【正文】 了三次，第一次焊了一個(gè) STC15W4K32S4單片機(jī)最小系統(tǒng)作為學(xué)習(xí)，了解其內(nèi)部寄存器及使用方法 ，首先利用單片機(jī)內(nèi)部 A/D端口接了一個(gè)滑動(dòng)變阻器做為調(diào)速旋鈕，第二次在第一次的基礎(chǔ)上焊上了一個(gè) LED燈珠，用作模擬電機(jī)調(diào)速，第三次焊上了 4 個(gè)按鈕， 讓攪拌器 分別實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的功能。 系統(tǒng)調(diào)試分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試，兩者相互制約，缺一不可，這里我就不再分 硬件和軟件進(jìn)行闡述，直接寫出在做本次設(shè)計(jì)過(guò)程中各個(gè)模塊出現(xiàn)的問(wèn)題并以問(wèn)題出現(xiàn)在哪個(gè)模塊的方式一一列出。 顯示電路 LCD12864 顯示 文字或者 圖片出現(xiàn)顯示內(nèi)容一半正常，另一半出現(xiàn)亂碼 等 現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)查尋原因， 出現(xiàn)了以下問(wèn)題： 問(wèn)題 1： LCD12864 上的接口端子與單片機(jī)之間的連接出現(xiàn)短路和接觸不良。 解決方案： 通過(guò)萬(wàn)用表檢測(cè)具體是哪里發(fā)生短路和斷路。 問(wèn)題 2： 程序 位 定義上與實(shí)際連接出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致顯示屏無(wú)法顯示任何信息。 解決方案： 通過(guò)對(duì)比程序與實(shí)物連線找出錯(cuò)連的部分，或者直接修改位定義程序。 問(wèn)題 3： 由第一頁(yè)轉(zhuǎn)換到第二頁(yè)的時(shí)候出現(xiàn)亂碼，無(wú)法準(zhǔn)確顯示相應(yīng)文字和圖片。 解決方案： 通過(guò)仔細(xì)閱讀 LCD12864 使用說(shuō)明書發(fā)現(xiàn)，切換畫面之前需要清屏。才能 顯示第二頁(yè)的內(nèi)容，不然會(huì)出現(xiàn)亂碼等情況。 問(wèn)題 4： 在做中文顯示的時(shí)候 有少部分字體不能正確顯示，例如“正”字。 解決方案： 通過(guò)程序多次修改及網(wǎng)上資料查詢，是因?yàn)轱@示屏自帶中文字庫(kù)個(gè)別字型丟失，造成有些字型無(wú)法正常顯示，為了解決這個(gè)漏洞， 我 采用分辨率為16*16 圖片形式將字庫(kù)缺失的字體補(bǔ)上。再通過(guò) 程序調(diào)用該字型即可完成“正”字的正常顯示。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 數(shù)顯磁力攪拌器的設(shè)計(jì)與制作 28 電機(jī)部分 電機(jī)型號(hào)要與電機(jī)驅(qū)動(dòng)能力相匹配才能更好的控制電機(jī)調(diào)速，但由于 開始做調(diào)試時(shí) 器材的局限性，沒(méi)有 DC 6V 直流電源，我只能使用手機(jī)適配器 DC 5V 做電機(jī)驅(qū)動(dòng) 電源，這樣導(dǎo)致電機(jī)的轉(zhuǎn)速特別低，在通過(guò)旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)變阻器時(shí)發(fā)現(xiàn)， 在滑動(dòng)變阻器旋轉(zhuǎn)一定角度之后電機(jī)才開始緩緩旋轉(zhuǎn)。 解決方案： 針對(duì)這一現(xiàn)象查閱 資料發(fā)現(xiàn)：由于電機(jī)啟動(dòng)需要一定的最小啟動(dòng)電流，低于最小啟動(dòng)電流電機(jī)是不能啟動(dòng)的。所以，只有當(dāng)占空比達(dá)到一定值才能使電機(jī)啟動(dòng)。其最佳的方法是 換用與電機(jī)相匹配的 直流 電源供電。 A/D 部分 在解決了顯示問(wèn)題后， A/D 程序是出現(xiàn)問(wèn)題較多的部分之一。 問(wèn)題一： LCD12864 不能正常顯示當(dāng)前的實(shí)時(shí)電壓值。 解決方案： 造成 這個(gè)問(wèn)題 的原因有多種 。 由于 A/D 轉(zhuǎn)換后的結(jié)果是存在單片機(jī)內(nèi)部寄存器 ADC_RES 和 ADC_RESL 中，無(wú)法判斷 A/D 轉(zhuǎn)換是否成功，亦或是A/D 轉(zhuǎn)換成功顯示部分出現(xiàn)問(wèn)題。為了 檢測(cè) A/D 轉(zhuǎn)換 成功與 否，我在 P2^0 端口焊接了一個(gè)小的 LED 燈，用作 A/D 轉(zhuǎn)換與否標(biāo)志指示。 最后發(fā)現(xiàn)是由于程序問(wèn)題，導(dǎo)致 A/D 程序轉(zhuǎn)換沒(méi)有成功，經(jīng)過(guò)多次程序修改過(guò)后 LED 燈被點(diǎn)亮， 再經(jīng)過(guò) sprintf 函數(shù)處理并送顯，顯示屏能正常顯示當(dāng)前的實(shí)時(shí)電壓值。 問(wèn)題二： 電壓值的計(jì)算及變量選擇問(wèn)題。 解決方案： 寄存器 ADC_RES 和 ADC_RESL 用于存放每次 A/D 轉(zhuǎn)換后的電壓值， ADC_RES 存放高 8 位， ADC_RESL 存放低 2 位， 電壓值是由 10 位的二進(jìn)制組成，由于開始對(duì) int 型變量和 char 型變量認(rèn)識(shí)不足，所以使用 char 型變量存放電壓值，導(dǎo)致電壓計(jì)算出現(xiàn)錯(cuò)值 。最后采用 ((u16)ADC_RES 2) | (ADC_RESL amp。 3)將ADC_RES 和 ADC_RESL 的值合并成一個(gè) int 整型變量。最后通過(guò)其值轉(zhuǎn)換為所測(cè)電壓值，并定義其變量為 float 浮點(diǎn)變量。 問(wèn)題三： 電壓值波動(dòng)較大。 解決方案： 經(jīng)分析，產(chǎn)生該現(xiàn)象可能由電壓波動(dòng)和滑動(dòng)變阻器質(zhì)量 造成。經(jīng)考慮更換電源成本較大，所以只有選擇更換精度較高的滑動(dòng)變阻器。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 數(shù)顯磁力攪拌器的設(shè)計(jì)與制作 29 按鍵部分 問(wèn)題一： 按下按鍵后出現(xiàn)延遲或無(wú)反應(yīng)現(xiàn)象。 解決方案： 經(jīng)過(guò)反復(fù) 驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，按鍵程序是沒(méi)有錯(cuò)誤的，但在 while 循環(huán)后添加顯示程序后按下按鍵就會(huì)出現(xiàn)延遲和按下無(wú)響應(yīng)現(xiàn)象。去掉顯示程序后恢復(fù)正常現(xiàn)象， 后來(lái)知道此原因是由于顯示程序和按鍵程序一直運(yùn)行，沒(méi)有時(shí)間間隔，占用大量時(shí)間。導(dǎo)致 按鍵程序響應(yīng)比較緩慢和沒(méi)有反應(yīng)。基于此，我用了兩種方法解決該問(wèn)題，方法一是采用定時(shí)器做 100 微秒掃描一下按鍵程序；方法二是通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換作按鍵輸入。經(jīng)過(guò)比較最終決定采用方法二。 問(wèn)題二： 在解決了問(wèn)題一后發(fā)現(xiàn)按下按鍵 后 無(wú)法識(shí)別是按下啟、?；蛘?、反轉(zhuǎn)。 解決方案： 分析 發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象是由于 5V 電源是不在波動(dòng) 的， 而且也沒(méi)有采用基準(zhǔn)電壓，這樣導(dǎo)致 Anjian=GetADCResult(2)在按下按鍵后其值是波動(dòng)的，考慮只有4 個(gè)按鍵，其值的波動(dòng) 范圍再大也不會(huì)超過(guò) ，此值對(duì)應(yīng) 0~1023 中的 103，所以只需判斷按下按鍵后對(duì)應(yīng)的 Anjian大概范圍即可解決這個(gè)問(wèn)題。例如按下啟動(dòng)按鍵，按理論計(jì)算 Anjian=GetADCResult(2)=100，現(xiàn)在只需判斷 Anjian 是否滿足50Anjian150，如果滿足就說(shuō)明按下了啟動(dòng)按鍵，其余按鍵 判斷 也如此，這里就不再一一列出。 溫度 部分 溫度部分是本次 調(diào)試的 難點(diǎn) ，出現(xiàn)的問(wèn)題 也是 最難的部分 [20]。 問(wèn)題一： 在接通溫度模塊時(shí)，顯示屏瞬間熄滅，斷開溫度模塊時(shí)顯示模塊由初始界面運(yùn)行，好似單片機(jī)復(fù)位。 解決方案： 通過(guò)檢查溫度傳感器，發(fā)現(xiàn)溫度傳感器的電源 Vcc 與接地端被焊反，最后將其修改后顯示器正常工作。 問(wèn)題二 :DS18B20 時(shí) 序錯(cuò)誤，導(dǎo)致溫度無(wú)任何顯示內(nèi)容 。 解決方案： 由于 STC15W4K32S4 單片機(jī)運(yùn)算速度是傳統(tǒng) 51 單片機(jī)的 8~12 倍。所以導(dǎo)致 延時(shí)程序 不準(zhǔn)確，進(jìn)而導(dǎo)致元件的復(fù)位、讀寫時(shí)序等出現(xiàn) 嚴(yán)重錯(cuò)誤。 最后通過(guò)修改每個(gè)延時(shí)時(shí)間將其放大 10 倍，通過(guò)程序編譯下載后發(fā)現(xiàn)顯示屏有數(shù)值顯示。但還是不能正常顯示當(dāng)前的實(shí)時(shí)溫度。 問(wèn)題三 ： 用仿真軟件 proteus 進(jìn)行仿真測(cè)試時(shí)， 通過(guò)加減 DS18B20 模塊 能夠進(jìn)重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 數(shù)顯磁力攪拌器的設(shè)計(jì)與制作 30 行溫度的檢測(cè)，但是 將程序編譯下載到 實(shí)際電路上時(shí) 不能正常顯示 溫度， 僅顯示 某個(gè) 固定值。 解決方案： 通過(guò)閱讀 DS18B20 手冊(cè)發(fā)現(xiàn) 工作時(shí)序 與程序有錯(cuò)誤 ，在 讀取溫度 值時(shí)， 程序沒(méi)有檢測(cè)初始化成功與否就直接執(zhí)行下一語(yǔ)句， 通過(guò)這一發(fā)現(xiàn)我做了一個(gè)判斷，當(dāng)初始化成功后再進(jìn)行跳過(guò) ROM 檢測(cè)和溫度轉(zhuǎn)換 等操作，否則反饋錯(cuò)誤碼并通過(guò)顯示器進(jìn)行錯(cuò)誤顯示。 PWM 部分 STC15W4K32S4 單片機(jī) PWM 模塊能實(shí)現(xiàn)頻率和占空比的修改，對(duì)于本次設(shè)計(jì)只需用到修改占空比即可，其 頻率為定值。這個(gè)部分由于程序調(diào)試開始沒(méi)有示波器，只能通過(guò) LED 燈珠的亮度觀察其占空比， 雖然此方法不能具體發(fā)現(xiàn)占空比的大小，但 還是發(fā)現(xiàn)了 一些 問(wèn)題。 問(wèn)題 1:當(dāng)旋鈕電壓值從 慢慢升到 5V 時(shí)可明顯觀察到燈珠的亮度變強(qiáng)，但是旋鈕電壓值從 0V 升到 時(shí)其亮度沒(méi)有發(fā)生任何改變。當(dāng)電壓從 減少或增加時(shí)，其 LED 燈珠量度發(fā)生跳變，由最亮變?yōu)橄缁蛴上缱冏盍痢? 解決方案： 通過(guò)示波器發(fā)現(xiàn)旋鈕電壓值從 0V 升到 過(guò)程中其占空比為定值，不隨電壓值改變而改變。當(dāng)旋鈕電壓值從 升到 5V 時(shí)其占空比由 0 升到%。為了進(jìn)一步分析問(wèn)題出自哪里，我通過(guò)查看 A/D 模塊和 PWM 模塊的使用手冊(cè)發(fā)現(xiàn)： A/D 模塊采用 10 位二進(jìn)制輸入，而 PWM 模塊輸出采用 15 位二進(jìn)制輸出，它們的最小分辨率不同，也就是說(shuō) A/D 模塊的最大值 1023 并不是對(duì)應(yīng) PWM 模塊的最大值，如果用最大值 1023 對(duì)應(yīng) 5 伏，那么在 PWM 模塊僅只有 毫伏，其數(shù)值相差 32 倍。這也恰恰證明旋鈕電壓值在 為什么會(huì)發(fā)生跳變的原因。 問(wèn)題 2:通過(guò)調(diào)節(jié)速度旋鈕發(fā)現(xiàn)速度變化的范圍比較窄，沒(méi)有達(dá)到預(yù)定的效果。 解決方案 :由于脈沖的頻率過(guò)高導(dǎo)致。通過(guò)軟件調(diào)節(jié)相應(yīng)寄存器即可完成脈沖頻率的調(diào)節(jié)。最后發(fā)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速的效果與 PWM 頻率有一定的關(guān)系，并最終給 PWM頻率定在 500HZ 左右。 轉(zhuǎn)速 部分 由于 STC15W4K32S4 單片機(jī)定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1 與傳統(tǒng) 51 單片機(jī)用法幾乎相重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 數(shù)顯磁力攪拌器的設(shè)計(jì)與制作 31 同，所以在調(diào)試上沒(méi)有出現(xiàn)太大的 問(wèn)題。只需在定時(shí) 1 計(jì)滿 1 秒后在賦值給顯示程序后將定時(shí)器 0 的高 8 位寄存器 TH0 和低 8 位寄存器 TL0 清零 ，為下一秒對(duì)外部脈沖計(jì)數(shù)做準(zhǔn)備。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 數(shù)顯磁力攪拌器的設(shè)計(jì)與制作 32 8 總結(jié) 經(jīng)過(guò) 6 個(gè)月的準(zhǔn)備和制作 ,期間進(jìn)行了資料的查閱 ,方案的確定 ,元器件的選型 ,硬件電路的制作以及軟件的編寫與調(diào)試最終制作出了樣機(jī) ,得到了令人較為滿意的效果。 本文從系統(tǒng)方案的選擇 ,機(jī)械結(jié)構(gòu) ,硬件設(shè)計(jì) ,軟件設(shè)計(jì)調(diào)試等幾個(gè)方面論述了數(shù)顯磁力攪拌器的 制作和設(shè)計(jì)過(guò)程 。 在本次設(shè)計(jì)中 ,數(shù)顯磁力攪拌器是以功能相對(duì)強(qiáng)大的 STC15W4K32S4 單片機(jī)為控制核心 ,通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部 A/D模塊控制 PWM模塊生成 PWM波對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制 ,并通過(guò) LCD12864進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示攪拌器工作狀態(tài) ,依托 STC15系列單片機(jī)強(qiáng)大的功能 ,可以節(jié)約內(nèi) 部資源 ,提高單片機(jī)的運(yùn)行速度 ,使設(shè)計(jì)更加具有實(shí)時(shí)性。此次設(shè)計(jì)主要是通過(guò) 外部 旋鈕 調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的大小 ,通過(guò)內(nèi)部 A/D進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換 ,再將其結(jié)果輸入給 PWM信號(hào)發(fā)生器 ,通過(guò)內(nèi)部 PWM模塊寄存器設(shè)置決定產(chǎn)生占空比為多大的波形，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)波形的初始狀態(tài)的高低電平。通過(guò)其波形的高低電平持續(xù)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的調(diào)速，通過(guò) H 橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)正、反轉(zhuǎn)。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 數(shù)顯磁力攪拌器的設(shè)計(jì)與制作 33 9 致謝 我要感謝邱老師對(duì)我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的大力支持，使我不僅在知識(shí)方面有了更深一步的了解，并且在我設(shè)計(jì)東西的思路與邏輯方面有更深刻的影響，使我知道了設(shè)計(jì)思路與邏輯的重要性，讓我獲益匪淺。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)到了很多比書本知識(shí)更加有用的，更加實(shí)際的知識(shí)。知道了實(shí)際操作與理論的差距，在今后的學(xué)習(xí)和生活中，不能總是以理論為準(zhǔn)，應(yīng)該更加注重實(shí)踐，在實(shí)踐中驗(yàn)證理論。這樣可以學(xué)到 更多 的知識(shí)，不僅僅是在專業(yè)方面，在更多的領(lǐng)域也終身受用。 在此，向所有關(guān)心和幫助過(guò)我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友表示由衷的謝意！ 衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和 參加答辯的各位專家、教授！ 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 數(shù)顯磁力攪拌器的設(shè)計(jì)與制作 34 參考文獻(xiàn) [1] 陳士清 ,施光明 ,李泉 ,王袁隆 ,劉嬌 .磁力攪拌器的發(fā)展和運(yùn)用 [J].化工械 . 2021, 40(4).415419. 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