【正文】 了三次，第一次焊了一個 STC15W4K32S4單片機最小系統(tǒng)作為學(xué)習(xí)，了解其內(nèi)部寄存器及使用方法 ，首先利用單片機內(nèi)部 A/D端口接了一個滑動變阻器做為調(diào)速旋鈕，第二次在第一次的基礎(chǔ)上焊上了一個 LED燈珠，用作模擬電機調(diào)速，第三次焊上了 4 個按鈕， 讓攪拌器 分別實現(xiàn)啟動、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 硬件和軟件進行闡述，直接寫出在做本次設(shè)計過程中各個模塊出現(xiàn)的問題并以問題出現(xiàn)在哪個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)過查尋原因， 出現(xiàn)了以下問題： 問題 1： LCD12864 上的接口端子與單片機之間的連接出現(xiàn)短路和接觸不良。 解決方案： 通過萬用表檢測具體是哪里發(fā)生短路和斷路。 問題 2： 程序 位 定義上與實際連接出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致顯示屏無法顯示任何信息。 解決方案： 通過對比程序與實物連線找出錯連的部分，或者直接修改位定義程序。 問題 3： 由第一頁轉(zhuǎn)換到第二頁的時候出現(xiàn)亂碼，無法準確顯示相應(yīng)文字和圖片。 解決方案： 通過仔細閱讀 LCD12864 使用說明書發(fā)現(xiàn)，切換畫面之前需要清屏。才能 顯示第二頁的內(nèi)容，不然會出現(xiàn)亂碼等情況。 問題 4： 在做中文顯示的時候 有少部分字體不能正確顯示，例如“正”字。 解決方案： 通過程序多次修改及網(wǎng)上資料查詢，是因為顯示屏自帶中文字庫個別字型丟失，造成有些字型無法正常顯示，為了解決這個漏洞， 我 采用分辨率為16*16 圖片形式將字庫缺失的字體補上。再通過 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)計與制作 28 電機部分 電機型號要與電機驅(qū)動能力相匹配才能更好的控制電機調(diào)速，但由于 開始做調(diào)試時 器材的局限性，沒有 DC 6V 直流電源，我只能使用手機適配器 DC 5V 做電機驅(qū)動 電源，這樣導(dǎo)致電機的轉(zhuǎn)速特別低，在通過旋轉(zhuǎn)滑動變阻器時發(fā)現(xiàn)， 在滑動變阻器旋轉(zhuǎn)一定角度之后電機才開始緩緩旋轉(zhuǎn)。 解決方案： 針對這一現(xiàn)象查閱 資料發(fā)現(xiàn)：由于電機啟動需要一定的最小啟動電流，低于最小啟動電流電機是不能啟動的。所以，只有當(dāng)占空比達到一定值才能使電機啟動。其最佳的方法是 換用與電機相匹配的 直流 電源供電。 A/D 部分 在解決了顯示問題后， A/D 程序是出現(xiàn)問題較多的部分之一。 問題一： LCD12864 不能正常顯示當(dāng)前的實時電壓值。 解決方案： 造成 這個問題 的原因有多種 。 由于 A/D 轉(zhuǎn)換后的結(jié)果是存在單片機內(nèi)部寄存器 ADC_RES 和 ADC_RESL 中，無法判斷 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)問題。為了 檢測 A/D 轉(zhuǎn)換 成功與 否，我在 P2^0 端口焊接了一個小的 LED 燈，用作 A/D 轉(zhuǎn)換與否標志指示。 最后發(fā)現(xiàn)是由于程序問題，導(dǎo)致 A/D 程序轉(zhuǎn)換沒有成功，經(jīng)過多次程序修改過后 LED 燈被點亮， 再經(jīng)過 sprintf 函數(shù)處理并送顯，顯示屏能正常顯示當(dāng)前的實時電壓值。 問題二： 電壓值的計算及變量選擇問題。 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 位的二進制組成，由于開始對 int 型變量和 char 型變量認識不足，所以使用 char 型變量存放電壓值，導(dǎo)致電壓計算出現(xiàn)錯值 。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 int 整型變量。最后通過其值轉(zhuǎn)換為所測電壓值，并定義其變量為 float 浮點變量。 問題三： 電壓值波動較大。 解決方案： 經(jīng)分析，產(chǎn)生該現(xiàn)象可能由電壓波動和滑動變阻器質(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)計與制作 29 按鍵部分 問題一： 按下按鍵后出現(xiàn)延遲或無反應(yīng)現(xiàn)象。 解決方案： 經(jīng)過反復(fù) 驗證發(fā)現(xiàn)，按鍵程序是沒有錯誤的，但在 while 循環(huán)后添加顯示程序后按下按鍵就會出現(xiàn)延遲和按下無響應(yīng)現(xiàn)象。去掉顯示程序后恢復(fù)正?，F(xiàn)象， 后來知道此原因是由于顯示程序和按鍵程序一直運行，沒有時間間隔，占用大量時間。導(dǎo)致 按鍵程序響應(yīng)比較緩慢和沒有反應(yīng)。基于此，我用了兩種方法解決該問題，方法一是采用定時器做 100 微秒掃描一下按鍵程序；方法二是通過 A/D 轉(zhuǎn)換作按鍵輸入。經(jīng)過比較最終決定采用方法二。 問題二： 在解決了問題一后發(fā)現(xiàn)按下按鍵 后 無法識別是按下啟、?；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 的， 而且也沒有采用基準電壓，這樣導(dǎo)致 Anjian=GetADCResult(2)在按下按鍵后其值是波動的，考慮只有4 個按鍵，其值的波動 范圍再大也不會超過 ，此值對應(yīng) 0~1023 中的 103，所以只需判斷按下按鍵后對應(yīng)的 Anjian大概范圍即可解決這個問題。例如按下啟動按鍵，按理論計算 Anjian=GetADCResult(2)=100，現(xiàn)在只需判斷 Anjian 是否滿足50Anjian150，如果滿足就說明按下了啟動按鍵，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 ，出現(xiàn)的問題 也是 最難的部分 [20]。 問題一： 在接通溫度模塊時，顯示屏瞬間熄滅，斷開溫度模塊時顯示模塊由初始界面運行，好似單片機復(fù)位。 解決方案： 通過檢查溫度傳感器，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。 問題二 :DS18B20 時 序錯誤，導(dǎo)致溫度無任何顯示內(nèi)容 。 解決方案： 由于 STC15W4K32S4 單片機運算速度是傳統(tǒng) 51 單片機的 8~12 倍。所以導(dǎo)致 延時程序 不準確，進而導(dǎo)致元件的復(fù)位、讀寫時序等出現(xiàn) 嚴重錯誤。 最后通過修改每個延時時間將其放大 10 倍，通過程序編譯下載后發(fā)現(xiàn)顯示屏有數(shù)值顯示。但還是不能正常顯示當(dāng)前的實時溫度。 問題三 ： 用仿真軟件 proteus 進行仿真測試時， 通過加減 DS18B20 模塊 能夠進重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 數(shù)顯磁力攪拌器的設(shè)計與制作 30 行溫度的檢測，但是 將程序編譯下載到 實際電路上時 不能正常顯示 溫度， 僅顯示 某個 固定值。 解決方案： 通過閱讀 DS18B20 手冊發(fā)現(xiàn) 工作時序 與程序有錯誤 ，在 讀取溫度 值時， 程序沒有檢測初始化成功與否就直接執(zhí)行下一語句， 通過這一發(fā)現(xiàn)我做了一個判斷，當(dāng)初始化成功后再進行跳過 ROM 檢測和溫度轉(zhuǎn)換 等操作，否則反饋錯誤碼并通過顯示器進行錯誤顯示。 PWM 部分 STC15W4K32S4 單片機 PWM 模塊能實現(xiàn)頻率和占空比的修改，對于本次設(shè)計只需用到修改占空比即可，其 頻率為定值。這個部分由于程序調(diào)試開始沒有示波器，只能通過 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 問題。 問題 1:當(dāng)旋鈕電壓值從 慢慢升到 5V 時可明顯觀察到燈珠的亮度變強，但是旋鈕電壓值從 0V 升到 時其亮度沒有發(fā)生任何改變。當(dāng)電壓從 減少或增加時，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： 通過示波器發(fā)現(xiàn)旋鈕電壓值從 0V 升到 過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 時其占空比由 0 升到%。為了進一步分析問題出自哪里，我通過查看 A/D 模塊和 PWM 模塊的使用手冊發(fā)現(xiàn)： A/D 模塊采用 10 位二進制輸入，而 PWM 模塊輸出采用 15 位二進制輸出，它們的最小分辨率不同，也就是說 A/D 模塊的最大值 1023 并不是對應(yīng) PWM 模塊的最大值，如果用最大值 1023 對應(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 為什么會發(fā)生跳變的原因。 問題 2:通過調(diào)節(jié)速度旋鈕發(fā)現(xiàn)速度變化的范圍比較窄，沒有達到預(yù)定的效果。 解決方案 :由于脈沖的頻率過高導(dǎo)致。通過軟件調(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 單片機定時器 0 和定時器 1 與傳統(tǒng) 51 單片機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)計與制作 31 同，所以在調(diào)試上沒有出現(xiàn)太大的 問題。只需在定時 1 計滿 1 秒后在賦值給顯示程序后將定時器 0 的高 8 位寄存器 TH0 和低 8 位寄存器 TL0 清零 ，為下一秒對外部脈沖計數(shù)做準備。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 數(shù)顯磁力攪拌器的設(shè)計與制作 32 8 總結(jié) 經(jīng)過 6 個月的準備和制作 ,期間進行了資料的查閱 ,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 ,得到了令人較為滿意的效果。 本文從系統(tǒng)方案的選擇 ,機械結(jié)構(gòu) ,硬件設(shè)計 ,軟件設(shè)計調(diào)試等幾個方面論述了數(shù)顯磁力攪拌器的 制作和設(shè)計過程 。 在本次設(shè)計中 ,數(shù)顯磁力攪拌器是以功能相對強大的 STC15W4K32S4 單片機為控制核心 ,通過單片機內(nèi)部 A/D模塊控制 PWM模塊生成 PWM波對電機進行調(diào)速控制 ,并通過 LCD12864進行實時顯示攪拌器工作狀態(tài) ,依托 STC15系列單片機強大的功能 ,可以節(jié)約內(nèi) 部資源 ,提高單片機的運行速度 ,使設(shè)計更加具有實時性。此次設(shè)計主要是通過 外部 旋鈕 調(diào)整電機轉(zhuǎn)速的大小 ,通過內(nèi)部 A/D進行模數(shù)轉(zhuǎn)換 ,再將其結(jié)果輸入給 PWM信號發(fā)生器 ,通過內(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，同時可實現(xiàn)波形的初始狀態(tài)的高低電平。通過其波形的高低電平持續(xù)時間來實現(xiàn)對電機的調(diào)速，通過 H 橋電機驅(qū)動控制電機正、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)計與制作 33 9 致謝 我要感謝邱老師對我這次畢業(yè)設(shè)計的大力支持，使我不僅在知識方面有了更深一步的了解，并且在我設(shè)計東西的思路與邏輯方面有更深刻的影響，使我知道了設(shè)計思路與邏輯的重要性，讓我獲益匪淺。 這次畢業(yè)設(shè)計學(xué)到了很多比書本知識更加有用的，更加實際的知識。知道了實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，應(yīng)該更加注重實踐，在實踐中驗證理論。這樣可以學(xué)到 更多 的知識，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)計與制作 34 參考文獻 [1] 陳士清 ,施光明 ,李泉 ,王袁隆 ,劉嬌 .磁力攪拌器的發(fā)展和運用 [J].化工械 . 2021, 40(4).415419. 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