【正文】 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，特別要感謝 指導(dǎo) 老師以及其他老師和同學(xué)給我們的熱心幫助和鼓勵(lì)，才使得我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠很好的完成。而這正是我們學(xué)習(xí)理論知識(shí)的目的之所在。另外一方面，在自己的親身實(shí)踐中，也發(fā)現(xiàn)了自己的一些不足的地方，有待進(jìn)一步提高與改善。 關(guān)于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，感受頗多。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 35 在制作印制電路板的過(guò)程中，由于經(jīng)驗(yàn)不足，沒(méi)有考慮在高頻電路中平行線(xiàn)之間的干擾，導(dǎo)致當(dāng)電路上電工作時(shí)就發(fā)生串?dāng)_的現(xiàn)象， 選擇的焊盤(pán)過(guò)小，布線(xiàn)是線(xiàn)的寬度不夠，稍微大點(diǎn)的電流，就可以把電路燒壞了，還有不穩(wěn)定，發(fā)生干擾等現(xiàn)象， 使得連接 PC 機(jī)的電路工作不穩(wěn)定，在以后的設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意。 （ 7）由于單片機(jī)與 PC機(jī)之間的設(shè)置 以及電平轉(zhuǎn)換 不一致 具體參見(jiàn)通信部分的畢業(yè)設(shè)計(jì)。在前面還沒(méi)有解決的時(shí)候，我們暫時(shí)用信號(hào)發(fā)生器來(lái)代替外部中斷9的輸入，由于中斷執(zhí)行與否我們沒(méi)法看到，可以用設(shè)置中斷點(diǎn)的方法或者利用示波器，在中斷服務(wù)程序中重新編寫(xiě)一些程序觀(guān)察單片機(jī)的某一輸出口的波形變換或者中斷程序中讓數(shù)碼管點(diǎn)亮等直觀(guān)可以看到的方法來(lái)檢查中斷的執(zhí)行情況； （ 3） 中斷服務(wù)程序中程序設(shè)計(jì)有問(wèn)題，要先讀去反映轉(zhuǎn)速 的 TH0， TL0，再去清 0，軟件記數(shù)的高字節(jié) VTT應(yīng)該在定時(shí)中斷 0中的服務(wù)程序中自增的同時(shí)清 TH0， TL0，在外部中斷程序中要讀取三字節(jié)的記數(shù)值后同時(shí)清三個(gè)記數(shù)器，再?gòu)闹袛喾祷?； （ 4） 在確定轉(zhuǎn)速計(jì)算程序的正確性的 條件下出現(xiàn)了轉(zhuǎn)速不準(zhǔn)確，就畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 34 是在調(diào)用轉(zhuǎn)換程序時(shí)出現(xiàn)了問(wèn)題，觀(guān)察程序時(shí)發(fā)現(xiàn)調(diào)用子程序是傳送的參數(shù)不對(duì)，在用寄存器 R的時(shí)候出現(xiàn)了重復(fù)現(xiàn)象，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換過(guò)程中出現(xiàn)了混亂。利用萬(wàn)用表檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)接 5V和地的 PCB上的線(xiàn)都?jí)牧?，重新用線(xiàn)接在電路板上。 綜合調(diào)試 在硬件和軟件單獨(dú)調(diào)試成功后進(jìn)行軟硬件綜合調(diào)試，它可以分成以下幾個(gè)步驟： ； ，計(jì)算出轉(zhuǎn)速值并存儲(chǔ)； LED數(shù)碼管把測(cè)量的數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。 程序調(diào)試過(guò)程 ： 整個(gè)程序是一個(gè)主程序調(diào)用各個(gè)子程序?qū)崿F(xiàn)功能的過(guò)程，要使主程序和整個(gè)程序都能平穩(wěn)運(yùn)行，各個(gè)模塊的子程序的正確與平穩(wěn)運(yùn)行必不可少，所以在軟件調(diào)試的最初階段就是把各個(gè)子程序模塊進(jìn)行分別調(diào)試。 如果用戶(hù)在調(diào)試過(guò)程中了解到變量的內(nèi)容（超值、未定義等）會(huì)對(duì)程序性能產(chǎn)生影響或引起異常時(shí)，立即更改變量的內(nèi)容是很有效的方法，以確保該值在正確范圍內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。 通過(guò)添加觀(guān)察項(xiàng)菜單可以將用戶(hù)希望觀(guān)察的變量添加到觀(guān)察窗口中，長(zhǎng)期進(jìn)行觀(guān)察。 LCA51 調(diào)試軟件還提供一次性斷點(diǎn)：執(zhí)行到光標(biāo)所在行。 通過(guò)型單步僅執(zhí)行下一條源語(yǔ)句程序，然后又停止。 調(diào)試應(yīng)用程序所提供的重要性能也許就是跟蹤應(yīng)用程序。高級(jí)語(yǔ)言還支持源文件調(diào)試和匯編語(yǔ)言指令行對(duì)照調(diào)試。 LCA51軟件是 一種非常實(shí)用的 多窗口編輯、調(diào)試軟件。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(dòng)電路整個(gè)完整，首先排除這里的故障。數(shù)碼管的公共端（ COM）接在 7407驅(qū)動(dòng)再接到單片機(jī)的 P2口作為位選信號(hào)，字型是接在 P0口。 上電后的調(diào)試 在確保硬件電路正常，無(wú)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(yàn)電路是否接錯(cuò)，同時(shí)還要檢驗(yàn)原理是否正確，在本次課程設(shè)計(jì)中，上電調(diào)試主要只轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的單片機(jī)控制部分、數(shù)碼管點(diǎn)亮部分、和上位機(jī)通信是的電平轉(zhuǎn)換和串口通信部分的硬件調(diào)試。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。 顯示部分程序分為兩部分：十進(jìn)制 BCD 轉(zhuǎn)換成非壓縮 BCD 碼；查表程開(kāi)始 0R R R6 16R7 C（ R2R3）左移 1 位（移出 位 bi在 C中） 2*（ R4R5R6） +C R4R5R6（十進(jìn)制運(yùn)算） （ R7） 1— R7=0？ 返 回 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 27 序顯示數(shù)據(jù)。這里介紹將（ R2R3）中的 16 位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為壓縮 BCD 碼十進(jìn)制整數(shù)送 R R R6。 為數(shù)碼管能夠顯示出來(lái)，需將二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，在將十進(jìn)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。 圖 5－ 1 主程序流程圖 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)思路 計(jì)算轉(zhuǎn)速公式： n=60/NTc (r/min) 開(kāi)始 初 始 化 計(jì)算程序 BCD 碼轉(zhuǎn)換 非壓縮 BCD 轉(zhuǎn)換 顯 示 程 序 返 回 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 23 其中， N是內(nèi)部定時(shí)器的計(jì)數(shù)值，為三字節(jié)，分別由 TH0， TL0， VTT構(gòu)成； Tc 為時(shí)基，由于采用 的晶振，所以 Tc 不在是 1um，而是 12M/ 約為 ，帶入上面公式，即可 得到轉(zhuǎn)速的精確計(jì)算公式： N=60*11059200/12N=55296000/N 再將 55296000 化為二進(jìn)制存入單片機(jī)的內(nèi)存單元。 圖 4－ 11 HIN232CPE 電平轉(zhuǎn)換器及外接元件圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 22 5 軟件設(shè)計(jì) 本章重點(diǎn)闡述測(cè)量轉(zhuǎn)速的匯編語(yǔ)言。 圖 49 連接器的機(jī)械特性 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 20 表 41 RS232 信號(hào)線(xiàn)和 DB9 引腳關(guān)系 RS232 signal lines and DB9pin relations 符 號(hào) 名 稱(chēng) 引 腳 DCD RXD TXD DTR GND DSR RTS CTS RI 接收信號(hào)載波檢測(cè) 數(shù)據(jù)接收線(xiàn) 數(shù)據(jù)發(fā)送線(xiàn) DTE 裝置數(shù)據(jù)就緒 公共地 DCE 裝置就緒 請(qǐng)求發(fā)送 清除發(fā)送 振鈴指示 1 2 3 4 5 6 7 8 9 圖 4－ 10 電平轉(zhuǎn)換 電路原理圖 電平轉(zhuǎn)換器 HIN232CPE 由于 RS232C 總線(xiàn)上傳輸?shù)男盘?hào)邏輯電平與 TTL 邏輯電平差異很大，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 21 所以就存在這兩種電平的轉(zhuǎn)換問(wèn)題，下面就介紹一下電平轉(zhuǎn)換器HIN232CPE。 器件的介紹 ： RS232C RS232C 是美國(guó)電氣工業(yè)協(xié)會(huì)推廣使用的一種串行 通信總路線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，是 DCE(數(shù)據(jù)通信設(shè)備，如微機(jī) )和 DTE(數(shù)據(jù)終端設(shè)備，如 CRT)間 傳輸串行數(shù)據(jù)的接口總線(xiàn)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便容易，精確度高。 因?yàn)榛魻柶骷枰ぷ麟娫?，在作運(yùn)動(dòng)或位置傳感時(shí)，一般令磁體隨被檢測(cè)物體運(yùn)動(dòng)，將霍爾器件固定在工作系統(tǒng)的適當(dāng)位置，用它去檢測(cè)工作磁場(chǎng)，再?gòu)臋z測(cè)結(jié)果中提取被檢信息。在空氣隙中，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 17 磁感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)隨距 離增加而迅速下降。 霍爾傳感器的應(yīng)用 使用霍爾器件檢測(cè)磁場(chǎng)的方法極為簡(jiǎn)單，將霍爾器件做成各種形式的探頭，放在被測(cè)磁場(chǎng)中，因霍 爾器件只對(duì)垂直于霍爾片表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度敏感，因而必須令磁力線(xiàn)和器件表面垂直，通電后即可由輸出電壓得到被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 集成霍爾傳感器的輸出是經(jīng)過(guò)處理的霍爾輸出信號(hào)。 集成霍爾傳感器是利用硅集成電路工藝將霍爾元件和測(cè)量線(xiàn)路集成在一起的一種傳感器。 按照霍爾器件的功能可將他們分為：霍爾線(xiàn)性器件和霍爾開(kāi)關(guān)器件?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。 對(duì)于圖 47中的 5位顯示器，在 AT89C51RAM 存貯器中設(shè)置五個(gè)顯示緩沖器單元 30H－ 35H，分別存放 5 位顯示器的顯示數(shù)據(jù)， AT89C51 的 P2口掃描輸出總是只在一位為低電平，即 5 位顯示器中僅有一位公共陰極為低電平，其它位為高電平， AT89C51 的 P0 口相應(yīng)位（陰極為低）的顯示數(shù)據(jù)的段數(shù)據(jù)，使該位顯示出一個(gè)字符，其它們?yōu)榘?，依次地改?P2 口輸出為高的位， P0 口輸出對(duì)應(yīng)的段數(shù)據(jù)， 5 位顯示器就顯示出由緩沖器中顯示數(shù)據(jù)所確定的字符。若顯示器的位數(shù)不大于 8 位，則控制 顯示器公共極電位只需 8位口（稱(chēng)為掃描口），控制各位顯示器所顯示的字形也需一個(gè) 8 位口 （稱(chēng) 為段 數(shù)據(jù) 口）。 圖 46 7407 管腳的結(jié)構(gòu) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 14 顯示方式 ： 為了節(jié)省 I/O口線(xiàn)，我們采用的動(dòng)態(tài)顯示方式。 1 位顯示器由八個(gè)發(fā)光二極管組成，其 中七個(gè)發(fā)光二極管 a~g 控制七個(gè)筆畫(huà)（段）的亮或暗，另一個(gè)控制一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的亮和暗，這種筆畫(huà)式的七段顯示器能顯示的字符較少，字符的開(kāi)頭有些失真，但控制簡(jiǎn)單，使用方便。 LED是屬于電流控制器件，使用時(shí)必須加限流電阻。10MHZ時(shí)約為 1ms， 1MHZ時(shí)約為 10ms，所以一般為了可靠的復(fù)位， RST在上電 應(yīng)保持 20ms以上的高電平。 單片機(jī) 采用的復(fù)位方式是自動(dòng)復(fù)位方式。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 11 圖 42 CMOS 型單片機(jī)時(shí)鐘電路框圖 復(fù)位電路 計(jì)算機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位，使中 央處理器 CPU和系統(tǒng)中的其它部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。振蕩器工作受 /PD端控制，由軟件置“ 1” PD（即特殊功能寄存器 ）使 /PD＝ 0，振蕩器停止工作，整個(gè)單片機(jī)也就停止工作，以達(dá)到節(jié)電目的。 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路是計(jì)算機(jī)的心臟，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié) 奏。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。 ：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 10./EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。在給出地址 “1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě) “1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在 FIASH 編畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 8 程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí)P0 外部必須被拉高。 低功耗的閑置和掉電模式 32可編程 I/O線(xiàn) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10年 由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 單片機(jī)模塊 根據(jù)系統(tǒng)功能要求以及單片機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)思路（如圖 3－ 1）對(duì)單片機(jī)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，要使單片機(jī)準(zhǔn)確的測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速，并且使測(cè)出的數(shù)據(jù)能顯示出來(lái)，所以整個(gè)單片機(jī)部分分為傳感器電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、執(zhí)行元件以及顯示電路五個(gè)部分。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 6 4 硬件電路設(shè)計(jì) 硬 件的功能由總體設(shè)計(jì)所規(guī)定，硬件設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求，在選擇的機(jī)型的基礎(chǔ)上，具體確定系統(tǒng)中所要使用的元器件，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的電路原理圖，必要時(shí)做一些部件實(shí)驗(yàn)，以確定電路圖的正確性，以及工藝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)加工、印制板的制作、樣機(jī)的組裝等。主要編寫(xiě)一個(gè)外部中斷服務(wù)程 序 INT_0，讀取記數(shù)值的三個(gè)字節(jié)，并再次清 0記數(shù)初值以便下次的記數(shù)和計(jì)算。 PC 機(jī) 串口 和單片機(jī)串行口 的工作方式，包括串 行 口的通訊速率、奇偶校驗(yàn)位、停止位等 均由通信部分的軟件部分實(shí)現(xiàn) 。 轉(zhuǎn)速測(cè)量部分 的 硬件設(shè)計(jì)思路：本次設(shè)計(jì)單片機(jī)部分的硬件框圖如 圖 2－ 1所示。以它為系統(tǒng)核心的控制模塊可實(shí)現(xiàn)主從控制，完成預(yù)定的任務(wù)。 傳感器 單 片 機(jī) AT89C51 電 平 轉(zhuǎn) 換 電 路 LED 顯示 驅(qū)動(dòng)電路 送 PC 機(jī)界面 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 3 系統(tǒng)要求及主要內(nèi)容 將霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)輸出入到單片機(jī)的外部中斷 0 口，單片機(jī)工作在內(nèi)部定時(shí)器工作方式 0