【正文】 ？有 鍵 按 下 ？設 標 志 位 4 C H設 標 志 位設 標 志 位啟 動 電 機顯 示 電 機 轉 速開 從 機 片 選 C S 1從 機 應 答 ？發(fā) 命 令 啟 動 A D接 收 從 機 采集 的 電 壓 值電 壓 值 除 以2 0 進 行 量 化存 入 R A R A M顯 示 實 測 電 壓 值計 數 次 數= 6 4 ？重 新 計 數 并繪 制 曲 線YNYYYNYYYYNNYY YY跳 轉NNNNNNNN 圖 36 主函數流程圖 畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 24 頁 共 58 頁 開 始R 7 = 0 4 H發(fā) 送 的 數 據 是0 F F H ？C L R A查 表M O V C A ， @ A + D P T RI N C D P T R調 用 S P I _ T _ C R T( R 7 ) 1 = 0 ?返 回YYNN 開始B=04H返回SPI_DAT=0?RC ACSPI_DATCLR S3SPI_AK=1?RC ACSPI_DATSETB CS3SPI_AK=0?(B)1=0?YYYNNN 圖 37 SENT_FF 子函數 流程圖 圖 38 SPI_T_CRT 子函數 流程圖 SENT_T_CRT 子函數程序 SSPI_T_CRT: 畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 25 頁 共 58 頁 JNB SPI_DATA,$ MOV B,04H SSPI_T1_CRT: RRC A MOV SPI_DATA,C CLR SPI_CS3 JB SPI_AK,$ RRC A MOV SPI_DATA,C SETB SPI_CS3 JNB SPI_AK,$ DJNZ B,SSPI_T1_CRT SETB SPI_DATA RET AD 采集 子函數 流程圖 采用 IAP12C5A62S2 內部自帶的 10位 AD， 該子函數主要負責對信號調理電路出來的電壓信號進行采集。 對 AD采集之前需對模擬的 I/O口設置成僅為 輸入，在啟動 AD之前，一定要先開 AD的電源，再啟動 AD，等 AD轉換結束，讀取 AD轉換的 10 位數字量，存于AD_RES 和 AD_RESL 兩個特殊寄存器里，一般 AD_RES 存放的為 10 位數字量的高八位，AD_RESL存放的為低兩位，但可通過對 AUXR1寄存器進行相應操作，可以將 AD_RES存放的為 10位數字量的高兩位， AD_RESL存放的為低八位。該子函數采用的為后者，其流程圖如圖 39所示。 SENT_T_CRT 子函數程序 Start: MOV ADC_CONTR,80H 。開 AD電源 NOP 。開 AD電源后，延時一段時間 NOP Change: MOV ADC_CONTR,0E8H 。啟動 AD 畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 26 頁 共 58 頁 NOP 。啟動 AD 后，延時一段時間 NOP NOP NOP AD_wait: MOV A,ADC_CONTR CJNE A,0F0H,AD_wait 。AD轉換結束否？ MOV ADC_CONTR,0E0H 。清 FLAG標志 MOV 30H,ADC_RES 。讀寄存器 ANL 30H,03H 。取 高兩位 MOV 31H,ADC_RESL 。取 低八位 RET 開 始AD轉 換 結 束 沒 ？開 AD電 源啟 動 AD清 AD轉 換 結 束 標 志讀 取 10位 數 字 量返 回YN 圖 39 AD 采集子函數流程圖 畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 27 頁 共 58 頁 第 4 章 系統(tǒng)調試及實驗結果 系統(tǒng)調試包括硬件調試和軟件調試，該系統(tǒng)涉及到的硬件主要有信號調理電路、單片機主板電路、旋轉編碼開關電路 以及 CRT驅動板電路 ；該系統(tǒng)涉及到的軟件主要包括對 RAM的讀寫調試、對 AD采集 電壓 的 程序 調試、對 SPI通信的調試、以及整機調試。 硬件調試 信號調理電路調試 將信號調理電路板與電容式傳感器連接好以后，接上 12V電源 后， 先觀看電容極板兩端的波形，理論上兩端的波形是兩個反相的頻率為 8MHz 的正弦波，峰峰值大約為 2V多；再用示波器觀看輸出端的電壓，應為一直流電平，若將紙片放入電容極板內，應有明顯的變化， 電壓變化幾百 mV。 單片機主板電路調試 將主板電路焊接好以后，先上電用示波器觀察兩單片機的 XTAL1端是否有 33MHz的波形；再寫個測試程序，用 STC_ISP進行程序的燒寫，再用示波器觀察，各 I/O口的高低電平是否與測試程序里的一致。 旋轉編碼開關電路調試 將旋轉編碼開關 按圖 25焊接好后 ，接上電源，用示波器觀察輸出 1 與輸出 2 的相位關系如圖 41。 CRT 驅動板電路調試 打開老師提供的示例程序，運行后 CRT 界面上顯示出示例圖形，說明硬件正常。顯示圖形如圖 42。 畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 28 頁 共 58 頁 圖 41 旋轉編碼開關輸出波形 圖 42 CRT 電路板測試界面 硬件調試遇到的問題及解決方案 1）信號 調理電路輸出電壓不隨著放入紙片的厚度而變化 用示波器 監(jiān)測， 從第一級開始查，發(fā)現(xiàn)第一級 6171 反相放大后的輸出電壓波形峰峰值只有幾百 mV。于是 想到放大倍數太小，改變反饋端的電阻， 結果峰峰值依然很??；再仔細分析電路后，發(fā)現(xiàn)反饋端上有一個 的電容 （高通濾波） ， 于是將其電容剪掉，再觀察其峰峰值，有了明顯的變化。再次放入紙片后，觀察輸出電壓值，依然是幾十 mV，并不隨紙片厚度而變化。再根據原理圖檢查，發(fā)現(xiàn)電容極板中間點先進行 交流放大后，電壓隨紙片的厚度變化（變化幾個 mV），但峰值檢波之后就不變化了，經分析檢波二 極管始終無法導通，從而導致輸出電壓沒有變化。再仔細檢查，電容極板中間點交流放大時，反饋端也有一個 ，受前級的啟發(fā)，將電容剪掉后，輸出電壓終于隨著紙片的厚度進行變化。 2）單片機主板程序下不進去 閱讀 IAP12C5A62S2 單片機的 PDF資料 ，發(fā)現(xiàn)下載時，需將 。按照上述方法，重新下載時，問題得以解決。 3）旋轉編碼開關輸出信號失真，邊沿有延時，波形有干擾。 在兩個輸出與地之間分別接了濾波電容，輸出波形較好。 軟件調試 畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 29 頁 共 58 頁 RAM 的讀寫調試 根據 STC62WV51216 的芯片資料可知，寫數據時，使輸出使能 OE無效，送入寫數據的地址，再將數據送到數據線上，再將寫使能 WE 打開，這樣就將數據寫入到相應的地址里去了。同理，當讀數據時，使寫使能 WE 無效，送入所要讀數據的地址，再打開輸出使能 OE，從數據線上讀回數據，再關閉輸出使能 OE，這樣就完成了讀操作。寫 RAM的測試程序時，只需連續(xù)向 RAM 里寫 1 到 10 十個數，再將其讀出，并求和，送入 CRT顯示，只要顯示 55，就說明對 RAM的讀寫操作是正確的。 AD 采集 電壓的 程序調試 采用 A/D使用，根據 IAP12C5A62S2單片機的 PDF資料可知， 對其 AD相應的寄存器進行相應的設置，即可完成 AD采集，分別測三個電壓 0V、 、5V，并送 CRT 顯示，只要 CRT 顯示的電壓與所采集的電壓一致 ，就 說明 AD 采集程序是正確的。 SPI 通信的調試 根據協(xié)議好的通信，采用應答方式進行傳送數據，每傳一個數據，并發(fā)一個有效數據標志，等到從機接收到數據后，再回答一個信號。利用從機發(fā)一個 45H，當主機接收到后，再將其數據送到 P2口，用示波器觀察 P2 口的高低電平是否與 45H 一致。若一致，則說明， SPI通信子程序也是正確的。 軟件調試遇到的問題及解決方案 1） RAM調試時，存入 1到 10， 10個數據，但讀出來的數據求和不等于 55 有可能求和子函數有問題，先直接從單片機里求 1 到 10 的和，再送 CRT 顯示，結果正確，排除了求和子函數的錯誤。再根據芯片的數據手冊，重新閱讀其讀寫的時序，也沒有問題。再仔細閱讀單片機的數據手冊，發(fā)現(xiàn)準雙向口讀數據時，要先向 I/O口里寫‘ 1’。在讀數據前，先往數據線里寫‘ 1’，再重新讀出數據求和，結果正確。 再連續(xù)存 1到 100，讀出求和，送 CRT顯示，結果顯示 5050。說明 RAM的讀寫程序已經完全調試好。 2） AD采集時，當 AD輸入端的電壓不為零時，上電后， 不進行 AD采集；只有當 AD輸入為 0時，上電后，改變電壓值， CRT上顯示的電壓也隨之變化。 主要是 P1M1和 P1M0，沒有設置好，原先是寫的 MOV P1M1,1 MOV P1M0,0,現(xiàn)在改為畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 30 頁 共 58 頁 MOV P1M1,01H MOV P1M0,00H,這樣無論上電之前， AD輸入端的電壓是多少，都能進行AD采集。 3） SPI三方（主機，從機， CRT驅動板）通信時，主機和 CRT驅動板能正常傳輸數據，可是主機和從機之間能通信，但 SPI_DATA 上的數據全為零。 由于 CRT驅動板上的光耦問題，使得數據線處于低阻狀態(tài)，將 CRT驅動板上的光耦部分 的電路 去掉，能夠進行正常通信。 4）寫漢字時顯示亂碼 字型碼是存放在 STC11L60XE 單片機的內部，在調用字型庫時必須將字型碼的地址放在一個數組里，在定義這個數組時，必須將它定義成字型。而在一開始編程時我將這個數組定義成了一個字節(jié)型使得字型碼調用時產生了亂碼，經修改后顯示正確的字。 5）在用旋轉開關實現(xiàn)菜單選擇時，反色框閃爍， 實驗結果 ，將界面的基本框架基于宏命令在顯示器上顯示出 來。該界面基于最基本的線、框動作，各個參數放入內存單元區(qū)由單片機送到驅動板，形成如圖 43所示 的條干儀 的 主界面。 圖 43 速度框 反色 結束語 歷經三個多月的畢業(yè)設計，不但綜合考核了我們對四年所學知識的整體掌握程度和畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 31 頁 共 58 頁 靈活運用到實際的能力；同時在最大程度上鍛煉了我發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力；使自己各方面的能力在這過程中得到了較大的提高；為我在即將到來的社會實踐工作中有一個良好的開端奠定了堅實的基礎。短暫的畢業(yè)設計已經結束了，使我理解了畢業(yè)設計對畢業(yè)生是一個必須的過程。 由于大三有過在創(chuàng)新實驗室培 訓和參賽經歷，對于單片機的使用有過接觸和了解；但本次畢業(yè)設計使我對單片機使用價值有了一個全新的認識，同時也對條干儀有了一定的了解。在這次設計中我通過查閱資料和請教老師等途徑，學會了使用旋轉編碼開關 、學會了多機通信、學會了數據處理、學會了用匯編編寫 CRT的顯示界面等 ，并通過外部旋轉編碼開關操作控制 電機速度 的選擇和顯示。 利用 CRT驅動板上 STC11F60XE 單片機內的底層函數給出一個宏命令，使得利用單片機的匯編語言進行條干儀界面的繪制成為可能。高晶振使得數據的存取速度大大提高，解決了由于速度低而使得顯示產生滯 留的問題。整個條干儀系統(tǒng)需要多個單片機進行通信，相互之間傳送數據。 主機先向步進電機驅動板發(fā)命令啟動步進電機，再向從機發(fā)命令啟動 AD，當從機采集到電壓值后，先采 1 分鐘，取其平均值，再求方差，存入RAM。并將采集的電壓值傳送給主機，主機再將數據送 CRT更新顯示。 在做畢業(yè)設計的過程中難免會遇到一些困難和問題，但自己能夠冷靜思考、主動學習 以及 老師的悉心指導和鼓勵，再對問題做出深刻的分析，最終將問題解決了。 本次設計解決了主機向步進電機驅動板發(fā)命令啟動電機，再向從機發(fā)命令啟動 AD 采集， 主機不斷接收從機傳來的電壓值值， 將數據送給 CRT 實時顯示，并每采到 64 個點后，繪制一段電壓隨時間變化的曲線。 本次 設計 實現(xiàn)大部分的功能，已經能夠實現(xiàn)實時顯示從機采集的電壓信號，通過旋轉開關進行菜單選擇，選中項發(fā)色顯示， 雖然改進了前人的方案，降低了成本，減小了體積 ，但數據的存儲量比較大，單片機內部存儲不夠，即使外部擴展可存儲的數據也是有限的。在使用時，對于歷史數據的存儲容量有限制。 參考文獻 [1]李汝勤 ,宋均才 .纖維和紡織品測試技術 [M].上海 :東華大學出版社 .2022. 畢業(yè)設計說明書