【正文】 // =10pure input, 11open drain sfr P2M1 = 0x95。 // =10pure input, 11open drain sfr P0M1 = 0x93。 define PCA_ECF 0 //1: 允許 PCA 計(jì)數(shù)器溢出中斷， 0: 禁止 sfr P1M1 = 0x91。 //6：系統(tǒng)時(shí)鐘 Fosc/6。 //4：系統(tǒng)時(shí)鐘 Fosc。 //2：定時(shí)器 0 的溢出。 //0：系統(tǒng)時(shí)鐘 Fosc/12。 0: MCU 在 IDLE 模式時(shí)允許 PCA 工作。借此論文之際，我想向所有人表達(dá)我的最誠摯的謝意，愿我們將來都越來越好。 還要感謝同學(xué)四年來對(duì)我的關(guān)心與支持，感謝各位老師在學(xué)習(xí)期間對(duì)我的嚴(yán)格要求。此外，很感謝王子寒同學(xué)對(duì)我電路板焊接的指導(dǎo)，以及協(xié)助我檢查電路板的焊接情況，找出了 LCD 顯示屏和排阻的焊接錯(cuò)誤。 在此謹(jǐn)向李老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，李云峰老師淵博的學(xué)術(shù)知識(shí)、嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及在學(xué)術(shù)上精益求精的工作作風(fēng)深深感染影響著我，對(duì)我的學(xué)習(xí)、工作和生活都給予了極大的幫助，使我在學(xué)習(xí)、工作上有了很大的提升，為我以后的學(xué)習(xí)鉆研打下了更加扎實(shí)的基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)眼間，畢業(yè)設(shè)計(jì)已將近尾聲，在此我要感謝我的指導(dǎo)老師李云峰。 （ 5）后來在接信號(hào)發(fā)生器時(shí)候要是接正弦波時(shí)候一樣發(fā)生不穩(wěn)定跳轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，由此可以推測，在傳感器輸入的信號(hào)不是理想的方波，而且電平值不夠大，所以在磁電傳感器信號(hào)輸出端接濾波電容以及一個(gè) 10K的上拉電阻就可以解決問題了。在波形頻率改變而轉(zhuǎn)速不改變由于在調(diào)用顯示程序時(shí)候在調(diào)用 之后在顯示這里死循環(huán)，不能適時(shí)進(jìn)行計(jì)算了。外部中斷沒有執(zhí)行跟沒有中斷信號(hào)加入有關(guān)系。作用是把磁電傳感器采集的電壓信號(hào)經(jīng)過放大整形電路輸入單片機(jī) 4） 磁電傳感器采集的信號(hào)經(jīng)過放大整形電路送入單片機(jī)， STC12C5A60S2 單片機(jī)對(duì)整形的方波進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，然后通過計(jì)算公式， LCD 液晶顯示屏顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速 根據(jù)實(shí) 驗(yàn)室固有的磁電傳感器，以及設(shè)計(jì)的電機(jī)測速系統(tǒng)方案，我們可以測量輸入的電壓和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，如表 1 所示： 表 1 電壓和轉(zhuǎn)速之間關(guān)系的對(duì)應(yīng)表 電壓 V 6 8 10 12 14 16 18 20 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn) /秒 10 15 21 26 31 36 40 43 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 共 36 頁 輸入的電壓和電機(jī)的轉(zhuǎn)速入圖 30 所示，基本成正比關(guān)系。當(dāng)然，如果要制作全量程專用測速計(jì)， 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁 共 36 頁 這樣的電路還是無法完全滿足需要，此時(shí)，就要用到其他的一些方法。除了被測量量的一些系數(shù)（如：碼點(diǎn)數(shù)）會(huì)對(duì)系統(tǒng)的測量產(chǎn)生影響外， 閘門時(shí)間也是一個(gè)重要的因素，本程序中僅提供了一個(gè) l s 固定的閘門時(shí)間，實(shí)際工程中，可根據(jù)需要，靈活地選擇閘門時(shí)間，兼顧動(dòng)態(tài)、性能等各方面的要求，以取得最好的效果。 測量誤差 由轉(zhuǎn)速公式： n= TPm160 給出 因 m1的量化誤差是一個(gè)脈沖，故轉(zhuǎn)速變化： n′= PTPTmPTm 6060160 11 ??? = n+? n （ 51） 其相對(duì)誤差為： 11mnn ???? （ 52） 601 nPTm ? （ 53） nPT 160??? （ 54） ? 相對(duì)誤差 n′加入一個(gè)脈沖后的轉(zhuǎn)速值 ? n轉(zhuǎn)速誤差 由式 54 可知 : nPT 160??? 這里 T=1s， P=12，如果我們?cè)O(shè)定： ? =％，那么可以計(jì)算出， n=60/=5000 時(shí)，可以滿足此要求，當(dāng) n 小于 5000 時(shí)，誤差將超出允許范圍之外。如果這樣的轉(zhuǎn)速仍不能滿足要求，那么還可以采用軟件計(jì)數(shù)器的方法，進(jìn)一步擴(kuò)大其上限，這樣，其上限僅取決于定時(shí) /計(jì)數(shù)器的最大允許輸入頻率，而采用 的晶振，定時(shí) /計(jì)數(shù)器的最大允許頻率約可達(dá)到500KHZ，考慮到測量的對(duì)象的特性，因此，可以認(rèn)為，采用 M 法進(jìn)行測量，其上限足夠使用。 測速范圍 軟件設(shè)計(jì)中，采用的閘門時(shí)間是 1s， T0 的最大計(jì)數(shù)值是 65536，因此，最大的計(jì)數(shù)量應(yīng)該是在 ls 內(nèi)不超過 65535，這樣，即可算出最高計(jì)數(shù)頻率 L。 除 法 移位次數(shù)→計(jì)數(shù)器 上商 1，減去除數(shù) 被除數(shù)左移一位 上商 0 計(jì)數(shù)器減 1 計(jì)數(shù)器 =0？ 被除數(shù) 除數(shù) Y N N Y 返 回 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁 共 36 頁 圖 27 雙字節(jié)整數(shù)拆分程序流程圖 顯示程序流程圖如圖 28 所示： 開 始 返 回 高字節(jié) R4 送 30H R5 與 0F0H 相與交換后送 31H R6 與 0F0H 相與交換后送 33H R5 與 0FH 相與后送 32H R6 與 0FH 相與后送 34H 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁 共 36 頁 圖 28 顯示程序流程圖 5 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速分析 本轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用 M 法進(jìn)行電機(jī)的測速，硬件電路較簡單，具有可靠性高，精度高等特點(diǎn)。 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；查表程序顯示數(shù)據(jù)。 開 始 返 回 被除數(shù)初始化 調(diào)用除法程序 讀取定時(shí)值 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 共 36 頁 圖 26 除法程序 流程圖 顯示程序 單片機(jī)顯示部分可以用來顯示計(jì)算出來的數(shù)據(jù)的?？梢哉f是核心部分 ，流程圖如圖 25 所示： 圖 25 計(jì)算程序流程圖 二 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換程序 計(jì)算程序計(jì)算出來的數(shù)據(jù)為二進(jìn)制，存到 50H、 51H 單元中以便發(fā)送程序中調(diào)用傳送數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)可識(shí)別二進(jìn)制，然而，我們需要在 LED 上顯示，查表程序需要拆分的 BCD 碼，所以二進(jìn)制必須先轉(zhuǎn)換成 BCD 后才能拆分。 為數(shù)碼管能夠顯示出來，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。此外，對(duì)于低速情況下，開 始 返 回 初始化 顯示程序 計(jì)算程序 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁 共 36 頁 我們還要設(shè)定一個(gè)軟件計(jì)數(shù)器 VTT，當(dāng)外部中斷還沒來而內(nèi)部 定時(shí)器已經(jīng)溢出，產(chǎn)生定時(shí)器 0 中斷時(shí)，增加 VTT，作為三字節(jié)中的高字節(jié)。 圖 24 計(jì)算程序流程圖 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) 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。檢查 8個(gè)對(duì)接的焊接部分是否短路，上電后 LCD數(shù)碼管能否正常顯示?？磫纹瑱C(jī)通電后能否可以正常工作等這一系列問題。在本次設(shè)計(jì)中，上電調(diào)試主要只轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的單片機(jī)控制部分、數(shù)碼管點(diǎn)亮部分、和上位機(jī)通信的電平轉(zhuǎn)換和串口通信部分的硬件調(diào)常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 共 36 頁 試。 上電后的調(diào)試： 在確保硬件電路正常，無異常情況時(shí)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)。 根據(jù) PROTEL軟件自動(dòng)生成 PCB電路板，對(duì)照 PROTEL制作的 PCB確保要和原理圖上的圖 一致，對(duì)于 LCD數(shù)碼管的連接部分，特別是 LCD引腳和排阻之間的焊接，更要仔細(xì)，確保不發(fā)生短路現(xiàn)象。 上電前的調(diào)試： 在上電前，我們必須確保電路中不存在短路或斷路情況，如若發(fā)生短路或斷路，輕則不能正常顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速，重則燒毀單片機(jī)，破壞整個(gè)硬件。 4 硬件 調(diào)試 和軟件設(shè)計(jì) 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試是對(duì)測量系統(tǒng)的單片機(jī)及 LCD顯示電路進(jìn)行調(diào)試。 圖 23 蜂鳴器電路原理圖 蜂鳴器的電路原理圖如圖 23 所示，當(dāng)單片機(jī)流過的電壓足夠讓基極擊穿時(shí)，電流流過基極 —集電極，蜂鳴器才能實(shí)行報(bào)警。有源蜂鳴器和無源蜂鳴器如圖 22 所示： 圖 22 有源蜂鳴器和無源蜂鳴器 由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機(jī)的 I/O 口是無法直接驅(qū)動(dòng)的（但AVR 可以驅(qū)動(dòng)小功 率蜂鳴器），所以要利用放大電路來驅(qū)動(dòng)，一般使用三極管來放大電流就可以了。蜂鳴器在電路中用字母 ―H‖或 ―HA‖（舊標(biāo)準(zhǔn)用 ―FM‖、 ―LB‖、 ―JD‖等）表示。按鍵電路如圖 21 所示： 圖 21 按鍵電路圖 報(bào)警電路 蜂鳴器是一種電子訊響器， 它是 一體化的結(jié)構(gòu) ， 用直流電壓 進(jìn)行 供電，廣泛 的 應(yīng)用在 報(bào)警器、計(jì)算機(jī) 、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、汽車電子設(shè)備、電子玩具、定時(shí)器、電話機(jī)等電子產(chǎn)品中作 為 發(fā)聲器件。單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板設(shè)置的初始值為 50 轉(zhuǎn) /秒， K1 和 K2 兩個(gè)按鍵用來對(duì)初始值進(jìn)行加減，按一下 K1 時(shí)，初始值減 1；按一下 K2 時(shí)，初始值加 1。 單片機(jī)和 LCD1602 的接線圖如圖 20 所示， 圖 20 單片機(jī)和 LCD 接線圖 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 共 36 頁 按鍵電路 本設(shè)計(jì)裝有報(bào)警裝置。 第 15～ 16 腳：空腳或背燈電源。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端 ,高電平（ 1）時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平 1 時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時(shí)選擇指令寄存器。 1602LCD 是指顯示的內(nèi)容為 16X2,即可以顯示兩行，每行 16 個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。 工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示 16x02即 32個(gè)字符。 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 共 36 頁 圖 17 STC12C5A60S2 單片機(jī)晶振圖 顯示電路 因?yàn)槲⒐摹Ⅲw積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等特點(diǎn)，所以我們選用了 LCD1602液晶顯示屏。 逆向思考， 運(yùn)行速度快 那么 存儲(chǔ)器的速度 也 就要求高，對(duì)印制電路板工藝 的 要求也高，即要求線 間 寄生的電容要小；電容和晶振應(yīng)盡可能靠近單片機(jī)芯片安裝，以減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定，可靠地工作。晶振的振蕩頻率的范圍通常是在 之間。電路中的電容 C1 和 C2 典型值通常選擇為 22pf 左右。 STC12C5A60S2 單片機(jī)允許的時(shí)鐘頻率是因型號(hào)而異的典型值為 12MHZ 。將 RST 復(fù)位管腳拉高并維持至少 24 個(gè)時(shí)鐘加 10us 后，單片機(jī)會(huì)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，將 RST 復(fù)位管腳拉回低電平后，單片機(jī)結(jié)束復(fù)位狀態(tài)并從用戶程序區(qū)的 0000H 處開始正常工作。 ，要將其配置為 I/O 口，需在STCISP 編程器中設(shè)置。 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)開始工作。 10） XTAL2：內(nèi)部時(shí)鐘電路反相放大器輸出端，接外部晶振的另一端。 9） XTAL1：內(nèi)部時(shí)鐘電路反相放大器輸入端，接外部晶振的一個(gè)引腳。 復(fù)位腳。 7） ：標(biāo)準(zhǔn) I/O 口。 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 的外部輸入，定時(shí)器 0 下降沿中斷。當(dāng) P2