機轉(zhuǎn)速得設(shè)電機始終接通電源時，電機轉(zhuǎn)速最大為，設(shè)占空比為D=t／T，電樞電壓“占空比”與平均電壓關(guān)系=VmD (2)式中， —— 電機的平均速度；— — 電機全通電時的速度(最大)；D=／卜占空比。由公式(2)可見，當(dāng)我們改變占空比D：t／T時，就可以得到不同的電機平均速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。嚴(yán)格地講，平均速度與占空比D并不是嚴(yán)格的線性關(guān)系，在一般的應(yīng)用中，可以將其近似地看成線性關(guān)系。PWM電機電路設(shè)計，放大電路是電子電路中應(yīng)用最多的單元電路。利用放大電路可以把微弱的電信號放大到足夠的幅度去帶動負(fù)載工作，完成預(yù)定任務(wù)。放大電路有很多種，本系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)最簡單的單管放大電路。晶體三極管，主要的功能是就電流放大作用，是電子電路的核心元件。在本次PWM電機調(diào)速的設(shè)計中，單片機MSP430F149將信號傳給放大電路，通過放大電路帶動直流電機旋轉(zhuǎn)，電路圖如圖311所示：圖311 電機電路圖本章簡單的介紹單片機和它在各方面的應(yīng)用，以及單片機的各種功能和基于單片機的電子油門檢測系統(tǒng)設(shè)計中選用的單片機MSP430F149和液晶顯示屏LCD1602，并且包括各個引腳的功能和選擇這些元器件的原因，以及基于單片機的電子油門檢測系統(tǒng)的硬件各部分的設(shè)計，包括MSP430F149單片機的最小系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、液晶顯示系統(tǒng)、PWM電機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計，使其實現(xiàn)基于單片機的電子油門檢測系統(tǒng)所需的各種功能，達(dá)到最初設(shè)計的目的。4 軟件設(shè)計和實物結(jié)果分析對于單片機的開發(fā)應(yīng)用中，逐漸引入了高級語言，C語言就是其中的一種。匯編語言的可控性較高級語言來說更具優(yōu)越性。程序編寫語言比較常見的有C語言、匯編語言。匯編語言的機器代碼生成效率高，控制性好，但就是移植性不高。C語言編寫的程序比用匯編編寫的程序更符合人們的思考習(xí)慣。還有很多處理器都支持C編譯器，這樣意味著處理器也能很快上手。且具有良好的模塊化、容易閱讀、維護等優(yōu)點，且編寫的模塊程序易于移植?；贑語言和匯編語言的優(yōu)缺點，本系統(tǒng)采用C語言編寫方法。軟件編寫的主體思路是將系統(tǒng)按功能模塊化劃分，然后根據(jù)模塊要實現(xiàn)的功能寫各個子程序。整個軟件程序的編寫采用查詢式方式編寫的。 編譯軟件介紹Keil軟件簡介：單片機開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器碼，用于MCS51單片機的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS51系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。運行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤空間、WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。系統(tǒng)分為初始化，A/D轉(zhuǎn)換，LED顯示，D/A轉(zhuǎn)換電機控制，流程圖如下：開始初始化調(diào)A/D轉(zhuǎn)換程序調(diào)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果處理程序調(diào)用顯示子程序調(diào)D/A轉(zhuǎn)換程序結(jié)束程序見附錄1在樣機加電之前，首先用萬用表等工具，根據(jù)硬件電器原理圖和裝配圖仔細(xì)檢查樣機線路的正確性，并核對元器件的型號、規(guī)格和安裝是否符合要求。應(yīng)特別注意電源的走線，防止電源之間的短路和極性錯誤，并重點檢查擴展系統(tǒng)總線是否存在相互間的短路或與其它信號線的短路。第二步是加電后檢查各個插件上引腳的電位，仔細(xì)測量各點電位是否正常，尤其應(yīng)注意單片機插座上的各點電位，若有高壓，聯(lián)機時將會損壞部分元器件。第三步是在不加電情況下，除單片機以外，插上所有的元器件，最后將所有接口按照原理圖相連，為聯(lián)機調(diào)試做準(zhǔn)備。 在將設(shè)計所需的元器件都配好以后，安裝原理圖在面包板上進行焊接調(diào)試，元器件在面包板上焊接完成之后再將電源和直流電機連接在電路當(dāng)中，并將直流電機粘在面包板上。將所有的元器件配好完成焊接后，經(jīng)過多次調(diào)試后，焊接好的實物如圖41所示USB口接上電源之后給單片機最小系統(tǒng)和液晶顯示屏供電，插座電源連上之后給直流電機供電。圖41實物圖當(dāng)兩個電源連上之后之后，將滑動變阻器的阻值調(diào)到0，此時相當(dāng)于油門踏板深度為零，此時顯示器如圖42所示，此時液晶顯示屏上的數(shù)字為0，直流電機不旋轉(zhuǎn)，此時說明電子油門檢測系統(tǒng)正常。圖42當(dāng)滑動變阻器阻值為0時當(dāng)滑動變阻器部分阻值接入電路時，相當(dāng)于我們將油門踏板部分踩下，此時顯示屏上的數(shù)字為185，如下圖43所示，直流電機開始旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速并不高，但轉(zhuǎn)速會隨著阻值接入電路的大小而變化，說明電子油門檢測系統(tǒng)正常工作。圖43當(dāng)滑動變阻器部分阻值接入電路時當(dāng)滑動變阻器上的電阻全部接入電路后，顯示屏上檢測到的數(shù)據(jù)為406，如下圖44所示，相當(dāng)于我們將油門踏板踩到底，而此時直流電機的轉(zhuǎn)速也達(dá)到最大，發(fā)動機轉(zhuǎn)速最高，說明電子油門檢測系統(tǒng)正常工作。圖44當(dāng)滑動變阻器上的電阻全部接入電路后本章詳細(xì)介紹了本次設(shè)計當(dāng)中所使用的編寫程序的語言和編譯的軟件，在程序編譯完成之后將軟件和硬件結(jié)合起來，然后開始焊接調(diào)試，最后將設(shè)計完成，在接通電源之后調(diào)試看設(shè)計是否滿足設(shè)計需要。5 結(jié) 論基于單片機的電子油門檢測系統(tǒng)的設(shè)計的主要任務(wù)是運用模擬電路和數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識，并掌握單片機的基本原理，來實現(xiàn)單片機對電子油門信號的采集，并與電機的轉(zhuǎn)速做對比，來分析電子油門系統(tǒng)性能是否符合要求。通過對系統(tǒng)軟件的調(diào)試硬件的設(shè)計，進一步理解了單片機設(shè)計過程中所遇到的問題和相應(yīng)的解決辦法，更加清楚的明白電子油門在汽車整體上所發(fā)揮的功用，不僅能使汽車內(nèi)的駕駛員在開車的過程中更加舒適，并且能夠減少廢氣的排放，提高燃油利用率，避免資源的浪費，并且也讓我明白電子油門檢測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。同時也發(fā)現(xiàn)了問題，原設(shè)計電路缺乏對節(jié)氣門開度變化時的電機轉(zhuǎn)速的實現(xiàn)，因此后加入執(zhí)行單元，采用實時控制的方法，控制電機的轉(zhuǎn)速，與1602液晶顯示屏顯示的節(jié)氣門的開度做對比，來檢測電子油門系統(tǒng)是否符合要求。本文以MSP430F149系列單片機為核心，用MSP430F149單片機作為控制器件，滑動變阻器轉(zhuǎn)模擬電子油門檢測系統(tǒng)的電信號，再由MSP430F149轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號，并將信號通過PWM調(diào)速，并根據(jù)液晶顯示屏上的和電機的轉(zhuǎn)速做對比，來分析電子油門的性能，從而得出結(jié)論。6 參考文獻(xiàn)[1]單片機原理及其接口技術(shù) 嚴(yán)潔... 機械工業(yè)出版社 2010 7[2]汽車電子油門檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 涂平華 郭麗紅... 現(xiàn)在電子技術(shù) 2010 10[3]汽車電氣與電子 魏春源... 北京理工大學(xué)出版社 2004 3[4]電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)研究 馮能蓮 董春波 賓洋... 汽車技術(shù) 2004 1[5]電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的構(gòu)建 馬樂 內(nèi)燃機工程 2005 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