【正文】 總電路圖 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 40 1234ABCD4321D C B ATitleNumberRevisionSizeADate:7Oct2013 Sheet of File:D:\畢業(yè)論文\基于單片機(jī)的電動機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)電路.ddbDrawn By:P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728RST/Vpd9P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119GND20PSEN29ALE/P30EA/VPP31VCC40U1AT89C51Y1 12MC130pFC230pFXT1XT2R8220R910kC310uFS1 VCCRST晶振、復(fù)位電路RSTXT1XT2R1。從而從各個方面得到提高與完善了自己，使自己的各個方面提高到一個新的臺階，同時為以后的工作打下基礎(chǔ)。 除此之外，我們要在擁有扎實的專業(yè)知識的前提條件下，在整個設(shè)計與調(diào)試過程中要有信心和耐心，對自己有信心，相信自己能夠很好的完成基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 39 本次設(shè)計任務(wù)。讓理 論和實踐相結(jié)合，以此產(chǎn)生實際的成果。此次畢業(yè)設(shè)計任務(wù)是高精度大范圍的電機(jī)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。一種成就感在心頭油然而生。總的來說是可以的，富有收獲的，盡管其中充滿了艱辛與困難。 可以對電機(jī)轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)性做個分析。 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 37 參考文獻(xiàn) [1].何立民 .單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編 .北京： 北京航空航天大學(xué)出版社， 1997， 10 [2].張有德 .單片微機(jī)原理、應(yīng)用與實驗 .上海 :復(fù)旦大學(xué)出版社 ， 1997， 8 [3].李朝青 .單片機(jī) amp。 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(dá)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。 結(jié)論與經(jīng)驗 結(jié)論 ： 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(jī) 能夠測量出電機(jī)的轉(zhuǎn)速并能顯示在 LED 數(shù)碼管上，并能向上位機(jī) 發(fā)送 數(shù)據(jù) ； 測量范圍也是比較寬的 60r/min36000r/min，精度也在 %，基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 36 都達(dá)到了比較理想的狀態(tài)。 （ 6） 后來在接信號發(fā)生器時候要是接正弦波時候一樣發(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不是理想的方波，而且電平值不夠大，所以在霍爾傳感器信號輸出端接濾波電容以及一個 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)用顯示程序時候在調(diào)用之后在顯示這里死循環(huán)，不能適時進(jìn)行計算了。外部中斷沒有執(zhí)行跟沒有中斷信號加入有關(guān)系。當(dāng)波形出來后，顯示的波形不穩(wěn)，而且不夠理想，后來在信號線與地之間接了 472的瓷片電容濾波。在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上還要貼上一粒磁鋼，利用霍爾效應(yīng)產(chǎn)生方波。 PC機(jī)與單片機(jī)之間的通信成功。 最后、拆分壓縮 BCD碼十進(jìn)制以及最后 的顯示程序，可以利用上述提到的各種方法，觀察 3034H內(nèi)部的數(shù)據(jù)，緩沖數(shù)據(jù)的觀察檢查完畢后，調(diào)用顯示程序，觀察數(shù)碼管上顯示的數(shù)據(jù)是否是內(nèi)存緩沖中需要顯示的數(shù)據(jù)。 首先要對計算程序進(jìn)行調(diào)試，其中關(guān)鍵就是那個四字節(jié)除三字節(jié)的程序顯得尤為重要，在整個程序中，四字節(jié)的被除數(shù)是確定的常數(shù)，而除數(shù)是測量記數(shù)的值，當(dāng)各個模塊調(diào)試時，我們可以先對除數(shù)先賦不同的值，利用查看內(nèi)部數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)窗口觀察出計算出來的結(jié)果和用計算器算得的結(jié)果是否一致，可以舉例多次數(shù)據(jù)，確保程序正確，才能得到想得到的數(shù)據(jù)。用戶可以在輸入框中輸入十六進(jìn)制或十進(jìn)制數(shù)據(jù)。 LCA51 軟件提供一系列更改變量數(shù)值的方法，以便用戶能檢查程序?qū)φ麄€變量值范圍的反應(yīng)，而無需為設(shè)置每個值而重新加載調(diào)試。 用戶還可以打開程序空間窗口、內(nèi)部數(shù)據(jù)窗口、外部數(shù)據(jù)窗口進(jìn)行數(shù)據(jù)塊觀察。用戶程序在單步或斷點停下時，將更新變量的取值。 LCA51 軟件提供了以下幾種方法對變量進(jìn)行查看。如果用戶按熱鍵 F4，調(diào)試程序繼續(xù)執(zhí)行程序代碼，直到它到達(dá)光標(biāo)行處或調(diào)試程序遇到另一個斷點。 注意：如果用戶調(diào)試高級語言，因為系統(tǒng)要占用 2 個斷點，所以可設(shè)置的斷點數(shù)為最大斷點個數(shù)減 2。如果是調(diào)用 一函數(shù)，運(yùn)行完整個函數(shù)并停止在函數(shù)返回處。但是，如果調(diào)用一函數(shù)，則進(jìn)入函數(shù)中，再執(zhí)行函數(shù)的第一條源語句行前停止。跟蹤應(yīng)用程序使用戶能夠在運(yùn)行應(yīng)用程序時，看到 PC 指針在應(yīng)用源代碼程序中的確切位置， LCA51 提供以下方法對程序的執(zhí)行進(jìn)行跟蹤。 調(diào)試主要方法和技巧： 通常一個調(diào)試程序應(yīng)該具備至少四種性能：跟蹤、斷點、查看變量、更改數(shù)值。用戶可同時打開多個窗體編輯、調(diào)試、變量觀察 .用戶可在線對原文件直接編輯、編譯、連接、加載和調(diào)試，軟件支持編譯錯誤源文件定位。用戶可自定義各種語言的關(guān)鍵詞 .軟件完全支持源語句級在線調(diào)試。 LCA51 軟件全面支持匯編語言， C51 語言， PL/M51 語言的編譯 /連接、調(diào)試。 軟件調(diào)試 單片機(jī)程序調(diào)試思路 ： 單片機(jī)部分調(diào)試工作的完成主要應(yīng)用 LCA51 軟件來完成，這一部分工作首先將轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)中的各個模塊 —— 計算程序中的除法程序、雙字節(jié)的二 十進(jìn)制數(shù)制轉(zhuǎn)換程序，壓縮 BCD 碼十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為非壓縮 BCD 碼的程序以及顯示部分程 序調(diào)試好，不斷調(diào)試，不斷修改直到正確為止。 發(fā)送部分硬件電路調(diào)試：這一部分電路硬件調(diào)試主要完成任務(wù)是使得通過 HIN232CPE電平轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換前后的電平關(guān)系。只需要接仿真機(jī)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。電路上電檢查 7407是否接上電源和地讓其正常工作。 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。 單片機(jī)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(jī)的電源以及地是否接好，以及其他的一些管腳的接法。 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。 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(jī)硬件電路分別進(jìn)行調(diào)試。 0R R R6 16R7 2*（ R4R5R6） +C R4R5R6（十進(jìn)制運(yùn)算） 返 回 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 28 雙字節(jié)整數(shù)拆分程序流程圖如圖 55 圖 5－ 5 雙字節(jié)整數(shù)拆分程序流程圖 顯示程序流程圖如圖 56所示： 程序設(shè)計 根據(jù)以上設(shè)計思路和各個模塊的流程圖即可編寫出本次畢業(yè)設(shè)計的程序，注意其中各個模塊間的參數(shù)傳遞以及堆棧指針等問題，程序設(shè)計的任務(wù)即可完成，寫出初始的程序，再進(jìn)行上機(jī)調(diào)試，這些我們將具體在下章中加以詳細(xì)敘述。在程序設(shè)計中 ，在AT89C51RAM 存貯器中的四個顯示緩沖器單元 30H－ 34H，分別存放著由計算出來的轉(zhuǎn)速的 BCD 碼進(jìn)行拆分后的非壓縮 BCD 碼數(shù)據(jù)， AT89C51 的 P1口掃描輸出總是只有一位為低電平、其它位為高電平， AT89C51 的 P0口相應(yīng)位的顯示數(shù)據(jù)的段數(shù)據(jù)，使該位顯示出一個字符，其它們?yōu)榘?，依次地改?P1口輸出為低高的位， P0 口輸出對應(yīng)的段數(shù)據(jù)， 5位 LED 顯示器就顯示出由緩沖器中顯示數(shù)據(jù)所確定的字符。 讀取定時值 調(diào)用除法程序 返 回 除 法 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 26 Y N 圖 5－ 3 除法程序流程圖 按照數(shù)制轉(zhuǎn)換方法可以畫出流程圖。 二 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換程序 計算程序計算出來的數(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)到計算機(jī)，計算機(jī)可識別二進(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。 單片機(jī)轉(zhuǎn)速計算程序 由于本次設(shè)計的系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能是將霍爾傳感器的信號送到單片機(jī)的外部中斷口，再對周期方波進(jìn)行內(nèi)部計數(shù)，調(diào)用計算程 序把轉(zhuǎn)速測出來。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)商為兩字節(jié)（最高轉(zhuǎn)速36000r/min 足夠）的程序。 下面我們將介紹除數(shù)是如何獲得的： 單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測量完成，定時器 T0 作為內(nèi)部定時器，外部中斷來的時候讀取 TH0， TL0，并同時清零 TH0、 TL0，使定時器再次循環(huán)計內(nèi)部脈沖。 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 23 單片機(jī)轉(zhuǎn)速程序設(shè)計思路及過程 單片機(jī)測量轉(zhuǎn)速可以分為若干模塊，然后在主程序中調(diào)用各個模塊， 流程圖如下圖所示。以及軟件設(shè)計的過程。 HIN232CPE 芯片引腳排列和外部元件連接線路如圖 4－ 11 所示。 HIN232CPE 能將 RS232C 電平轉(zhuǎn)換成 TTL 電平，也能將 TTL 電平轉(zhuǎn)換成 RS232C 電平，只需單 +5V 供電，由內(nèi)部升高電路產(chǎn)生 10V～ +12V。 電氣特性： EIARS232C 對電器特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了規(guī)定； 在 TxD 和 RxD 上：邏輯 1(MARK) =3V～ 15V 邏輯 0(SPACE)=+3～＋ 15V 在 RTS、 CTS、 DSR、 DTR 和 DCD 等控制線上： 信號有效（接通， ON 狀態(tài)，正電壓）＝ +3V～ +15V 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 20 信號無效（斷開， OFF 狀態(tài)，負(fù)電壓）＝ 3V～ 15V RS232 連接器 DB9 DB9是 RS232 信號線的連接器，其連接器的機(jī)械特性見圖 (4－ 9)，表 41 所示 RS232 信號線名稱、符號以及對應(yīng)在 DB9上的針腳號。 RS232C 最大傳輸距離為 15m，最高傳輸速率約 20kbps，信號的邏輯0 電平為 +3V～ +15V。 該必發(fā)器的數(shù)據(jù)傳輸速率最好設(shè)在 9600b/s 為宜，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。本次所采用的是 HIN232CP，我們要對其外圍電路進(jìn)行設(shè)計，下面我們將詳細(xì)的敘述。 電參數(shù)： 參數(shù) 符號 測試條件 量值 單位 最小 典型 最大 電源電壓 VCC