【文章內(nèi)容簡介】 2液晶顯示器顯示轉(zhuǎn)速數(shù)值。 其復(fù)位電路、晶振電路、單片機模塊硬件電路圖如圖4446所示。圖44 單片機復(fù)位電路圖45 單片機晶振電路圖46 單片機模塊硬件電路圖如圖圖中，開關(guān)SK用來控制直流電機的轉(zhuǎn)速。主要是在單片機中編寫相應(yīng)的程序（用軟件產(chǎn)生PWM波即產(chǎn)生不同的占空比的矩形波）來對直流電機的轉(zhuǎn)速進行分檔控制。本設(shè)計主要是利用單片機的定時器0和外部中斷1來編寫相應(yīng)的程序，使每按一次SK鍵，本設(shè)計中共設(shè)計了10檔，占空比分別為：50%、40%、30%、20%、10%、100%、90%、80%、70%、60%。（直流電機的驅(qū)動控制電路）的輸入端In1腳，用于對直流電機的轉(zhuǎn)速進行控制。（霍爾傳感器）的輸出信號，把信號送入單片機進行計數(shù)、處理。P0口接顯示器，注意P0口需要接上拉電阻（10k）。、(RS)、5(RW)、6(E)腳，用來控制顯示器的操作。 電機驅(qū)動與控制電路根據(jù)實際控制的需要，本文給出了基于AT89S51型單片機和L298 的直流電機驅(qū)動與控制系統(tǒng)的硬件連接圖。如圖47所示，L298 采用外接電源單獨供電工作方式，電源電壓為5V。圖47 L298N 的直流電機驅(qū)動與控制硬件連接圖本系統(tǒng)選用AT89S51單片機作為CPU核心。本系統(tǒng)通過開關(guān)SK與外部中斷INT1 相連，其中每按下一次SK，分別給定適當?shù)恼伎毡?，占空比由單片機程序控制，電機轉(zhuǎn)速一共10檔，（占空比可調(diào)的PWM波）接到L298驅(qū)動芯片的5腳（IN1），用來控制電動機的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)電機的調(diào)速。同時，將所測得的轉(zhuǎn)速送到P0口在LCD上顯示出來，以方便觀察電機工作狀態(tài)。根據(jù)L298N 的輸入輸出關(guān)系( 見表41) ，使能控制端ENA 接+5V電源，PWM信號輸入端IN1 和IN2 可以控制電動機的正反轉(zhuǎn)( 輸入端IN1為PWM信號，輸入端IN2為低電平，電動機正轉(zhuǎn)；輸入端IN2為PWM信號， 輸入端IN1為低電平，電動機反轉(zhuǎn)) ，當它為低電平時，驅(qū)動橋路上的4 個晶體管全部截止，使正在運行的電動機電樞電流反向，電動機自由停止。電動機的轉(zhuǎn)速由單片機調(diào)節(jié)PWM 信號的占空比來實現(xiàn)。表41 L298功能模塊In1In2運轉(zhuǎn)狀態(tài)0XX停止110正轉(zhuǎn)101反轉(zhuǎn)111急停100停止在本系統(tǒng)中，要求只要控制直流電機的正轉(zhuǎn)功能，所以只需用到L298驅(qū)動芯片功能模塊中的正轉(zhuǎn)模塊，7腳（IN2）接地，正轉(zhuǎn)時，使能端EnA接高電平，然后在IN1腳通過單片機送入不同占空比的信號來對電機的轉(zhuǎn)速進行控制。停止時，給EnA接低電平。 顯示電路模塊本設(shè)計顯示電路主要采用LCD液晶顯示模塊。1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，本設(shè)計采用16腳的LCD。 液晶顯示器LCD1602芯片引腳圖及說明液晶顯示器LCD1602芯片引腳如圖48所示圖48 液晶顯示器LCD1602芯片引腳圖其中：第1腳：VSS為地電源第2腳：VCC接5V正電源第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整電壓端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器（即輸入數(shù)據(jù)）、低電平時選擇指令寄存器（即輸入指令）。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作（從LCD讀取信號），低電平時進行寫操作（向ICD寫入指令或數(shù)據(jù)）。當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，使能信號，1時讀取信息，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：LCD背光電源正極，接+VCC。第16腳：LCD背光電源正極，接地。 液晶顯示模塊電路本系統(tǒng)設(shè)計液晶顯示模塊電路如圖49所示。圖49 液晶顯示模塊電路在顯示模塊電路中，LCD液晶顯示器的第4腳、5腳、第714腳接到單片機的P0口，用來讀取直流電機的轉(zhuǎn)速信號。其中P0口要接上拉電阻R5。5 PCB設(shè)計 Protel 99 SE 簡介Protel 99 SE 是 Protel 公司于2000年推出的設(shè)計軟件，Protel 99 SE 以其強大的功能，方便快捷的設(shè)計模式和人性化的設(shè)計環(huán)境，成為當前電子工業(yè)中印制電路板設(shè)計的主流軟件。Protel 99 SE 具有良好的兼容性、簡單的PLD設(shè)計工具，模板豐富、方便的庫封裝、多種元件布局工作、優(yōu)異的繪圖及處理功能、簡單的同步設(shè)計、信號完整性分析等特點。本系統(tǒng)電路PCB板的設(shè)計就是基于Protel 99 SE 現(xiàn)在Protel 99 SE 軟件生畫好硬件電路的原理圖，然后對原理圖中的各個元件做相應(yīng)的封裝，封裝好后在把電路導(dǎo)成PCB板，最后在制作印制電路板。 印制電路板設(shè)計1．建立一個自己的項目，并保存在相應(yīng)的目錄下2．在項目中添加所需要的文件。3．，并對各個元器件進行封裝。4．檢查原理圖連接和各個元器件的封裝是否合理正確，確定無誤，導(dǎo)入PCB進行布線，注意布線要合理正確。5．最后進行做板(PCB板)。6 系統(tǒng)軟件設(shè)計整個系統(tǒng)的軟件采用C語言進行編程，C語言具有編程靈活，可移植性好的優(yōu)點。軟件是本系統(tǒng)的靈魂。軟件采用模塊化設(shè)計方法，不僅易于編程和調(diào)試，也可減小軟件故障率和提高軟件的可靠性。本系統(tǒng)軟件設(shè)計主要設(shè)計思路是利用定時器0和外部中斷1用按鍵來產(chǎn)生占空比可調(diào)的PWM波，利用外部中斷0和定時器1來對轉(zhuǎn)速信號進行處理與計數(shù)，利用P0口把計數(shù)處理后的轉(zhuǎn)速送到LCD液晶顯示器上進行顯示。 主程序流程圖如圖61為軟件設(shè)計的一個總體流程，主要設(shè)計思路是，進行系統(tǒng)初始化，然后進行數(shù)據(jù)采集，如果有采集到，調(diào)用相應(yīng)的中斷程序，產(chǎn)生相應(yīng)的PWM波，進行轉(zhuǎn)速控制，把采集到的信號送入單片機進行處理計算，把數(shù)據(jù)送入顯示電路進行顯示。圖61 軟件總體流程程序主要完成以下的幾部分任務(wù)：（1）初始化：設(shè)定各參數(shù)的初始值，設(shè)定各中斷及定時器。（2）把采集到的信號進行處理。（3）PWM波：利用單片機產(chǎn)生占空比可調(diào)的PWM波，改變占空比來控制轉(zhuǎn)速。（4）鍵盤與顯示：實現(xiàn)占空比可調(diào)，顯示電機轉(zhuǎn)速。 轉(zhuǎn)速計算程序流程圖在單片機內(nèi)通過定時器定時1秒，把轉(zhuǎn)速信號從外部中斷送入，并設(shè)置為下降沿中斷，對一秒內(nèi)送入的轉(zhuǎn)速信號的下降沿次數(shù)進行計數(shù)，下降沿的次數(shù)是多少，即信號的頻率就是多少，然后根據(jù)公式（21）將轉(zhuǎn)速計算出來即可得到電機轉(zhuǎn)速。通過外部中斷0和定時器1進行轉(zhuǎn)速信號的計算程序。把轉(zhuǎn)速信號送入單片機的外部中斷INT0引腳，設(shè)置外部中斷0為邊沿觸發(fā)方式，測量定時1s的下降沿次數(shù)，即可測量轉(zhuǎn)速信號的頻率，然后根據(jù)公式即可算出電機的轉(zhuǎn)速。為了測量的方便設(shè)置一個測量標志flag，初始化flag為0。外部中斷每產(chǎn)生一次，下降沿的次數(shù)加一，將定時器計滿1s，將flag置0，在flag=0時，定時器停止計時，計算轉(zhuǎn)速，如此重復(fù)進行測量，即可測得轉(zhuǎn)軸的即時轉(zhuǎn)速。定時器T1中斷服務(wù)程序和外部中斷0服務(wù)程序流程圖如圖62所示。.圖62（a） 外部中斷0服務(wù)程序圖 62（b） 定時器1中斷服務(wù)程序流程圖利用定時器1定時50ms，定時器中斷20次，說明定時器定時1秒，外部中斷0沒中斷一次，則轉(zhuǎn)速信號的脈沖個數(shù)加1。當1秒過后，定時器1和外部中斷0停止中斷，然后開始計算轉(zhuǎn)速。比如說1秒內(nèi)轉(zhuǎn)速信號的脈沖個數(shù)為f，則電機一分鐘的轉(zhuǎn)速n=f*60。 占空比可調(diào)PWM波產(chǎn)生程序利用外部中斷1和定時器0產(chǎn)生一個占空比可調(diào)的矩形波[21][22]，使外部中斷1每中斷1次，就產(chǎn)生一個固定占空比的矩形波。用定時器0定時一個固定頻率的矩形波，通過定時器0產(chǎn)生不同長短的高低電平。定時器T0中斷服務(wù)程序和外部中斷1服務(wù)程序流程圖如圖63所示。圖63（a）外部中斷1服務(wù)程序 63（b）定時器T0中斷服務(wù)程序 顯示程序流程圖其顯示流程圖如圖64所示圖64 顯示程序流程圖7 試驗數(shù)據(jù)采集及結(jié)果分析本系統(tǒng)的調(diào)試可分為三部分：硬件調(diào)試、軟件調(diào)試，系統(tǒng)硬件軟件統(tǒng)調(diào)。使用的儀器儀表有：數(shù)字萬用表VC8045II、單片機仿真器、燒寫器、數(shù)字示波器（GOS1152A）、數(shù)字示波器（GDS2064）、霍爾開關(guān)（HA124NA）、SET2000C型傳感器與測控技術(shù)實驗臺、信號發(fā)生器（GRG450B）。 系統(tǒng)硬件調(diào)試硬件調(diào)試的主要內(nèi)容有：（1）核對元器件：檢查所有元器件是否有插錯或損壞現(xiàn)象。（2）檢查線路：通過目測和使用數(shù)字萬用表，檢查電路連線的正確性。（3）外圍電路測試：給系統(tǒng)加一些相應(yīng)的信號，然后檢查通過系統(tǒng)后是否能得到相應(yīng)的結(jié)果，如果所得到的結(jié)果都和預(yù)期的想法相同，那么就通過了外圍電路測試，否則繼續(xù)測試。 直流電機驅(qū)動與控制電路模塊調(diào)試把直流電機接到L298驅(qū)動芯片的OUT1腳和OUT2腳之間，給直流電機驅(qū)動與控制模塊接上相應(yīng)的電源，即給使能端E、電源端VCC和VS接上5V直流電源，打開信號源，選擇為方波，把該方波信號送到L298驅(qū)動芯片的IN1腳，接上電源，看看直流電機是否會旋轉(zhuǎn)，如果可以，說明可以驅(qū)動，如果不可以說明電路有問題，得繼續(xù)修改，直至可以驅(qū)動電機。如果可以驅(qū)動，再改變信號發(fā)生器的方波的占空比看看是否占空比改變了，直流電機的轉(zhuǎn)速是否會改變，經(jīng)過測試是可以的，說明該硬件模塊電路可以驅(qū)動和控制直流電機的轉(zhuǎn)速，并且信號發(fā)生器給定的波形的占空比越大，電機轉(zhuǎn)速越快。 系統(tǒng)軟件調(diào)試通過仿真對軟