【正文】 寫(xiě)入數(shù)據(jù)，通過(guò)寫(xiě)數(shù)據(jù)子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，此時(shí)應(yīng)該設(shè)置 RS 為高電平、RW 為低電平并且 E 為下降沿。在數(shù)據(jù)寫(xiě)完之后， LCD12864 寫(xiě)入的數(shù)據(jù)便會(huì)顯示在液晶屏上。而且液晶顯示模塊對(duì)時(shí)間的要求很?chē)?yán)格，延時(shí)時(shí)間的準(zhǔn)確把握對(duì)液晶顯示的精確工作有至關(guān)重要的作用，因此軟件設(shè)計(jì)中需要延時(shí)程序。LCD12864 流程圖如圖 所示：28開(kāi) 始液晶顯示初始化設(shè)定顯示位置寫(xiě)入顯示數(shù)據(jù)結(jié) 束圖 LCD12864 程序流程圖 按鍵流程在本設(shè)計(jì)中，鍵盤(pán)是操作人員與儀表進(jìn)行交流的輸入設(shè)備，借助鍵盤(pán)可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置。本 設(shè) 計(jì) 單 片 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 中 ， 需 要 功 能 鍵 較 少 ， 因 此 ， 可 以采 用 非 編 碼 鍵 盤(pán) 的 獨(dú) 立 式 按 鍵 結(jié) 構(gòu) 。 獨(dú) 立 式 按 鍵 是 直 接 用 I/O 口 線 構(gòu) 成 的 單 個(gè)按 鍵 電 路 ， 其 特 點(diǎn) 是 每 個(gè) 按 鍵 單 獨(dú) 占 用 一 根 I/O， 每 個(gè) 按 鍵 的 工 作 不 會(huì) 影 響 其它 I/O 口 線 的 狀 態(tài) ， 軟 件 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 。 本 設(shè) 計(jì) 中 單 片 機(jī) 的 P1 口 與 鍵 盤(pán) 相 連 。 由于按鍵不具備自鎖的功能，按鍵的動(dòng)作是瞬間引起的，因此要考慮外界震動(dòng)引起的誤差，在程序中應(yīng)用到消抖的方法，可以采用微小的延時(shí)。按鍵控制的29五種模式是相互獨(dú)立的，可通過(guò) 5 個(gè)嵌套的 if 語(yǔ)句來(lái)任意選擇哪個(gè)按鍵作用。按鍵的流程圖如圖 所示：開(kāi)始P 1 . 3 = 0 ？T e m p 1 = 1P 1 . 4 = 0 ？T e m p 2 = 2P 1 . 5 = 0 ？T e m p 3 = 3P 1 . 6 = 0 ？T e m p 4 = 4P 1 . 7 = 0 ？T e m p 5 = 5結(jié)束NNNNNYYYYY 圖 按鍵掃描流程圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)流程30 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)流程 直流電動(dòng)機(jī)采用 PWM 的調(diào)速方法，利用定時(shí)器中斷的方法產(chǎn)生 PWM 信號(hào)，改變其占空比可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。本設(shè)計(jì)中只需對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，不需要改變轉(zhuǎn)向。本設(shè)計(jì)中采用 L298 驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，晶振采用 12MHz，1 個(gè) PWM 信號(hào)由 100次中斷產(chǎn)生。上電后，定時(shí)器初始化，定時(shí)時(shí)間到，允許開(kāi)中斷，開(kāi)始計(jì)數(shù)，將數(shù)值與預(yù)設(shè)數(shù)值加以比較，根據(jù)所計(jì)數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)數(shù)值的關(guān)系確定輸出電平的高低。若所計(jì)數(shù)據(jù)大于預(yù)設(shè)數(shù)值，則輸出高電平；反之，輸出低電平，從而實(shí)現(xiàn)占空比的調(diào)節(jié)。直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)流程圖如圖 所示：開(kāi) 始開(kāi) 定 時(shí) 器開(kāi) 始 計(jì) 數(shù)比預(yù)設(shè)數(shù)值大 ？輸 出 高 電 平輸 出 低 電 平結(jié) 束NY 圖 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)流程圖31 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)流程 步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是由脈沖頻率控制的，兩個(gè)脈沖之間時(shí)間間隔越短，電機(jī)轉(zhuǎn)的越快，一般通過(guò) 51 單片機(jī)定時(shí)器進(jìn)行控制。本設(shè)計(jì)中的步進(jìn)電機(jī)的速度是固定不變的，只需要實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。同樣采用 L298 驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電壓為 12V。步進(jìn)電機(jī)采用的型號(hào)是 25BY48L058F，額定電壓為 12V，額定電阻為 40?，采用 4 相八拍工作方式。系統(tǒng)上電后，定時(shí)器初始化，當(dāng)定時(shí)時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，依次輸出預(yù)設(shè)脈沖，脈沖在軟件中是由數(shù)組生成的，從而使步進(jìn)電機(jī)按照預(yù)設(shè)效果依次運(yùn)行。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)流程圖如圖 所示：開(kāi) 始開(kāi) 定 時(shí) 器定時(shí)時(shí)間到 ？依次輸出預(yù)設(shè)脈沖結(jié) 束YN圖 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)流程圖32 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試所謂調(diào)試，是將編寫(xiě)的程序投入實(shí)際的硬件電路中，檢驗(yàn)硬件電路的輸出正誤，用手工或編譯程序等方法進(jìn)行測(cè)試，修正語(yǔ)法錯(cuò)誤和邏輯錯(cuò)誤的過(guò)程，從而使得硬件與軟件有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。整個(gè)調(diào)試過(guò)程分為三個(gè)部分：硬件調(diào)試，軟件調(diào)試，系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試。 硬件調(diào)試單片機(jī)系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是不能分開(kāi)的。通常是先排除明顯的硬件故障以后，再和軟件結(jié)合起來(lái)調(diào)試以進(jìn)一步排除故障?？梢?jiàn)硬件調(diào)試是基礎(chǔ)，如果硬件調(diào)試不通過(guò)，軟件調(diào)試則是無(wú)從做起。當(dāng)硬件設(shè)計(jì)從布線到焊接安裝完成之后，就開(kāi)始進(jìn)入硬件調(diào)試階段，調(diào)試分為以下兩步：靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試。 硬件靜態(tài)調(diào)試 硬件靜態(tài)調(diào)試，主要針對(duì)以下幾點(diǎn)：(1) 排除邏輯故障：這類(lèi)故障主要包括錯(cuò)線、開(kāi)路、短路。排除的方法是首先認(rèn)真對(duì)照原理圖，看接線是否有錯(cuò)誤。應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線是否存在相互之間短路或與其它信號(hào)線短路，必要時(shí)利用數(shù)字萬(wàn)用表的短路測(cè)試功能。(2) 排除元器件失效：造成這類(lèi)錯(cuò)誤的原因有兩個(gè)：一個(gè)是元器件買(mǎi)來(lái)時(shí)就已壞了；另一個(gè)是由于安裝錯(cuò)誤，造成器件燒壞。首先可以采取檢查元器件與設(shè)計(jì)要求的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否一致，在保證安裝無(wú)誤后，用替換方法排除錯(cuò)誤。(3) 排除電源故障：電源的故障包括電壓值不符合設(shè)計(jì)要求、電源引出線和插座不對(duì)應(yīng)、電源功率不足、負(fù)載能力差等。在通電前，要檢查電源電壓的幅值和極性，否則很容易造成集成塊損壞。其次，加電后檢查各插件上引腳的電位（單片機(jī) IO 口的引腳電壓在 ~ 屬于正常情況）。(4) 解決可靠性差：引起系統(tǒng)不可靠的因素很多，如金屬化孔、接插件接觸不良會(huì)造成系統(tǒng)時(shí)好時(shí)壞，經(jīng)不起振動(dòng)；內(nèi)部和外部的干擾、電源紋波系數(shù)過(guò)大、33器件負(fù)載系數(shù)過(guò)大等造成邏輯電平不穩(wěn)定；另外，走線和布局的不合理等也會(huì)引起系統(tǒng)可靠性差。針對(duì)以上各種情況，分別提供了解決方案。 硬件動(dòng)態(tài)調(diào)試動(dòng)態(tài)調(diào)試是在用戶(hù)系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶(hù)系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障，器件間連接錯(cuò)誤的一種硬件檢查。動(dòng)態(tài)調(diào)試借用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)資源來(lái)調(diào)試用戶(hù)系統(tǒng)中單片機(jī)的外圍電路，使系統(tǒng)在運(yùn)行中暴露問(wèn)題，從而發(fā)現(xiàn)故障，排除故障。其方法是由近及遠(yuǎn)，由分到合的順序。由分到合是指，按照邏輯功能將用戶(hù)系統(tǒng)硬件電路分為若干塊，如顯示部分，DA 部分，比較電路部分等，先分塊調(diào)試。當(dāng)調(diào)試某塊電路時(shí)，與該電路無(wú)關(guān)的器件全部從用戶(hù)系統(tǒng)中去掉，這樣，就可以將故障范圍限定在局部電路上。當(dāng)各塊電路調(diào)試無(wú)故障后，將各塊電路逐步加入系統(tǒng)之中，再對(duì)各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進(jìn)行試驗(yàn)，直到所有電路加入系統(tǒng)后各部分電路仍能正確工作為止，由分到合的調(diào)試就完成了。 軟件調(diào)試軟件調(diào)試方法與所選用的軟件結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計(jì)技術(shù)有關(guān)。如果采用模塊程序設(shè)計(jì)技術(shù)，則逐個(gè)模塊調(diào)試好后，再進(jìn)行系統(tǒng)程序總調(diào)試；如果采用實(shí)時(shí)多任務(wù)結(jié)構(gòu)程序，一般逐個(gè)任務(wù)進(jìn)行調(diào)試。本次設(shè)計(jì)，我們的軟件采用的是模塊化結(jié)構(gòu)。軟件調(diào)試過(guò)程如下：(1) 模塊結(jié)構(gòu)程序調(diào)試時(shí)要一個(gè)個(gè)子程序分別調(diào)試。調(diào)試的手段可采用單步運(yùn)行的方式和斷點(diǎn)運(yùn)行的方式，通過(guò)檢查用戶(hù)系統(tǒng) CPU 的現(xiàn)場(chǎng)、RAM 的內(nèi)容和 I/O口的狀態(tài)，檢測(cè)程序執(zhí)行結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求。(2) 各程序模塊 調(diào)試通過(guò)以后，可以把有關(guān)的功能模塊聯(lián)合起來(lái)一起進(jìn)行整體程序綜合調(diào)試。在這個(gè)階段發(fā)生故障的原因可能是各子程序運(yùn)行時(shí)破壞現(xiàn)場(chǎng)、緩沖單元發(fā)生沖突、標(biāo)志位的建立和清除在設(shè)計(jì)上失誤、堆棧區(qū)域溢出等。34(3) 在上述兩步調(diào)試完成后，除了單步和斷點(diǎn)調(diào)試，還應(yīng)進(jìn)行連續(xù)調(diào)試。因?yàn)檫@樣可以能確定 CPU 的實(shí)時(shí)響應(yīng)問(wèn)題。(4) 當(dāng)全部調(diào)試完成后，反復(fù)運(yùn)行了多次，觀察穩(wěn)定性，必要時(shí)要對(duì)延時(shí)子程序作適當(dāng)?shù)男薷?。軟件調(diào)試的界面圖如下圖 所示：圖 軟件調(diào)試界面圖 聯(lián)機(jī)調(diào)試軟件調(diào)試通過(guò)之后就是進(jìn)行軟硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試，在聯(lián)機(jī)調(diào)試中出現(xiàn)了以下問(wèn)題：(l)步進(jìn)電機(jī)不能正常運(yùn)行，通電后不斷抖動(dòng)。檢查后發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路所加的驅(qū)動(dòng)電壓過(guò)小，加大后，電機(jī)正常運(yùn)行。(2)運(yùn)行后，直流電機(jī)不能運(yùn)行。經(jīng)仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)將驅(qū)動(dòng)電路輸出電平評(píng)估錯(cuò)誤，輸入低電平經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后輸出高電平，因此，直流電機(jī)另一端應(yīng)該與接地端相連接。調(diào)整接線后，運(yùn)行正常。(3)12864 顯示不正常，經(jīng)過(guò)檢查后發(fā)現(xiàn)是軟件的延時(shí)程序有問(wèn)題，改變延時(shí)時(shí)間，就解決問(wèn)題。35(4)按鍵操作失靈，經(jīng)檢查后發(fā)現(xiàn)焊接時(shí)發(fā)生短路，糾正后操作正常。 調(diào)試結(jié)果通過(guò)以上硬件調(diào)試、軟件調(diào)試、聯(lián)機(jī)調(diào)試三個(gè)階段的工作后，系統(tǒng)總體上實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的效果。單片機(jī)上電復(fù)位后，液晶顯示制作者信息及畢設(shè)題目；按 1 號(hào)鍵，顯示發(fā)球模式；按 2 號(hào)鍵，進(jìn)入隨機(jī)模式；按 3 號(hào)鍵，進(jìn)入定向模式。本次設(shè)計(jì)的調(diào)試結(jié)果如下圖所示。未上電時(shí)系統(tǒng)如圖 所示。圖 系統(tǒng)未上電上電后，液晶顯示制作者信息并提示用戶(hù)利用按鍵選擇模式。如圖 (a)和(b)所示。36 （a）顯示制作者信息 （b ）提醒用戶(hù)選擇模式圖 系統(tǒng)上電顯示圖當(dāng)用戶(hù)按下按鍵后，顯示當(dāng)前模式，如圖 所示顯示當(dāng)前模式的發(fā)球計(jì)數(shù)。 （a）隨機(jī)模式 （b）定向模式（c）定向模式中設(shè)定的上旋球發(fā)球模式 （d）定向模式中設(shè)定的下旋球發(fā)球模式 圖 顯示當(dāng)前運(yùn)行模式的發(fā)球計(jì)數(shù)37第 6 章 結(jié)束語(yǔ) 總結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的核心是應(yīng)用 51 單片機(jī)做出硬件，并結(jié)合軟件實(shí)現(xiàn)乒乓球發(fā)球機(jī)控制器的設(shè)計(jì)。通過(guò)參閱單片機(jī)編程方面的文獻(xiàn)，對(duì)各模塊電路原理有了進(jìn)一步的了解。由我所負(fù)責(zé)的軟件在設(shè)計(jì)方面，盡量做到程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)全面。從確定研究任務(wù)后，我們?cè)趨㈤喠舜罅课墨I(xiàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，在整體上把握了研究課題的內(nèi)容；第二個(gè)階段是對(duì)各模塊的細(xì)化，設(shè)計(jì)各模塊電路圖，確定系統(tǒng)整體硬件原理圖，分析該原理的可行性之后，開(kāi)始進(jìn)行硬件電路的焊接。在硬件電路的焊接同時(shí)，利用原理圖開(kāi)始進(jìn)行軟件的編程，并分別進(jìn)行軟硬件的調(diào)試。聯(lián)機(jī)調(diào)試是一個(gè)重要的且耗時(shí)最多的研究階段，經(jīng)過(guò)軟硬件的結(jié)合運(yùn)行，不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了調(diào)試的圓滿(mǎn)成功，從而系統(tǒng)的基本功能得到實(shí)現(xiàn)。乒乓球發(fā)球機(jī)的各個(gè)結(jié)構(gòu)用 3 個(gè)直流電機(jī)和 2 個(gè)步進(jìn)電機(jī)來(lái)帶動(dòng)來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)乒乓球發(fā)球機(jī)工作時(shí)的內(nèi)部運(yùn)行狀況，并且使用 LCD12864 液晶顯示器顯示信息和提示操作步驟。經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力，對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有了全面的實(shí)踐經(jīng)歷，受益很大。但是由于條件有限，效果不如預(yù)想的那樣，不過(guò)也基本達(dá)到了畢設(shè)的要求。 心得體會(huì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅僅是我作為一名本科畢業(yè)生所必須完成的課題研究，更是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)情況的一個(gè)總結(jié)與檢驗(yàn)，用來(lái)檢驗(yàn)我基本的理論知識(shí)與綜合的分析問(wèn)題的能力。 一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，它不僅僅使我回顧了四年里的基本理論知識(shí)、掌握了寶貴的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，更重要的是它教我學(xué)會(huì)了怎樣去獨(dú)立思考問(wèn)題，如何解決實(shí)際問(wèn)題，大大提高了我自己的動(dòng)手能力和專(zhuān)業(yè)方面的素養(yǎng)，為我今后更加深入的學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，學(xué)到了很多書(shū)本中永遠(yuǎn)學(xué)不到的知識(shí)，處理實(shí)際問(wèn)題的能力在積累中得到了跨越式的進(jìn)展。學(xué)會(huì)了如何查閱與分揀科技文獻(xiàn)，如何將書(shū)本上的知識(shí)用到實(shí)踐中來(lái)，如何處理理論與實(shí)際的偏差問(wèn)題。在設(shè)計(jì)中我38們應(yīng)用自己所學(xué)的知識(shí)盡量做好每一個(gè)環(huán)節(jié)，但是理論上看來(lái)完全正確的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中還是會(huì)出現(xiàn)很大的偏差。針對(duì)這種情況，從理論知識(shí)的原理出發(fā)，將實(shí)際的因素加到系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)出改善后的系統(tǒng)，并在不斷的應(yīng)用中加以完善和總結(jié)。設(shè)計(jì)中感覺(jué)很多簡(jiǎn)單的東西，動(dòng)手做起來(lái)時(shí)才發(fā)現(xiàn)有其難點(diǎn)，深刻的體會(huì)到自己知識(shí)的匱乏，明顯感覺(jué)到我的理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合的能力還有很大的欠缺。因此在以后的學(xué)習(xí)和工作中應(yīng)該多鍛煉自己在實(shí)際中應(yīng)用知識(shí)的能力和動(dòng)手設(shè)計(jì)的能力。此外，在此期間一直得到老師的指點(diǎn)和同學(xué)的幫助，最終完成軟件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，深表感激。 致 謝經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我感受頗多，在正式進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，我參考了網(wǎng)上和圖書(shū)館的資料，通過(guò)對(duì)這些設(shè)計(jì)方案來(lái)開(kāi)拓自己的思路，最后終于有了自己的思路。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅涵蓋了廣泛的知識(shí)，而且設(shè)計(jì)要求也很高。起初，面對(duì)研究課題感覺(jué)很茫然，無(wú)從下手。經(jīng)過(guò)指導(dǎo)教師 XXX 老師的指點(diǎn)和講解后，對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容和要求有所把握。在查閱相關(guān)資料之后，經(jīng)過(guò)自己系統(tǒng)的分析，對(duì)研究課題有了深入的了解，在此基礎(chǔ)上確定了設(shè)計(jì)方案。在學(xué)習(xí)單片機(jī) C 語(yǔ)言，Keil 的過(guò)程中，不僅學(xué)到了課本上的知識(shí)，更重要的是學(xué)到了如何去獲取知識(shí)，如何去吸取別人的經(jīng)驗(yàn)，如何對(duì)自己所學(xué)知識(shí)進(jìn)行總結(jié)和歸納。在不斷的學(xué)習(xí)與應(yīng)用中，成功的完成了課題的研究與設(shè)計(jì)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了很多知識(shí)比較欠缺，自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，而且學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己的知識(shí)和綜合素質(zhì)，并且深感要注重理論知識(shí)，注重理論聯(lián)系實(shí)際。以前一直覺(jué)得理論知識(shí)離我們很遠(yuǎn)，理論只是大談空談，這才發(fā)現(xiàn)理論的重要性，這才發(fā)現(xiàn)理論知識(shí)與生活的聯(lián)系的重要性。39在此，我要感謝我的老師和同學(xué)在畢設(shè)期間對(duì)我的幫助。比如 XXX 老師，雖然不是我畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師，但在期中檢查給我提出了很多可行性的建議和方案，以及答辯的技巧和應(yīng)該注意的地方。還有很多同學(xué)在我有問(wèn)題時(shí)也都盡心盡力的幫忙，在此表示感謝。還要感謝我的搭檔 XX 同學(xué)，正是由于他負(fù)責(zé)的硬件電路模塊的按時(shí)完成，我才能把軟件結(jié)合起來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，而且在軟件方面也給了我不少建議，給我出謀劃策，使我能夠按時(shí)完成任務(wù)。最后，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師 XXX 老師耐心細(xì)致的指導(dǎo)，對(duì)于在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題提出了相應(yīng)的解決方案，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