【正文】 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，讓我獲益匪。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。 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。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。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)試的圓滿成功，從而系統(tǒng)的基本功能得到實(shí)現(xiàn)。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。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。36 （a）顯示制作者信息 （b ）提醒用戶選擇模式圖 系統(tǒng)上電顯示圖當(dāng)用戶按下按鍵后，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)。圖 系統(tǒng)未上電上電后，液晶顯示制作者信息并提示用戶利用按鍵選擇模式。本次設(shè)計(jì)的調(diào)試結(jié)果如下圖所示。 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。(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。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。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。(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)男薷摹?4(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。(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。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。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。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。由分到合是指，按照邏輯功能將用戶系統(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。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。針對(duì)以上各種情況，分別提供了解決方案。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）。(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。(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。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。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。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。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。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。同樣采用 L298 驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電壓為 12V。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。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。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。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。 本 設(shè) 計(jì) 中 單 片 機(jī) 的 P1 口 與 鍵 盤(pán) 相 連 。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) 。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。在位置確定后，在該位置寫(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。其次是初始化，初始化包括基本指令、擴(kuò)充指令的操作、顯示開(kāi)、關(guān)坐標(biāo)以及清除 LCD 的顯示內(nèi)容。 LCD12864 流程 LCD12864 液晶顯示器的工作流程包括：初始化、寫(xiě)命令、寫(xiě)數(shù)據(jù)、顯示。當(dāng)按鍵 1 作用后，液晶顯示器顯示要選擇的發(fā)球模式，此時(shí)若按鍵 225作用，液晶顯示器顯示進(jìn)入隨機(jī)模式，按鍵 4 作用，隨機(jī)模式發(fā)球；若按鍵 2 不作用，按鍵 3 作用，進(jìn)入定向模式，按鍵 1 作用，左旋，按鍵 4 作用，右旋。 乒乓球發(fā)球機(jī)控制器的主程序流程圖如圖 所示。使用 Keil 編譯軟件進(jìn)行程序的編譯與調(diào)試的步驟為：建立工程文件、選擇單片機(jī)、建立源文件、 文件、加載 C 文件、編譯、運(yùn)行，最后生成 HEX 文件。 (2)仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。uVision3 提供邏輯分析器，可監(jiān)控基于 MCUI/O 引腳和外設(shè)狀態(tài)變化下的程序變量。除增加了源代碼、功能導(dǎo)航器、模板編輯以及改進(jìn)的搜索功能外，uVision3 還提供了一個(gè)配置向?qū)Чδ?，加速了啟?dòng)代碼和配置文件的生成。Keil 提供了包括編譯器、宏匯編、鏈接定位、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。(4)維護(hù)和再設(shè)計(jì)：當(dāng)軟件投入現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行時(shí)，一方面可能會(huì)發(fā)生各種現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題，因而需要進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行改造和完善；另一方面，用戶往往會(huì)由于環(huán)境或技術(shù)條件的變化，提出比原計(jì)劃更多的要求，因而需要對(duì)原系統(tǒng)軟件進(jìn)行改進(jìn)和擴(kuò)充，然后再重新固化，以適應(yīng)情況變化的要求。(3)文件編制：文件編制是用流程圖、注釋、存儲(chǔ)器分配說(shuō)明等方法來(lái)描述程序來(lái)形成文件，以便用戶和操作人員了解。 軟件設(shè)計(jì)步驟(1)系統(tǒng)定義：就是清楚地列出系統(tǒng)的各個(gè)部分與軟件設(shè)計(jì)有關(guān)的特點(diǎn)，并進(jìn)行定義，以作為軟件設(shè)計(jì)的依據(jù)，系統(tǒng)定義是對(duì)系統(tǒng)任務(wù)的描述。所謂結(jié)構(gòu)化編程是利用高級(jí)語(yǔ)言提供的相關(guān)語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)三種基本結(jié)構(gòu)，每個(gè)基本結(jié)構(gòu)具有唯一的出口和入口，整個(gè)程序由三種基本結(jié)構(gòu)組成，程序中不使用 goto 之類(lèi)的語(yǔ)句。模塊化結(jié)構(gòu)不僅使復(fù)雜的程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化，開(kāi)發(fā)周期得以縮短，節(jié)省費(fèi)用，提高了軟件的質(zhì)量，而且還可以有效地防止磨時(shí)間錯(cuò)誤的擴(kuò)張，增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性；同時(shí)，還使程序結(jié)構(gòu)具備靈活性，層次分明，條理清晰，便于組裝，易于維護(hù)。(2)模塊化設(shè)計(jì)。即抓住整個(gè)問(wèn)題的本質(zhì)特性，采用自頂而下逐層分解的方法，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行抽象，劃分出不同的模塊，形成不同的層次概念。用結(jié)構(gòu)化方法設(shè)計(jì)的程序只存在三種基本結(jié)構(gòu)，即順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)，程序代碼的空間順序和程序執(zhí)行的時(shí)間順序基本一致，程序結(jié)構(gòu)清晰。為了提高系統(tǒng)軟件的可靠性，采用一些軟件設(shè)計(jì)技巧，并把調(diào)試好的應(yīng)用軟件固化在單片機(jī)中。(4)可靠性：在水泵調(diào)速系統(tǒng)中，系統(tǒng)的可靠性是至關(guān)重要的。(3)靈活性和通用性：一個(gè)好的應(yīng)用程序，不僅要針對(duì)性強(qiáng)，而且要有一定的靈活性和通用性，即稍加改變后就能適應(yīng)不同系統(tǒng)的要求。同時(shí)，對(duì)多個(gè)處理任務(wù)系統(tǒng)應(yīng)實(shí)行中斷嵌套或采用多重中斷的辦法，加快處理速度。 軟件程序編寫(xiě)的原則22(1)實(shí)時(shí)性：即能夠在對(duì)象允許的時(shí)間完成對(duì)系統(tǒng)的檢測(cè)、計(jì)算、處理和控制。用 C 語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)目標(biāo)系統(tǒng)軟件，會(huì)大大縮短開(kāi)發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充，從而研制出規(guī)模更大、性能更完備的系統(tǒng)。它有功能豐富的庫(kù)函數(shù)，兼顧了多種高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，并具備匯編語(yǔ)言的功能，而且可以直接實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)硬件的控制。 12356PHeadrSGND7 圖 鍵盤(pán)接線圖 LCD 液晶顯示電路模塊在本設(shè)計(jì)中，液晶顯示模塊的作用非常重要，主要用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控當(dāng)前機(jī)器的工作狀態(tài)。驅(qū)動(dòng)電路接線如圖 所示： D1ISENAOUT2V4567G890BLuFCPKRM20圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路接線圖 按鍵電路模塊按鍵作為一種不帶自鎖保護(hù)功能的開(kāi)關(guān)，只有在動(dòng)作的瞬間會(huì)接通電路，其余時(shí)刻均處于掉電模式。最小系統(tǒng)電路圖如圖 所示。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。STC89C51 向驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)電路接收到高低電平信號(hào)后，電機(jī)開(kāi)始運(yùn)行。18 總體設(shè)計(jì) 在硬件電路的設(shè)計(jì)中，配合本組同學(xué)做出了如下工作：選用 STC89C51 單片機(jī)作為主控芯片，外圍電路包括：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、鍵盤(pán)及液晶顯示電路。MGMOTOR DCVT1VT2VD1VD2VT3VT4VD3VD4Ug1Ug2Ug3Ug4Us圖 橋式可逆 PWM 變換器電路第 3 章 乒乓球發(fā)球機(jī)控制器硬件設(shè)計(jì)乒乓球發(fā)球機(jī)控制器硬件設(shè)計(jì)是由本組同學(xué)主要負(fù)責(zé)，在此我做了相應(yīng)的輔助工作。橋式可逆 PWM 變換器電路如圖 所示。用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。(5)橋式可逆 PWM 變換器PWM 變換器的作用是：用脈沖寬度調(diào)制的方法，把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率一定、寬度可變的脈沖電壓序列，從而改變平均輸出電壓的大小，以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。(4)PWM 調(diào)脈寬方式17調(diào)脈寬的方式有三種：定頻調(diào)寬、定寬調(diào)頻和調(diào)寬調(diào)頻。單極性工作制是單片機(jī)控制口一端置低電平，另一端輸出 PWM 信號(hào)，兩口的輸出切換和對(duì) PWM 的占空比調(diào)節(jié)決定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。雙極性工作制是在一個(gè)脈沖周期內(nèi)，單片機(jī)兩控制口各輸 出一個(gè)控制信號(hào)，兩信號(hào)高低電平相反，兩信號(hào)的高電平時(shí)差決定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。(2)產(chǎn)生 PWM 信號(hào)的方法 利用單片機(jī)產(chǎn)生 PWM 信號(hào)，可以采用利用延時(shí)方法產(chǎn)生 PWM 信號(hào)和利用定時(shí)器產(chǎn)生 PWM 信號(hào)。由公式(1)可知：Vd=Vmax*D (1) 當(dāng)我們改變占空比 D 時(shí)，就可以得到不同的電機(jī)平均速度 Vd，從而達(dá)到調(diào)速的目的。(1)PWM 的基本原理及實(shí)現(xiàn)方法 PWM 的基本原理是加在負(fù)載的脈沖電壓頻率不變，調(diào)節(jié)脈沖電壓的占空比，從而改變電動(dòng)機(jī)速度。對(duì)于要求在一定范圍內(nèi)無(wú)極平滑調(diào)速的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一般采用改變電樞電壓的方式。直流電動(dòng)機(jī)具有調(diào)速性能好、精度和效率高、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、過(guò)載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于啟動(dòng)和調(diào)速要求高的器械上。 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法 直流電動(dòng)機(jī)概述直流電機(jī)由靜止的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速步進(jìn)電機(jī)區(qū)別于其他控制電機(jī)的最大特點(diǎn)是，它是通過(guò)輸入脈沖信號(hào)來(lái)進(jìn)行控制的，即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度由輸入的脈沖數(shù)決定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號(hào)頻率決定。 步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速方法 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)概述步進(jìn)電機(jī)又叫脈沖電機(jī)，它是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移或線位移的機(jī)電式數(shù)模轉(zhuǎn)換器。 (8)INPUT3/INPUT4：輸入標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)，控制全橋驅(qū)動(dòng)器B通斷。 (6)GND：接地端，芯片本身的散熱與該引腳相連接。15 (4)INPUT1/INPUT2：輸入標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)，控制全橋驅(qū)動(dòng)器A通斷。 (2)OUTPUT1/OUTPUT2