【導(dǎo)讀】武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論

　　

【正文】 清零 TH0、 TL0，使定時器再次循環(huán)計內(nèi)部脈沖。此外，對于低速情況下，我們還要設(shè)定一個軟件計數(shù)器 VTT，當(dāng)外部中斷還沒來而內(nèi)部定時器已經(jīng)溢出，產(chǎn)生定時器 0 中斷時，增加 VTT，作為三字節(jié)中的高字節(jié)。三字節(jié)組成除數(shù)，上面的常數(shù)為四字節(jié)，所以計算程序?qū)嶋H上就是調(diào)用一個四字節(jié)除三字節(jié)武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 商為兩字節(jié)（最高轉(zhuǎn)速 36000r/min 足夠）的程序。 圖 13 定時計數(shù)子程序流程圖 為數(shù)碼管能夠顯示出來 ，需將二進制轉(zhuǎn)換為十進制，在將十進制轉(zhuǎn)換為非壓縮 BCD碼后，才能調(diào)用查表程序，最后送顯示。 顯示子程序 顯示程序的設(shè)計思路比較簡單，即先初始化各段的選位，然后調(diào)用顯示程序顯示。顯示中，先按所用段碼表預(yù)設(shè)定好各位顯示的段碼，之后可直接提取設(shè)定段碼進行顯示。 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。 我們本次設(shè)計采用動態(tài)顯示驅(qū)動，靜態(tài)顯示不做過多分析。 顯示子程序的流程圖如圖 14 所示。 圖 14 顯示子程序流程圖 計數(shù)器清零 開始 裝定時器初值 開定時器 開計數(shù)器 定時滿 開始 顯示緩存初始化 LED 顯示初始化 數(shù)碼顯示 Y N 武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8 個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控 制各個數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。 在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。 以千位顯示為例，程序設(shè)計如下。 uchar code table[]={0xc0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,}。 // 預(yù)先設(shè)定好段碼表 P2=0x10。 // 去第一位進行顯示 P0=table[qian]。 // 利用段碼表顯示千位 其他各位顯示以此類推。 武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 4 系統(tǒng)調(diào)試及分析 電路調(diào)試是整個系統(tǒng)功能否實現(xiàn)的關(guān)鍵步驟，我們將整個調(diào)試過程分為三大部分：硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和綜合調(diào)試。 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試主要是針對我的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的單片機硬件電路進行調(diào)試 ，測試是基于傳感器試驗臺及單片機開發(fā)板的 。這一部分硬件調(diào)試主要分成兩大塊：上電前的調(diào)試和 上電后的調(diào)試。 上電前的調(diào)試 在上電前，我們必須確保電路中不存在斷路或短路情況，這一工作是整個調(diào)試工作的第一步，也是非常重要的一個步驟。在這部分調(diào)試中主要使用的工具是萬用表，用來完成檢測電路中是否存在斷路或者短路情況等。 特別是數(shù)碼管的連接部分，有 PROTEL 制作的 PCB 確保要和原理圖上的圖一致，有些在電路板上沒法連接的線路，要用短接線把接好，對照著原理圖部分，一部分一部分地用萬用表測量，注意焊點之間，確保焊點沒有短接在一起，同時注意焊點的美觀，確保沒有開路以及短路的現(xiàn)象出現(xiàn)。 上電 后的調(diào)試 在確保硬件電路正常，無異常情況 (斷路或短路 )方可上電調(diào)試，上電調(diào)試的目的是檢驗電路是否接錯，同時還要檢驗原理是否正確，在本次畢業(yè)設(shè)計中，上電調(diào)試主要指轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的單片機控制部分、數(shù)碼管點亮部分的硬件調(diào)試。 單片機控制部分硬件調(diào)試：這一部分調(diào)試主要是檢查時鐘電路、復(fù)位電路是否接對，單片機的電源以及地是否接好，以及其他的一些管腳的接法?？磫纹瑱C通電后能否可以正常工作等這一系列問題。 數(shù)碼管 LED 電路調(diào)試：由于數(shù)碼管采用的是動態(tài)掃描的方式點亮的。數(shù)碼管的公共端（ COM）接在 7407 驅(qū)動再接到單片機的 P2 口作為位選信號，字型是接在 P0 口。電路上電檢查 7407 是否接上電源和地讓其正常工作。在這一前提下，查看數(shù)碼管能否點亮。只需要在仿真機上編寫一個小程序讓 5 位 LED 全亮，或者讓它們其中的某位點亮，也可以顯示不同的數(shù)字，根據(jù)要求給 P0 口， P2 口分別賦值。即可檢查數(shù)碼管的硬件電路是否正確，即可判斷顯示驅(qū)動電路整個完整，首先排除這里的故障。 結(jié)果如圖 15 所示，硬件設(shè)備正常，能夠?qū)崿F(xiàn)基本功能。 武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 圖 15 硬件設(shè)備調(diào)試圖 軟件調(diào)試 軟件開發(fā)平臺為 protues 軟件和 keil 軟件 ，在緒論中均已有研究，在此不再贅述。 本次設(shè)計，我所采用的 程序編寫語言為 C 語言 。 在 keil 軟件中將程序輸入后，編譯，生成 .HEX 文件，然后加載到用 protues 所設(shè)計的單片機仿真系統(tǒng)中，進行仿真軟件調(diào)試。不斷修改程序，直至無錯誤，無警告，成功生成 .HEX文件，并且能夠在數(shù)碼顯示管上顯示成功。也可采取部分程序調(diào)試法，將總程序分解為幾個小模塊，單個執(zhí)行調(diào)試，并且跟蹤狀態(tài)量的變化，分析找出出錯部位。然后修改調(diào)試，直至成功。具體如圖 16 所示。軟件調(diào)試非常成功。 圖 16 單片機仿真圖 武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 綜合調(diào)試 在硬件和軟件單獨調(diào)試成功后進行軟硬件綜合調(diào)試，它可以分成以下幾個步驟。 ； ，計算出轉(zhuǎn)速值并存儲； LED 數(shù)碼管把測量的數(shù)據(jù)顯示出來。 連接好線路，在軟硬件分別調(diào)試成功后，將程序燒進單片機，按 步驟 操作 ，其 調(diào)試結(jié)果 如圖 17 與圖 18 所示，除系統(tǒng)較小的誤差外， 一切正常， 整個測速 系統(tǒng) 基本達到要求，能夠比較好地實現(xiàn)所需要的功能。 圖 17 數(shù)碼管硬件顯示圖 圖 18 測量儀器顯示圖 所測的頻率值大約為 2600Hz（轉(zhuǎn)速值為頻率值乘以 5轉(zhuǎn) /分）左右，設(shè)計系統(tǒng)與測量儀器顯示結(jié)果基本相同，能夠較好地測量出電機的轉(zhuǎn)速。 武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 5 總結(jié) 關(guān)于本次畢業(yè)設(shè)計，感受頗多?？偟膩碚f是可以的，富有收獲的，盡管其中充滿了艱辛與困難。但看到自己的成果時，所有的艱辛與疲倦都拋到了九霄云外。一種成就感在心頭油然而生。另外一方面，在自己的親身實踐中，也發(fā)現(xiàn)了自己的一些不足的地方，有待進一步提高與改善。此次畢業(yè)設(shè)計任務(wù)是高精度大范圍的電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)，在實際調(diào)試中遇到的種種問題使我在設(shè)計與調(diào)試中學(xué)習(xí)到了許多知識。 采用單片機技術(shù)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的測量， 可以提高轉(zhuǎn)速的測量，可以提高轉(zhuǎn)速測量的精確度，并且加快了采樣的速率，具有較好的實時性。本文介紹的轉(zhuǎn)速方法使用于高、低轉(zhuǎn)速的測量，測量精確度與轉(zhuǎn)速無關(guān)，因而具有較寬的應(yīng)用范圍和廣闊的應(yīng)用的前景?；趩纹瑱C的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)，具有硬件電路簡單，程序簡單和運算速度快，測速范圍廣，抗干擾性能好的特點。在設(shè)計的信號處理電路中經(jīng)過濾波，能夠進一步減少誤差，是測速精度得到提高。 通過各方面努力，本次畢業(yè)設(shè)計任務(wù)完成，系統(tǒng)各部分功能均已實現(xiàn)，單片機能夠測量出電機的轉(zhuǎn)速并能顯示在 LED 數(shù)碼管上，達到了比較理想的狀態(tài)。由于本系統(tǒng)采 用 5V直流電源供電，霍爾傳感器要選用工作電壓的范圍包含 5V 電壓的可以省去再用一個電源的麻煩，單片機等都是工作在 TTL 電平的，霍爾傳感器輸出的波形應(yīng)為 TTL 電平，以便單片機能夠識別。數(shù)碼管要采用共陰數(shù)碼管，因為數(shù)碼管的灌電流可以大些，達到幾十毫安，但是拉電流比較小，采用共陽數(shù)碼管可能因為電流過小而數(shù)碼管不能點亮數(shù)碼管，還有就是接在上拉電阻再接 5V上，最好采用 1K 的排阻。雖然在一些細節(jié)上，我做得還不夠，還應(yīng)該繼續(xù)不斷學(xué)習(xí)充電。 從此次畢業(yè)設(shè)計中，我在專業(yè)知識方面收獲到了很多，積累了更多的研究經(jīng)驗，可以為我的大學(xué) 生涯畫上一個圓滿的句號。 武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 參考文獻 [1] 丁芝琴 .基于霍爾傳感器的電機測速裝置設(shè)計 [J].哈爾濱： 農(nóng)機化研究 ， 2020. 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IEEE Transactions on Audio and Electro acoustics， 2020， 11： 3065. 武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 附錄 整形濾波 完整 電路圖。 武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 致謝 四年的大學(xué)學(xué)習(xí)馬上接近尾聲了，四年的點點滴滴讓我更加成熟，更加睿智，視野也變得更加開闊。 經(jīng)過反復(fù)的修改，畢業(yè)論文終于完結(jié)了。雖然從全文來看仍有不盡如人意之處，但是總體上還是符合 自己的寫作初衷，心里還是多了一份喜悅和成就感。寫作的經(jīng)歷并非一帆風(fēng)順，尤其是初稿后反復(fù)修改了多次，工作的忙碌使得論文更加來之不易，當(dāng)然更離不開師長的幫助和鼓勵。 感謝孟哲老師的悉心指導(dǎo)，孟老師不僅在學(xué)業(yè)上對我要求嚴(yán)格、精心指導(dǎo)，在生活上上給予很大的關(guān)心和幫助。恩師的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、精深的學(xué)術(shù)造詣、寬廣的胸襟氣魄和和藹的為入給我留下了深刻的印象，這些都將是我一生學(xué)習(xí)的榜樣，使我終身受益！ 感謝我的父母，他們在背后的支持和鼓勵讓有了我克服所有困難的勇氣和信心，我將用實際的行動來感謝他們?yōu)槲业母冻觯? 感謝所有關(guān)心 和幫助我的朋友、同學(xué)和老師。 最后衷心的感謝在百忙中閱讀論文和參加答辯的各位專家！