【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 功耗、低電壓。 凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)SPCE061A是凌陽(yáng)科技研發(fā)生產(chǎn)的性價(jià)比很高的一款十六位單片機(jī)，在此環(huán)境中，支持標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言，可以實(shí)現(xiàn)C語(yǔ)言與凌陽(yáng)匯編語(yǔ)言的互相調(diào)用。SPCE061A精簡(jiǎn)開發(fā)板（簡(jiǎn)稱61板），是以凌陽(yáng)16位單片機(jī)SPCE061A為核心的精簡(jiǎn)開發(fā)－仿真－實(shí)驗(yàn)板， 61板除了具備單片機(jī)最小系統(tǒng)電路外，還包括電源電路、音頻電路（含MIC輸入部分和DAC音頻輸出部分）、復(fù)位電路等，在掌握軟件設(shè)計(jì)的同時(shí)，熟悉單片機(jī)硬件的設(shè)計(jì)制作，鍛煉動(dòng)手能力。而且它的體積小，采用電池供電，方便隨身攜帶。61板上有調(diào)試器接口（Probe接口）以及下載線（EZ_Probe）接口，分別可接凌陽(yáng)科技的在線調(diào)試器、簡(jiǎn)易下載線，配合unSPIDE，可方便地在板上實(shí)現(xiàn)程序的下載、在線仿真調(diào)試。： 61板硬件框圖： 框圖說明POWER5V或3V供電電路PLL鎖向環(huán)外部電路Power電源指示燈Sleep睡眠指示燈RESET復(fù)位電路K4復(fù)位按鍵PROBE在線調(diào)試器串行5針接口S5EZPROBE和PROBE切換的開關(guān)J1J3耳機(jī)插孔和兩針喇叭插針DAC音頻輸出電路MIC麥克風(fēng)輸入電路OSC32768晶振電路VREFA/D轉(zhuǎn)換外部轉(zhuǎn)換電壓輸入接口R/C芯片其他外圍電阻、電容電路K1～K3擴(kuò)展的按鍵：接IOA0～I(xiàn)OA2SPCE061A61板核心：16位微處理器PORTA/B32個(gè)I/O口 轉(zhuǎn)速測(cè)量單元 模組采用凌陽(yáng)SPGT62C19B電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，配置直流電機(jī)一臺(tái)，并提供4位LED數(shù)碼管用來顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速等信息。模組針對(duì)SPCE061A單片機(jī)設(shè)計(jì)，可以方便地用排線與SPCE061A精簡(jiǎn)開發(fā)板（即“61板”）連接。 模組平面圖 ： 電機(jī)控制模組結(jié)構(gòu)圖上述結(jié)構(gòu)圖中各部分說明如下： 電機(jī)控制接口：模組與單片機(jī)的接口，為10PIN排針，可以直接與“61板”連接，實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制。 數(shù)碼管控制接口：模組與單片機(jī)的接口，為兩組10PIN排針，可以直接與“61板”連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)4位LED數(shù)碼管的控制。 SPGT62C19B：電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，可驅(qū)動(dòng)一臺(tái)雙極性兩相步進(jìn)電機(jī)，或者兩臺(tái)直流電機(jī)。 外接電源指示燈：SPGT62C19B電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的邏輯控制電源與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源是各自獨(dú)立供電的，可以外接5V12V的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源。當(dāng)接通了電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源時(shí)，外接電源指示燈會(huì)點(diǎn)亮。外接電源插座：為SPGT62C19B提供電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的插座。共有兩組電源插座，分別為2PIN針座（可接61板電池盒或其他直流電源）和DC穩(wěn)壓電源插座（可接直流穩(wěn)壓電源）。使用時(shí)可選擇其中一組插座作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源輸入端。 輸出選擇跳線：該組跳線用來選擇SPGT62C19B芯片控制的電機(jī)。模組提供了步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)各一臺(tái)，可通過對(duì)輸出選擇跳線的設(shè)定來切換當(dāng)前工作的電機(jī)類型。 直流電機(jī)接口：由于SPGT62C19B可同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)，因此留出了兩組直流電機(jī)接口，在模組上分別標(biāo)示為J11和J12?？梢詫⒛＝M提供的直流電機(jī)接在其中一組接口上。 直流電機(jī)：電機(jī)型號(hào)為310CA，工作電壓3V12V，在5V電壓下空載轉(zhuǎn)速約4000轉(zhuǎn)/分。 光柵轉(zhuǎn)盤和紅外對(duì)管：在直流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上安置了光柵轉(zhuǎn)盤，可用來測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速，也可便于觀察電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)情況。光柵轉(zhuǎn)盤遮擋在紅外發(fā)射管和紅外接收管之間。，光柵轉(zhuǎn)盤的圓面上開了4個(gè)通光槽，電機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，紅外接收管將接收到4次紅外光，從而可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)測(cè)速功能。 直流電機(jī)的光柵轉(zhuǎn)盤ULN2003A：ULN2003A是單片式7路達(dá)林頓三極管陣列，在本模組中用來驅(qū)動(dòng)4位LED數(shù)碼管。 4位數(shù)碼管：4位7段共陰極LED數(shù)碼管，可用作電機(jī)轉(zhuǎn)速顯示，也可用于顯示其他內(nèi)容。在本方案中，用到模組的直流電機(jī)和LED數(shù)碼管等模塊。 SPGT62C19B芯片控制直流電機(jī)SPGT62C19B是直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片，凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)通過I/O端口對(duì)SPGT62C19B引腳進(jìn)行控制，即由輸入的邏輯電平來決定輸出脈沖的寬度及頻率，所以由這款芯片組成的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將脈沖發(fā)生器、脈沖分配器、脈沖放大器合為一體，省去了很多外圍器件。SPGT62C19B的內(nèi)部由兩組完全相同的控制電路組成了兩路輸出通道。輸入控制信號(hào)經(jīng)前級(jí)緩沖后送入片內(nèi)控制器，然后由控制部分進(jìn)行處理并驅(qū)動(dòng)晶體管，最后由OUT端口輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制電機(jī)的運(yùn)行。 SPGT62C19B工作原理SPGT62C19B的控制腳有如下6個(gè)： SPGT62C19B的控制腳引腳名稱用途20I01通道1的電流大小控制17I11通道1的電流大小控制16PHASE1通道1的電流方向控制8I02通道2的電流大小控制9I12通道2的電流大小控制10PHASE2通道2的電流方向控制說明：SPGT62C19B電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)，因此有兩組控制腳，在本畢業(yè)設(shè)計(jì)中，它只控制一臺(tái)直流電機(jī)，因此用不到通道2相關(guān)控制腳。在通道1中，只需設(shè)定PHASE1的邏輯電平，即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。而電機(jī)調(diào)速可以通過不斷改變I01和I11的高低電平狀態(tài)，使輸出通道產(chǎn)生PWM波形信號(hào)，從而利用PWM的占空比來調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。 輸出PWM控制直流電機(jī) 轉(zhuǎn)速測(cè)量電路轉(zhuǎn)速測(cè)量采用一組鼠標(biāo)用的紅外對(duì)管實(shí)現(xiàn)。其電路原理如圖 。 轉(zhuǎn)速測(cè)量電路當(dāng)紅外發(fā)射管與紅外接收管之間被直流電機(jī)光柵轉(zhuǎn)盤的不透明部分遮擋時(shí)，紅外接收管處于截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)圖中的SPEED輸出高電平。反之，當(dāng)光柵轉(zhuǎn)盤的通光槽轉(zhuǎn)至紅外對(duì)管之間時(shí)，紅外接收管處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)SPEED輸出低電平。將SPEED連接到單片機(jī)的I/O口，即可通過定時(shí)計(jì)數(shù)的方法計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度。 數(shù)碼管顯示單元模組提供了4位共陰極LED數(shù)碼管，數(shù)碼管采用ULN2003A為其提供驅(qū)動(dòng)電流。ULN2003A是7路達(dá)林頓三極管陣列，這里用到了其中的4路，分別連接到數(shù)碼管的4個(gè)位選腳G1～G4。 數(shù)碼管顯示電路取單片機(jī)的8位I/O作為數(shù)碼管的“段控制”口，連接到數(shù)碼管的A～H這8個(gè)段控制腳；再用4位I/O作為數(shù)碼管的“位控制”口，連接到驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003A的DIG1～DIG4，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示控制。 綜上所述：。 硬件部分所包括的模塊及實(shí)現(xiàn)功能硬件模塊實(shí)現(xiàn)功能電機(jī)控制模組控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向紅外測(cè)速模塊紅外對(duì)管實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量數(shù)碼管顯示模塊顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速 本章小結(jié)本章主要介紹了凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量的電路及顯示測(cè)量轉(zhuǎn)速的顯示電路。5 測(cè)速系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 總體軟件結(jié)構(gòu)框架本方案的軟件系統(tǒng)主要包含下列模塊：（1）按鍵掃描：掃描13鍵盤，獲取鍵值。（2）數(shù)碼管顯示：LED數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)程序。（3）直流電機(jī)控制：該模塊通過控制SPGT62C19B芯片，實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)控制以及轉(zhuǎn)速檢測(cè)。（4）主控程序：主控程序負(fù)責(zé)控制整個(gè)系統(tǒng)的工作流程，判斷按鍵值、控制數(shù)碼管顯示，以及控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)等。上述功能模塊組成了兩層單向調(diào)用結(jié)構(gòu)，：主控程序按鍵掃描數(shù)碼管顯示直流電機(jī)控制制 各模塊之間的調(diào)用關(guān)系 各模塊單元軟件框架 直流電機(jī)測(cè)速根據(jù)SPGT62C19B控制原理電機(jī)測(cè)速工作是利用4KHz時(shí)基中斷完成的。當(dāng)光柵轉(zhuǎn)盤的挖空部分經(jīng)過紅外對(duì)管時(shí)，與之連接的單片機(jī)I/O口將輸入低電平；而光柵轉(zhuǎn)盤阻隔紅外對(duì)管時(shí)，該I/O口將輸入高電平。以4KHz作為采樣頻率，檢測(cè)該I/O端口的電平狀態(tài)并計(jì)數(shù)，即可通過一段時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)值計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)速。：測(cè)速計(jì)數(shù)值加1開始返回定時(shí)計(jì)數(shù)值加1檢測(cè)到低電平保存電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)速計(jì)數(shù)值清0定時(shí)計(jì)數(shù)值清0到達(dá)定時(shí)時(shí)間NNYY 數(shù)碼管顯示LED數(shù)碼管采用逐位動(dòng)態(tài)顯示方式，利用4KHz時(shí)基中斷進(jìn)行逐位掃描，使每個(gè)數(shù)碼管的顯示亮度均勻且感覺不到閃爍。LED數(shù)碼管的顯示流程如圖 ：清除所有顯示位指針指向下一位N在當(dāng)前位上顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容通過位指針獲取當(dāng)前位的緩沖區(qū)內(nèi)容Y位指針指向第一位開始返回指針處于最后一位 LED數(shù)碼管顯示流程 主程序流程主程序在系統(tǒng)初始化（初始化時(shí)鐘、中斷、變量等）之后，顯示默認(rèn)的電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定值，并等待按鍵輸入。當(dāng)有鍵按下后，調(diào)用對(duì)應(yīng)的子程序，完成特定的功能。即：當(dāng)Key1鍵按下，調(diào)用轉(zhuǎn)速設(shè)定子程序；Key2鍵按下，調(diào)用方向設(shè)定子程序；Key3鍵按下，調(diào)用電機(jī)啟動(dòng)子程序。：系統(tǒng)初始化開始顯示當(dāng)前設(shè)定的轉(zhuǎn)速等待按鍵Key1按下？Key2按下？Key3按下？調(diào)用轉(zhuǎn)速設(shè)定子程序調(diào)用方向設(shè)定子程序調(diào)用電機(jī)啟動(dòng)子程序YNNNYY 在轉(zhuǎn)速設(shè)定子程序中，數(shù)碼管閃爍顯示當(dāng)前設(shè)定轉(zhuǎn)速，并通過Key1和Key2鍵對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行增減設(shè)置。每按一下Key1鍵，轉(zhuǎn)速設(shè)定值增加2轉(zhuǎn)/秒，當(dāng)轉(zhuǎn)速設(shè)定值達(dá)到60轉(zhuǎn)/秒的時(shí)候，再按Key1鍵，轉(zhuǎn)速設(shè)定值將恢復(fù)到30轉(zhuǎn)/秒；同理，每按一下Key2鍵轉(zhuǎn)速設(shè)定值減小2轉(zhuǎn)/秒，當(dāng)轉(zhuǎn)速設(shè)定值下降到30轉(zhuǎn)/秒的時(shí)候，再按Key2鍵，轉(zhuǎn)速設(shè)定值將達(dá)到60轉(zhuǎn)/秒；當(dāng)按下Key3后返回主程序。：閃爍顯示當(dāng)前速度設(shè)定值開始返回等待按鍵Key1按下？Key2按下？Key3按下？轉(zhuǎn)速設(shè)定值加2轉(zhuǎn)速設(shè)定值減2YNNYYN方向設(shè)定子程序與轉(zhuǎn)速設(shè)定類似，數(shù)碼管顯示滾動(dòng)的“”，滾動(dòng)方向代表當(dāng)前設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向。Key1與Key2鍵分別設(shè)定電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)椤罢D(zhuǎn)”或“反轉(zhuǎn)”。按Key3鍵返回主程序。：顯示當(dāng)前轉(zhuǎn)動(dòng)方向開始返回等待按鍵Key1按下？Key2按下？Key3按下？設(shè)定為正向轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)定為反向轉(zhuǎn)動(dòng)NYNYNY電機(jī)啟動(dòng)子程序控制電機(jī)按照設(shè)定的方式轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中可按Key1和Key2鍵對(duì)轉(zhuǎn)速設(shè)定值進(jìn)行增減，Key3鍵使電機(jī)停止，并返回主程序。：顯示測(cè)得的電機(jī)轉(zhuǎn)速開始返回完成一次測(cè)速？調(diào)用PID子程序，更新電機(jī)速度等級(jí)設(shè)定獲取按鍵值Key3按下？Key2按下？Key1按下？電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)速設(shè)定值加2轉(zhuǎn)速設(shè)定值減2NNNYYYYN綜上所述，： 功能與操作方法狀態(tài)Key1Key2Key3數(shù)碼管顯示電機(jī)停止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)速設(shè)置方向設(shè)置啟動(dòng)電機(jī)當(dāng)前設(shè)定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速設(shè)置狀態(tài)轉(zhuǎn)速增加2轉(zhuǎn)/秒轉(zhuǎn)速減小2轉(zhuǎn)/秒確定當(dāng)前設(shè)定轉(zhuǎn)速方向設(shè)置狀態(tài)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)確定“”正向或反向滾動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)速增加2轉(zhuǎn)/秒轉(zhuǎn)速減小2轉(zhuǎn)/秒電機(jī)停止當(dāng)前實(shí)際轉(zhuǎn)速 本章小結(jié)本章主要介紹了對(duì)于直流電機(jī)測(cè)速的軟件。介紹了軟件測(cè)速的原理，測(cè)速流程、顯示流程及整個(gè)課題研究的主流程。6 系統(tǒng)總體調(diào)試和結(jié)果分析調(diào)試包括硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和整體聯(lián)調(diào)。由于硬件和軟件的研制是相對(duì)獨(dú)立進(jìn)行的，因此軟件調(diào)試是在硬件完成之前，而硬件也是在無(wú)完整軟件情況下進(jìn)行調(diào)試的。在調(diào)試中找出缺陷，判斷故障源，對(duì)硬、軟件做出修改，反復(fù)進(jìn)行這一過程，直至確信沒有錯(cuò)誤之后接入單片機(jī)進(jìn)行整機(jī)聯(lián)調(diào)。 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析本畢業(yè)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)調(diào)試是在凌陽(yáng)科技大學(xué)推出的unSP 。unSP ，它集程序的編輯、編譯、鏈接、調(diào)試和仿真等功能為一體。具有較好的交互界面、菜單、快捷鍵和快速訪問命令列表等，使程序設(shè)計(jì)工作更加方便、高效。此外，它的軟件仿真功能可以不連接仿真板，模擬硬件的部分功能來調(diào)試程序。unSP ： 程序編輯完整后，在上述調(diào)試界面上進(jìn)行編譯、鏈接、調(diào)試和仿真，確保無(wú)誤后，連接硬件，下載運(yùn)行程序。將模組的輸出選擇跳線跳至“DC MOTOR”位置，并用排線將模組的J3連接到61板的IOB低8位（即61板的J6），然后接好模組的電機(jī)供電電源。在IDE的工具欄中選中綠色的“Use ICE”按鈕（如圖 ），