【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 第 6 頁(yè) 鑒幅方式確切反映一個(gè)空間周期內(nèi)的任何角度變化。 霍爾角度傳感器 自 1879 年美國(guó)物理學(xué)家 EdwinHethertHall 發(fā)現(xiàn)霍爾效應(yīng)以來(lái)，以此為基礎(chǔ)的霍爾傳感器已發(fā)展成一個(gè)品種多樣的磁傳感器產(chǎn)品家族，被越來(lái)越多地應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。而由此衍生的霍爾傳感器產(chǎn)業(yè)也在近十幾年逐漸發(fā)展壯大起來(lái)，日益生機(jī)勃勃。 霍爾角度傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)來(lái)設(shè)計(jì)的，測(cè)量原理如下：當(dāng)永磁體旋轉(zhuǎn)時(shí)，霍爾元件可感應(yīng)到磁場(chǎng)的磁向量并輸出分別與位置角口正弦、余弦信號(hào)成比例的玲和稱信號(hào)。通過(guò)稱除玲，則由敏感芯片自身靈敏度差異或磁場(chǎng)變化引起的誤差被抵消，模擬輸出電壓代表的角度與磁體、溫度和 IC 的增益敏感度無(wú)關(guān)。即芯片輸出電壓成為敏 感芯片所檢測(cè)到的場(chǎng)強(qiáng)的一元函數(shù)，代表磁體在整個(gè) 3600 范圍內(nèi)的絕對(duì)機(jī)械位置。目前基于霍爾效應(yīng)角度傳感器的研究測(cè)量精度不高，精度在 左右。一般市場(chǎng)上常見(jiàn)的基于霍爾效應(yīng)的角度傳感器精度不是很高，例如美國(guó) MEAS 傳感器公司生產(chǎn)的 Accustarll 系列的傾角傳感器精度為。 主要 研究 內(nèi)容 本角度傳感器應(yīng)用系統(tǒng) 采用 STC89C52 單片機(jī)， 由單片機(jī)產(chǎn)生脈沖信號(hào)精確控制步進(jìn)機(jī)的轉(zhuǎn)速和角度，使步進(jìn)電機(jī)上的平板能夠擺動(dòng)到預(yù)設(shè)角度。 角度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)步進(jìn)電機(jī)的偏移量。通過(guò)數(shù)碼管顯示器實(shí)時(shí)顯示角度值。 硬件部分 主要包括 STC89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng)， ULN2021 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路， SCA60C 傾角傳感器，電源模塊 ,數(shù)碼管顯示模塊等。系統(tǒng)通過(guò)角度傳感器實(shí)時(shí)采集角度信號(hào)，采用 STC89C52 單片機(jī)控制， ULN2021 作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊， IO 口輸出具有時(shí)序的脈沖信號(hào)作為 4 相 5 線步進(jìn)電機(jī)的控制信號(hào)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)28BYJ48 步進(jìn)電機(jī)，使步進(jìn)電機(jī)上的平板隨著擺桿的擺動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。系統(tǒng)還可以 通過(guò)鍵盤(pán)輸入系統(tǒng)設(shè)置步進(jìn)電機(jī)所要達(dá)到的角度值。 用數(shù)碼管顯示器顯示設(shè)置角度值。 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)達(dá)到設(shè)置值時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警裝置。此時(shí)步進(jìn)電機(jī)停止工作，數(shù)碼管顯示設(shè) 置角度值。 應(yīng)用 AD6 設(shè)計(jì)工具完成原理圖和 PCB 圖繪制。制作印刷電路板并焊接元器件。利用Keil 軟件設(shè)計(jì)工具編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序。進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試 與仿真 。采用角度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 偏移量，應(yīng)用步進(jìn)電機(jī)改移角度。從何實(shí)現(xiàn)擺桿偏移到預(yù)設(shè)角度值。數(shù)碼管 顯示達(dá)到偏移量位置。 畢 業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)）用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 7 頁(yè) 第 2 章 開(kāi)發(fā)工具以及技術(shù)的介紹 C 語(yǔ)言介紹 C 語(yǔ)言是國(guó)際上廣泛流行的計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言，既可以用來(lái)編寫(xiě)系統(tǒng)軟件，也可用來(lái)編寫(xiě)應(yīng)用軟件。 早期的操作系統(tǒng)軟件主要是用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的。由于匯編語(yǔ)言依賴于計(jì)算機(jī)硬件，程序的可讀性和可移植性都比較差，所以為了提 高系統(tǒng)軟件的可讀性和可移植性，最好改用高級(jí)語(yǔ)言。但是，一般的高級(jí)語(yǔ)言難以實(shí)現(xiàn)匯編語(yǔ)言的某些功能（匯編語(yǔ)言可以直接對(duì)硬件操作，例如對(duì)內(nèi)存地址的操作、位操作等）。人們希望找到一種兼具一般高級(jí)語(yǔ)言和低級(jí)語(yǔ)言優(yōu)點(diǎn)的語(yǔ)言，于是， C 語(yǔ)言就在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生了。 C 語(yǔ)言是在 B 語(yǔ)言的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它的根源可以追溯到 ALGOL60。直到 1975年 UNIX 第六版發(fā)布后， C 語(yǔ)言的突出優(yōu)點(diǎn)才引起人們的普遍主義。隨著 UNIX 的日益管飯使用， C 語(yǔ)言也迅速得到推廣。 C 語(yǔ)言和 UNIX 可以說(shuō)是一對(duì)孿生兄弟，再發(fā)展的過(guò)程中相輔相成。 1978 年以后， C 語(yǔ)言先后一直到大、中、小、微型計(jì)算機(jī)上，已經(jīng)獨(dú)立于 UNIX和 PDP 了。 C 語(yǔ)言便很快風(fēng)靡全世界了，成為世界上應(yīng)用最廣泛的集中計(jì)算機(jī)語(yǔ)言之一。 一種語(yǔ)言之所以能存在和發(fā)展，并具有較強(qiáng)的生命力，總是有其不同于或優(yōu)越于其他語(yǔ)言的特點(diǎn)。 C 語(yǔ)言的主要特點(diǎn)如下： (1)運(yùn)算符豐富。 C 語(yǔ)言的運(yùn)算符包含的范圍很廣泛，共有 34 中運(yùn)算符。 C 語(yǔ)言吧括號(hào)、賦值、強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換等都作為運(yùn)算符處理，從而使 c 語(yǔ)言的運(yùn)算類型及其豐富，表達(dá)式類型多樣化。靈活使用各種運(yùn)算符可以實(shí)現(xiàn)其他高級(jí)語(yǔ)言中難以實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算 (2)語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、緊湊， 使用方便、靈活。 C 語(yǔ)言一共有 32 個(gè)關(guān)鍵字、 9 中控制語(yǔ)句。程序書(shū)寫(xiě)形式自由，主要用小寫(xiě)字母表示，壓縮了一切不必要的成分。 C 語(yǔ)言程序比其他旭東高級(jí)語(yǔ)言簡(jiǎn)練，原程序短，因此輸入程序時(shí)工作量少。 (3)語(yǔ)法限制不太嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大。例如，對(duì)數(shù)組下標(biāo)越界不做檢查，有程序編寫(xiě)者自己保證程序的正確。對(duì)變量的類型使用比較靈活，例如，整型量與字符型數(shù)據(jù)以及邏輯數(shù)據(jù)可以通用。一般高級(jí)語(yǔ)言的語(yǔ)法檢查比較嚴(yán)格，能監(jiān)察出幾乎所有的語(yǔ)法錯(cuò)誤，而 c 語(yǔ)言允許程序編寫(xiě)者有較大的自由度，因此放寬了語(yǔ)法檢查。程序員應(yīng)當(dāng)仔細(xì)檢查程序，保證其 正確性，而不要過(guò)分依賴于 C 語(yǔ)言編譯程序去查錯(cuò)。 ―限制 ‖與 ―靈活 ‖是一對(duì)矛 畢 業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)）用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 8 頁(yè) 盾。限制嚴(yán)格，就是去靈活性；而強(qiáng)調(diào)靈活，就必然放松限制。一個(gè)不熟練的人員，編寫(xiě)一個(gè)正確的 C 語(yǔ)言程序可能會(huì)比編一個(gè)其他高級(jí)語(yǔ)言程序難一些。也就是說(shuō)，對(duì)用 C 語(yǔ)言的人，要求對(duì)程序設(shè)計(jì)更熟練一些。 (4)具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句。如 if…else 語(yǔ)句、 while 語(yǔ)句、 do…while 語(yǔ)句、 switch 語(yǔ)句、for 語(yǔ)句等。用函數(shù)作為程序的模塊單位，便于實(shí)現(xiàn)程序的模塊化。 C 預(yù)驗(yàn)收完全模塊化和結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言。 (5)數(shù)據(jù)類型豐富。 C 語(yǔ)言提供的數(shù)據(jù)類型有：整型 、浮點(diǎn)型、字符型、數(shù)組類型、指針類型、結(jié)構(gòu)類型、共用體類型等，能用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的運(yùn)算。尤其是指針類型數(shù)據(jù)，使用十分靈活和多樣化。 (6)C 語(yǔ)言允許直接訪問(wèn)物理地址，能進(jìn)行微操作，能實(shí)現(xiàn)匯編語(yǔ)言的大部分功能，可以直接對(duì)硬件進(jìn)行操作。因此 C 語(yǔ)言既具有高級(jí)語(yǔ)言的功能，又具有低級(jí)語(yǔ)言的許多功能，可用來(lái)編寫(xiě)系統(tǒng)軟件。 C 語(yǔ)言的這種雙重性，使它既是成功的系統(tǒng)描述語(yǔ)言，有事通用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。有人把 C 語(yǔ)言成為 ―高級(jí)語(yǔ)言中的低級(jí)語(yǔ)言 ‖或 ―終極預(yù)言 ‖，意為兼具有高級(jí)語(yǔ)言和低級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，但一般人習(xí)慣將 C 語(yǔ)言稱為高級(jí) 語(yǔ)言。因?yàn)?C 語(yǔ)言程序也要通過(guò)編譯、連接才能得到可執(zhí)行的目標(biāo)程序，這是和其他高級(jí)語(yǔ)言的相同點(diǎn)。 (7)用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)的程序可移植性好（和匯編語(yǔ)言比）?；旧喜蛔鲂薷木湍苡糜诟鞣N型號(hào)的計(jì)算機(jī)和各種操作系統(tǒng)。 (8)生成目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高。 C 語(yǔ)言一般只比匯編程序生成的 目標(biāo)代碼率低 10%~20%。 由于 C 語(yǔ)言的這些優(yōu)點(diǎn)，使 C 語(yǔ)言應(yīng)用面很廣。許多大的軟件都用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)，這主要是由于 C 語(yǔ)言的可移植性好和硬件控制能力高，表 達(dá)和運(yùn)算能力強(qiáng)。許多以前只能用匯編語(yǔ)言處理的問(wèn)題，現(xiàn)在可以改用 C 語(yǔ)言來(lái)處理了。 C 語(yǔ)言程序 構(gòu)成： (1)C 語(yǔ)言程序是由函數(shù)構(gòu)成的。一個(gè) C 語(yǔ)言源程序至少包含一個(gè) main 函數(shù)，也可以包含一個(gè) main 函數(shù)和若干個(gè)其它函數(shù)。在 C 語(yǔ)言中，函數(shù)是程序的基本單位。被調(diào)用的函數(shù)可以說(shuō)系統(tǒng)提供的庫(kù)函數(shù)，也可以說(shuō)用戶自定義的函數(shù)。 C 語(yǔ)言的庫(kù)函數(shù)十分豐富，ANSIC 提供了 100 多個(gè)庫(kù)函數(shù)。如果要調(diào)用庫(kù)函數(shù)，則要用 include 命令把包含庫(kù)函數(shù)的頭文件包含在此程序中。 畢 業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)）用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 9 頁(yè) (2)一個(gè)函數(shù)由兩部分組成： ① 函數(shù)首部，奇函數(shù)第一行。包括函數(shù)類型、函數(shù)名、函數(shù)的形參、形參類型以及函數(shù)屬性等。 ② 函數(shù)體，即函數(shù)首部下面的大括號(hào)內(nèi) 的部分。如果一個(gè)函數(shù)有多個(gè)大括號(hào)，則最外層的一對(duì) {}為函數(shù)體。函數(shù)體一般包括 ：聲明部分和執(zhí)行部分。 函數(shù)的一般格式為： 數(shù)據(jù)類型 函數(shù)名（函數(shù)參數(shù)表） { 聲明部分 執(zhí)行部分 } 當(dāng)然，在某些情況下可以沒(méi)有聲明部分，也可以沒(méi)有執(zhí)行部分。如： main() {} 這是一個(gè)空函數(shù)，但是為合法的。 (3) 每一個(gè)語(yǔ)句和數(shù)據(jù)定義的最后都必須有一個(gè)分號(hào)，分號(hào)是語(yǔ)句必要地組成部分，潤(rùn)徐有空語(yǔ)句，空語(yǔ)句只有分好沒(méi)有其他內(nèi)容。 (4)C 語(yǔ)言程序的書(shū)寫(xiě)格式自由，一行內(nèi)可以寫(xiě)多個(gè)語(yǔ)句，一個(gè)語(yǔ)句也可以寫(xiě) 在多行上，C 語(yǔ)言程序沒(méi)有行號(hào)。 (5) C 語(yǔ)言本身沒(méi)有輸入和輸出語(yǔ)句，輸入 /輸出油庫(kù)函數(shù)來(lái)完成。 (6)不管 main 函數(shù)在程序的什么位置，一個(gè) C 語(yǔ)言程序總是從 main 函數(shù)開(kāi)始執(zhí)行的。 (7)一個(gè) C 語(yǔ)言程序可以由一個(gè)文件組成，也可以由若干個(gè)文件組成。一個(gè)文件可以包含一個(gè)函數(shù)也可以包含多個(gè)函數(shù)。也可以將兩個(gè)函數(shù)放在兩個(gè)文件中分別進(jìn)行編譯，然后進(jìn)行連接把他們合成一個(gè)可執(zhí)行文件，以供運(yùn)行。 (8) 可以用 /*…*/ 對(duì) C 語(yǔ)言程序注釋。 /和 *之間不允許留空格，只是部分可以出現(xiàn)在程序的任何位置，注釋可以為若干行。 總之， C 言程序可以由若干個(gè)源文件做成，每個(gè)源文件可以包含編譯預(yù)處理命令和一個(gè)或多個(gè)函數(shù)，每個(gè)函數(shù)由函數(shù)首部和函數(shù)體組成。 畢 業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)）用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 10 頁(yè) 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具 Altium Designer 工具 Altium Designer 為完整的板級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái) 。 Altium 集成了 FPGA 設(shè)計(jì)的 PCB工具。 Altium Designer是業(yè)界第一款也是唯一一種完整的板級(jí)設(shè)計(jì)解決方案。 Altium Designer 拓寬了板級(jí)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)界限，集成了 FPGA 設(shè)計(jì)功能，從而允許工程師能將系 統(tǒng)設(shè)計(jì)中的 FPGA 與 PCB 設(shè)計(jì)集成在一起。 Altium Designer 以強(qiáng)大的設(shè)計(jì)輸入功能為特點(diǎn)，在 FPGA 和板級(jí)設(shè)計(jì)中，同時(shí)支持原理圖輸入和 HDL 硬件描述輸入模式；同時(shí)支持基于 VHDL 的設(shè)計(jì)仿真，混合信號(hào)電路仿真、布局前 /后信號(hào)完整性分析。 Altium Designer 的布局布線采用完全規(guī)則驅(qū)動(dòng)模式，并且在 PCB 布線中采用了無(wú)網(wǎng)格的 SitusTM 拓?fù)溥壿嬜詣?dòng)布線功能；同時(shí)，將完整的 CAM 輸出功能的編輯結(jié)合在一起。 基于 Altium新推出的支持 Livedesign 的 DXP 平臺(tái)， Altium Designer 在 整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程中充分發(fā)揮其卓越的性能。 Altium Designer ，它是完全一體化電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的一個(gè)新版本，也是業(yè)界第一款也是唯一一種完整的板級(jí)設(shè)計(jì)解決方案 。 Altium Designer 是業(yè)界首例將設(shè)計(jì)流程、集成化 PCB 設(shè)計(jì)、可編程器件（如 FPGA）設(shè)計(jì)和基于處理器設(shè)計(jì)的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)功能整合在一起的產(chǎn)品，一種同時(shí)進(jìn)行 PCB 和 FPGA 設(shè)計(jì)以及嵌入式設(shè)計(jì)的解決方案，具有將設(shè)計(jì)方案從概念轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K成品所需的全部功能。 這款最新高端版本 Altium Designer 除了全面繼承包括 99SE， Protel2021 在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點(diǎn)以外，還增加了許多改進(jìn)和很多高端功能 Altium 拓寬了板級(jí)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)界限，全面集成了 FPGA 設(shè)計(jì)功能和 SOPC 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能，從而允許工程師能將系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的 FPGA 與 PCB 設(shè)計(jì)以及嵌入式設(shè)計(jì)集成在一起。 首先：在 PCB 部分，除了 Protel2021 中的多通道復(fù)制；實(shí)時(shí)的、阻抗控制布線功能 ；SitusTM 自動(dòng)布線器等新功能以外， Altium Designer 還 著重在：差分對(duì)布線， FPGA 器件差分對(duì)管腳的動(dòng)態(tài)分配 ， PCB 和 FPGA 之間的全面集成，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)引腳優(yōu)化和非凡的布線效果。還有 PCB 文件切片， PCB 多個(gè)器件集體操作，在 PCB 文件中支持多國(guó)語(yǔ)言（中文、英文、德文、法文、日文） ,任意字體和大小的漢字字符輸入，光標(biāo)跟隨在線信息顯示功能，光標(biāo)點(diǎn)可選器件列表，復(fù)雜 BGA 器件的多層自動(dòng)扇出，提供了對(duì)高密度 畢 業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)）用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 11 頁(yè) 封裝（如 BGA）的交互布線功能 , 總線布線功能，器件精確移動(dòng)，快速鋪銅等功能。 交互式編輯、出錯(cuò)查詢、布線和可視化功能，從而能 更快地實(shí)現(xiàn)電路板布局 ,支持高速電路設(shè)計(jì)，具有成熟的布線后信號(hào)完整性分析工具 . Altium Designer 對(duì)差分信號(hào)提供系統(tǒng)范圍內(nèi)的支持，可對(duì)高速內(nèi)連的差分信號(hào)對(duì)進(jìn)行充分定義、管理和交互式布線。支持包括對(duì)在FPGA 項(xiàng)目?jī)?nèi)部定義的 LVDS 信號(hào)的物理設(shè)計(jì)進(jìn)行自動(dòng)映射。 LVDS 是差分信號(hào)最通用的標(biāo)準(zhǔn)，廣泛應(yīng)用于可編程器件。 Altium Designer 可充分利用當(dāng)今 FPGA 器件上的擴(kuò)展 I/O 管腳。 其次 ， 在嵌入式設(shè)計(jì)部分，增