【正文】 開(kāi) 始FLASH讀 寫 模 式 初始 化發(fā) 送 PAGE地 址發(fā) 送 81H命 令 擦 除PAGE頁(yè)發(fā) 送 8位 保 留 位發(fā) 送 8為 保 留 位發(fā) 送 內(nèi) 容 給 BUFF1發(fā) 84H命 令 寫 BUFF1發(fā) 送 88H命 令 不使 用 內(nèi) 建 擦 除將 BUFF1內(nèi) 容 給主 存 儲(chǔ) 器發(fā) 送 PAGE地 址發(fā) 送 PAGE地 址延 時(shí) 16ms發(fā) 送 ADDR地 址發(fā) 送 53H命 令 讀 主存 儲(chǔ) 器 至 BUFF1返 回 圖 FLASH 寫入流程圖 讀寫是基于 SPI 讀寫時(shí)序的，上升沿發(fā)送，下降沿接收。采用 Inactive Clock Polarity Low 模式讀寫。 AT45DB021B 是一款基于 SPI 傳輸總線的存儲(chǔ)芯片，在這里首 先介紹 SPI 的接口協(xié)議。 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 35 同步外設(shè)接口 (SPI)是由摩托羅拉公司開(kāi)發(fā)的全雙工同步串行總線，該總線大量用在與 EEPROM、 ADC、 FRAM 和顯示驅(qū)動(dòng)器之類的慢速外設(shè)器件通信。 SPI（ Serial Peripheral Interface）是一種串行同步通訊協(xié)議，由一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備組成，主設(shè)備啟動(dòng)一個(gè)與從設(shè)備的同步通訊，從而完成數(shù)據(jù)的交換。 SPI 接口由 SDI（串行數(shù)據(jù)輸入）， SDO（串行數(shù)據(jù)輸出）， SCK（串行移位時(shí)鐘）， CS（從使能信號(hào)）四種信號(hào)構(gòu)成， CS 決定了唯一的與主設(shè)備通信的從設(shè)備，如 沒(méi)有 CS 信號(hào)，則只能存在一個(gè)從設(shè)備，主設(shè)備通過(guò)產(chǎn)生移位時(shí)鐘來(lái)發(fā)起通訊。通訊時(shí)，數(shù)據(jù)由 SDO 輸出， SDI 輸入，數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的上升或下降沿由 SDO 輸出，在緊接著的下降或上升沿由 SDI 讀入，這樣經(jīng)過(guò) 8/16 次時(shí)鐘的改變，完成 8/16 位數(shù)據(jù)的傳輸。 在 SPI 傳輸中，數(shù)據(jù)是同步進(jìn)行發(fā)送和接收的。數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)鐘基于來(lái)自主處理器的時(shí)鐘脈沖，摩托羅拉沒(méi)有定義任何通用 SPI 的時(shí)鐘規(guī)范。然而，最常用的時(shí)鐘設(shè)置基于時(shí)鐘極性 (CPOL)和時(shí)鐘相位 (CPHA)兩個(gè)參數(shù)， CPOL 定義 SPI串行時(shí)鐘的活動(dòng)狀態(tài)，而 CPHA 定 義相對(duì)于 SO數(shù)據(jù)位的時(shí)鐘相位。 CPOL 和CPHA 的設(shè)置決定了數(shù)據(jù)取樣的時(shí)鐘沿。 假設(shè)下面的 8 位寄存器裝的是待發(fā)送的數(shù)據(jù) 10101010，上升沿發(fā)送、下降沿接收、高位先發(fā)送。 那么第一個(gè)上升沿來(lái)的時(shí)候數(shù)據(jù)將會(huì)是 sdo=1；寄存器 =0101010x。下降沿到來(lái)的時(shí)候， sdi 上的電平將所存到寄存器中去，那么這時(shí)寄存器 =0101010sdi，這樣在 8 個(gè)時(shí)鐘脈沖以后，兩個(gè)寄存器的內(nèi)容互相交換一次。這樣就完成里一個(gè)spi 時(shí)序。 AT45DB021B 芯片有四種讀寫模式，包括 Inactive Clock Polarity Low 、 SPI Mode 0 、 Inactive Clock Polarity High 、 SPI Mode 3。確定其讀寫模式主要靠 SCK的初試狀態(tài)決定。其讀寫時(shí)序圖如圖 所示，上圖是 Inactive Clock Polarity Low 或者 SPI Mode 0 讀寫，下圖是 Inactive Clock Polarity High 或者 SPI Mode 3 讀寫方式。 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 36 圖 AT45DB021B 的讀寫時(shí)序圖 在本次設(shè)計(jì)中采用的是 Inactive Clock Polarity Low 讀寫模式，在軟件初始化時(shí)會(huì)將 SCK 置低。 在具體執(zhí)行寫命令時(shí)，采用先往 BUFFER 里面寫入數(shù)據(jù)后再寫入主存儲(chǔ)器。其時(shí)序圖如圖 和 所示。 圖 BUFFER 寫入時(shí)序 圖 主存儲(chǔ)器寫入時(shí)序 在具體執(zhí)行度命令時(shí)，采取 68H 持續(xù)數(shù)組連續(xù)讀取模式，并且是在南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 37 Inactive Clock Polarity Low 模式下讀取主存儲(chǔ)器。其讀寫時(shí)序圖如圖 所示。 圖 主存儲(chǔ)器讀取時(shí)序 FLASH 存儲(chǔ)電路的整體讀取過(guò)程為：軟件上首先判斷目標(biāo)花色應(yīng)該存入那個(gè) 存儲(chǔ)芯片，再確定存儲(chǔ)位置和地址。之后調(diào)用寫命令函數(shù)，通過(guò) BUFFER 先把需要寫入的 PAGE 頁(yè)內(nèi)容讀入，擦除所要寫入的 PAGE 頁(yè)。把需要寫入的數(shù)據(jù)寫入 BUFFER，最后通過(guò) BUFFER 寫入主存儲(chǔ)器。讀取查詢直接使用 68H 的連續(xù)數(shù)組讀取模式，將一批數(shù)值讀出。 上升沿發(fā)送、下降沿接收、高位先發(fā)送 。 報(bào)警模塊程序設(shè)計(jì) 報(bào)警模塊軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖 所示。 采集到報(bào)警信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警程序，點(diǎn)亮發(fā)光二極管 。 再檢測(cè)是否有解除信號(hào)產(chǎn)生，如果有，則退出報(bào)警系統(tǒng)；如果沒(méi)有，則繼續(xù)報(bào)警。 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 38 開(kāi) 始使 單 片 機(jī) 高 ， 點(diǎn) 亮 發(fā) 光 二 極管是 否 有 按 鍵 報(bào)警 信 號(hào) 輸 入是 否 有 解 除 報(bào)警 按 鍵 信 號(hào) 輸入使 單 片 機(jī) 低 ， 熄 滅 發(fā) 光 二 極管返 回YYNN 圖 報(bào)警模塊軟件流程圖 步進(jìn)電機(jī)控制程序設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)控制模塊分為兩部分，一部分為電機(jī)控制部分，其流程圖如圖 ；另一部分為 PC 機(jī)通信部分，采用 UART 異步串口通信，如圖 。 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 39 開(kāi) 始A相 通 電延 時(shí)BC相 通 電CD相 通 電C相 通 電D相 通 電DA相 通 電B相 通 電AB相 通 電延 時(shí)延 時(shí)延 時(shí)延 時(shí)延 時(shí)延 時(shí)延 時(shí)是 否 已 轉(zhuǎn) 到 角度結(jié) 束YN 圖 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 40 中 斷 入 口接 收 轉(zhuǎn) 速 數(shù) 據(jù)接 收 轉(zhuǎn) 角 數(shù) 據(jù)返 回 數(shù) 據(jù) 給 PC中 斷 返 回 圖 步進(jìn)電機(jī)模塊中斷服務(wù)程序 在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序中，設(shè)置了一個(gè) 8 個(gè)長(zhǎng)度的數(shù)組變量用于產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所需的步進(jìn) 脈沖，采用四相八拍制。 PC 機(jī)通過(guò)中斷服務(wù)程序通過(guò) RS232 串口將轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)傳送給從單片機(jī)控制系統(tǒng)。通過(guò)修改延時(shí)時(shí)間來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，通過(guò)修改發(fā)送的脈沖序列個(gè)數(shù)來(lái)改變轉(zhuǎn)角。 串口通信軟件模塊設(shè)計(jì) 串口通信軟件模塊其實(shí)已經(jīng)包含在了兩個(gè)單片機(jī)的中斷服務(wù)程序當(dāng)中，都采取 UART 異步串口通信。只要有數(shù)據(jù)到來(lái)，就產(chǎn)生一個(gè)中斷，用 SBUF 把傳輸?shù)臄?shù)據(jù)接收下來(lái)再調(diào)用相應(yīng)的處理子函數(shù)進(jìn)行處理。流程圖即為上文兩個(gè)中斷服務(wù)程序流程圖，這里不再重復(fù)介紹。 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 上位機(jī)軟件主要完成一個(gè)用戶在 PC 機(jī)上對(duì)花型輸入系統(tǒng)的操作過(guò)程。其主要分為兩個(gè)部分：接收模塊和發(fā)送模塊，其流程圖如圖 和圖 所示。 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 41 開(kāi) 始是 否 接 受 都 下 位 機(jī)數(shù) 據(jù)將 接 受 數(shù) 據(jù) 顯示 在 對(duì) 話 框 中YN 圖 接收數(shù)據(jù)流程圖 開(kāi) 始輸 入 花 型 數(shù) 據(jù)及 存 儲(chǔ) 位 置輸 入 參 數(shù) 是否 合 理發(fā) 送 按 鈕 是否 按 下將 固 定 格 式 的數(shù) 據(jù) 發(fā) 給 下 位機(jī)YYNN 圖 發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖 程序運(yùn)行結(jié)果界面如圖 所示。從圖中可以看到，上位機(jī)軟件具備向下位機(jī)傳輸行列地址、花型數(shù)據(jù)以及 COM 口選擇。下方還有一個(gè)接收數(shù)據(jù)區(qū)，用于接收下位機(jī)向上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并以此來(lái)判斷傳輸是否成功。 軟件用戶交互界面友好，簡(jiǎn)單 易操作，可以完成一個(gè) PC 機(jī)與用戶以及下位機(jī)的交互功能。 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 42 圖 上位機(jī)花型傳輸軟件 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 43 5 調(diào)試及結(jié)果分析 硬件調(diào)試及結(jié)果分析 在本次設(shè)計(jì)中，本人負(fù)責(zé)硬件電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試。調(diào)試硬件電路是否能正常工作，以及軟硬件聯(lián)調(diào)。調(diào)試過(guò)程主要分為以下幾個(gè)步驟： 第一步，首先在硬件電路沒(méi)有上電的情況下，檢查 PCB板線路是否無(wú)誤。對(duì)照硬件電路原理圖， PCB 板圖，用萬(wàn)用表的蜂鳴檔檢查 每塊 PCB板 每條線路是否都導(dǎo)通。檢查 +5V、 5V 的電源線是否全部連接好，電源和地是否有短路，每個(gè)芯片插座的電源 端是否都連接在一起，每個(gè)芯片插座的地端是否都連接在一起。通過(guò)細(xì)致的檢查，發(fā)現(xiàn)有些過(guò)孔和元件引腳有虛焊的現(xiàn)象，用烙鐵重新焊接，再用萬(wàn)用表的蜂鳴檔從連通的起始端每個(gè)觸點(diǎn)逐個(gè)檢查，確保線路連通，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題則相應(yīng)地進(jìn)行解決。要注意的是，電源和地一定不能短路。若短路，應(yīng)仔細(xì)檢查線路，并作相應(yīng)改動(dòng)。 第二步， 調(diào)試單片機(jī)最小系統(tǒng)版。將單片機(jī)最小系統(tǒng)版上電后，首先嘗試使用程序下載軟件向單片機(jī)傳輸程序 ，并且同時(shí)觀察 ALE 的信號(hào)變換情況 。成功后使用一個(gè)簡(jiǎn)單的串口調(diào)試程序測(cè)試單片機(jī)串口是否能夠正常返回?cái)?shù)據(jù) 。 其能夠正常返回，這說(shuō)明最 小系統(tǒng)正常。 第三步，調(diào)試顯示鍵盤模塊。同樣 首先下載一個(gè)簡(jiǎn)單的顯示程序，確定 13245 和數(shù)碼管能夠正常工作。再下載了一個(gè)簡(jiǎn)單的掃鍵程序，確定矩陣鍵盤每個(gè)按下都有信號(hào)返回。 第四步，調(diào)試 FLASH 存儲(chǔ)電路。 首先調(diào)試 FLASH 的讀功能。將 FLASH 上電后，連接至單片機(jī)，使用示波器同時(shí)觀察 SO和 SCK 管腳的信號(hào)脈沖情況。從示波器上可以看到，在執(zhí)行了讀命令后，每個(gè) SCK 達(dá)到下降沿時(shí)， SO 信號(hào)有 變化，表示芯片正在正常讀取。同時(shí)用數(shù)碼管顯示讀取到的數(shù)據(jù)為 F，是芯片資料中的初始值，表示讀取正常。其次，在每次讀寫時(shí)，讀 取狀態(tài)寄存器的值，看其是否正常。再次， 嘗試將數(shù)據(jù)寫入 BUFFER1 中，使用示波器觀察可以發(fā)現(xiàn)，在 SCK 信號(hào)達(dá)到上升沿時(shí) ,SI 信號(hào)有變化，表示其寫入 BUFFER1 區(qū)域正常。最后，嘗試將一字節(jié)的數(shù)據(jù)寫入主存儲(chǔ)器某頁(yè)，在將其讀出至數(shù)碼管上顯示，可以發(fā)現(xiàn)其能夠正常顯示所期望的數(shù)值，表示 FLASH 驅(qū)動(dòng)調(diào)試成功。 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 44 第五步，調(diào)試報(bào)警電路。當(dāng)給三極管的基集高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，小燈亮。低電平時(shí)不導(dǎo)通，小燈滅。說(shuō)明報(bào)警模塊正常。 第六步，調(diào)試步進(jìn)電機(jī)控制模塊。先用示波器觀察步進(jìn)電機(jī)四條信號(hào)線，看其信號(hào)是否與所給的理論信號(hào)相同 。再接入步進(jìn)電機(jī)，其能夠正常轉(zhuǎn)動(dòng)，說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)控制電路正常工作。 系統(tǒng)軟硬件聯(lián)調(diào) 軟硬件聯(lián)調(diào)時(shí)，使用 PC 上的上位機(jī)傳輸軟件向下位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)?？梢栽?PC界面上觀察到返回的行列值以及花型數(shù)據(jù)。同時(shí)測(cè)試下位機(jī)的查詢和修改功能，發(fā)現(xiàn)其可以正常工作，顯示出正常的花型數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的行列數(shù)。按下斷油、斷針、斷線模擬報(bào)警按鈕時(shí)，報(bào)警小燈亮起，系統(tǒng)停止工作直到有消除報(bào)警信號(hào)輸入，系統(tǒng)才能夠繼續(xù)正常工作。 以上說(shuō)明提花毛皮機(jī)的花型準(zhǔn)備系統(tǒng)能夠正常工作。同時(shí)在從單片機(jī)的上位機(jī)管理軟件中，可以向下位機(jī)傳輸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù) ，并且從單片機(jī)也可以正常識(shí)別 并 調(diào)整步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角。 這說(shuō)明提花毛皮機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)可以正常工作。 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 45 6 總結(jié)與體會(huì) 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)從原理圖設(shè)計(jì)， PCB 板圖的設(shè)計(jì)，總體電路的完成，到最后的軟件硬件的聯(lián)調(diào)。雖然出現(xiàn)了一些問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助，并結(jié)合學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，將出現(xiàn)的問(wèn)題一一解決。畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐性很強(qiáng)，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，使得我們對(duì)專業(yè)課程的理論認(rèn)識(shí)上升到實(shí)踐階段，提高了我們的動(dòng)手能力與綜合所學(xué)知識(shí)并應(yīng)用到實(shí)踐的能力。同時(shí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)的分工也培養(yǎng)了同學(xué)之間的 團(tuán)隊(duì)合作能力與統(tǒng)籌規(guī)劃能力。 一個(gè)學(xué)期的畢設(shè)，有成功，有失敗。成功激勵(lì)著我們不斷前進(jìn)，而失敗使我們獲得寶貴的經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)不經(jīng)過(guò)實(shí)踐是無(wú)法得到的。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)最大的收獲就是能夠?qū)W以致用，理論與實(shí)踐相結(jié)合，并能根據(jù)實(shí)踐加深對(duì)理論的理解，提高了自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，獲益匪淺。 這次設(shè)計(jì)采用了 FLASH 存儲(chǔ)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)存取，由于以前沒(méi)有使用 FLASH存儲(chǔ)芯片的經(jīng)驗(yàn)，此次設(shè)計(jì)讓我們學(xué)到了不少關(guān)于 FLASH 存儲(chǔ)芯片使用的新知識(shí)。此次設(shè)計(jì)采用 C 語(yǔ)言進(jìn)行編程，而以往都是采用匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程，而 C語(yǔ)言的結(jié) 構(gòu)化的特點(diǎn)，使程序的編寫和調(diào)試更容易，在以后的學(xué)習(xí)過(guò)程中，會(huì)多采用 C語(yǔ)言模塊化的編程思想。 經(jīng)過(guò)近四個(gè)月的努力，從方案的設(shè)計(jì)之初查閱各種文獻(xiàn)資料，繪制原理圖，繪制 PCB 板圖，焊接電路板，對(duì)電路板進(jìn)行檢查，硬件電路的調(diào)試，到最后的整體軟硬件調(diào)試的成功，失敗教訓(xùn)與成功的喜悅，一個(gè)問(wèn)題幾天的冥思苦想與解決問(wèn)題后的釋懷，這些經(jīng)歷在很大程度上提高了我們綜合分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。在這次課題的完成過(guò)程中，不僅加深了對(duì)已學(xué)專業(yè)理論知識(shí)的理解，而且還學(xué)到了許多新知識(shí)，拓展了知識(shí)面，大大地提高了動(dòng)手、分析問(wèn)題能力和解決問(wèn)題 的能力。這使我們具備了一定的將理論轉(zhuǎn)化為實(shí)際的能力，對(duì)以后走向社會(huì)工作崗位是大有裨益的。 本設(shè)計(jì)也存在一些不足 ,如：顯示模塊能夠顯示的數(shù)據(jù)相當(dāng)有限，如果采用液晶顯示屏效果會(huì)更好。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性較差，如果采用專用驅(qū)動(dòng)芯片效果會(huì)更加穩(wěn)定。