【正文】 計 根據(jù) 單片機(jī) 各個引腳的 具體功能，再 Protel DXP 軟件 中進(jìn)行電路圖的設(shè)計，然后 在 Keil uVision4 軟件中對照著電路原理圖進(jìn)行編程。 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計及實(shí)現(xiàn) 13 時鐘電路 時鐘電路是 單片 機(jī) 的 核心器件 ， 和單片機(jī)有關(guān)的一切工作都嚴(yán)格按照時鐘電路所產(chǎn)生的時序脈沖執(zhí)行。 AT89S52 型 單片機(jī) 內(nèi)有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳 XTAL XTAL2 分別 是此 反相放大器 的 輸入 端 和輸出端 。具體的電路連接 如圖 310 所示。 由 實(shí)驗(yàn)得知 晶體振蕩頻率越高，則 單片機(jī) 的時鐘頻率也越高，單片機(jī)的 執(zhí)行 程序的 速度也就快。 綜合也上特點(diǎn)，本次系統(tǒng)的單片機(jī)使用振蕩頻率為 12MHZ 的石英晶體。 AT89S52 單片機(jī)有一個復(fù)位引腳 RST，當(dāng) RST 引腳上出現(xiàn) 兩個 機(jī)器周期 (即 二十四個 個時鐘周期 )以上的高電平， 單片機(jī)開始 復(fù)位，只要 RST 保持高電平， AT89S52單片機(jī)就能實(shí)現(xiàn) 復(fù)位。 在 RST轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計及實(shí)現(xiàn) 14 引腳 變?yōu)榈碗娖胶螅?AT89S52 單片機(jī) 退出復(fù)位 狀態(tài) ， AT89S52 單片 機(jī) 從初始狀態(tài)開始工作。 由實(shí)驗(yàn)可知 當(dāng) 單片機(jī)的復(fù)位 引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上的高電平時，單片機(jī) 就能夠?qū)崿F(xiàn) 復(fù)位。 單片機(jī)的 復(fù)位操作 可以分為兩種即 上電 自動 復(fù)位 和 按鍵手動復(fù)位 。 此時，在選用電容的參數(shù)時應(yīng)保證電源的上升時間小于 1ms， 這樣當(dāng)單片機(jī)上 電啟動時就能夠?qū)崿F(xiàn)自動復(fù)位 ，使其在設(shè)定的初始狀態(tài)開始工作 。 按鍵電平復(fù)位 的實(shí)現(xiàn) 是將 單片機(jī)的 復(fù)位端經(jīng)電阻與 正 5V 的 電源接通 ，具體的電路設(shè)計如圖 311 所示。 本系統(tǒng)采用的是按鍵電平復(fù)位 ，這種復(fù)位方式能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的上電自動復(fù)位 。 圖 311 按鍵手動復(fù)位 顯示電路 液晶 顯示器工作原理 本系統(tǒng)的顯示模塊采用點(diǎn)陣字符型液晶模塊 LCD1602， 它 能夠顯示 2 行每行 16個字符 ，液晶顯示器 LCD1602 的顯示原理是當(dāng)加在液晶的電壓值發(fā)生改變時，光線轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計及實(shí)現(xiàn) 15 的傳輸方向就會發(fā)生相應(yīng)改變。這樣的顯示電路在以后的系統(tǒng)擴(kuò)展時會非常方便，顯示的內(nèi)容也很豐富 和 八 段 LED 顯示器相比有著十分明顯的優(yōu)勢。 振蕩電路 和 重值電路 包含在 LCD1602 的內(nèi)部 。 字符發(fā)生器 中含有 有 160 個 5 7 的點(diǎn)陣字型。 二、 本系統(tǒng)中 LCD1602 字符型液晶顯示的主要引腳功能 引腳 1： VSS 為地電源。 引腳 3：液晶顯示器 的 對比度調(diào)整端， 當(dāng) 接 5V 的 正電源時對比度最 低 ， 反過來接地時對比度最高 。 引腳 4：寄存器 的 選擇 端口 ， 當(dāng)此引腳為 高電平時選 用的是 數(shù)據(jù)寄存器 ，反之低電平時選 用的是 指令寄存器。 引腳 6： LCD 的 使能端， 只有 當(dāng) 引腳 6 的電平由高到低跳變時 ，液晶 顯示器才能開始 執(zhí)行命令。 引腳 15： 背光顯示器 的 正極。 LCD1602 液晶 顯示 模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令 。 對于本次的系統(tǒng)設(shè)計，對LCD1602 的控制信號 R/W、 RS、 E 的操作都必須嚴(yán)格按照 LCD1602 讀寫操作時序 進(jìn)行。 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計及實(shí)現(xiàn) 16 用單片機(jī)來控制液晶顯示器 LCD 模塊，方法十分簡單。所有對指令寄存器或數(shù)據(jù)寄存器的 操作都 需 要 檢查 液晶顯示器LCD1602 內(nèi)部 的判忙標(biāo)志 BF，通過該標(biāo)志可以來判斷 LCD 內(nèi)部是否正在工作， LCD內(nèi)部工作時不允許接收任何指令。模擬口線方式連接時，單片機(jī)的 I/O 口直接和 LCD1602 的控制端 R/ 、 RS、 E 分別相連，無寫 、讀 控制信號。鑒于模擬口線的連線方便簡潔。與單片機(jī)的連線如圖 312。 定 時器T0 工作于方式 為 1 并 設(shè)定 為定時模式 。電 動 機(jī)通過 轉(zhuǎn)動軸 帶 動銅質(zhì)的支架 旋 轉(zhuǎn) ，霍爾傳感器 跟隨 銅質(zhì)支架上的圓柱形永久小磁鐵 就能夠 得一系列 的 脈沖信號。 設(shè) 定時器 T0 完成 20 次溢出中斷的時 間為 T， 用 20 次溢出中斷的時 間 除以測得的 霍爾 脈沖數(shù)， 然后送給 AT89S52 單片機(jī)進(jìn)行 處理 ， 這樣就可以計算出電動機(jī)的 實(shí)際 轉(zhuǎn)速 。 n=60T ) （ 41） 其中：電 動 機(jī) 的 轉(zhuǎn)速 為 n， 定時器 T0 的 中斷次數(shù) 為 a， AT89S52 單片機(jī)的 外部中斷在 1s 時間內(nèi)測得的脈沖數(shù) 為 m， T 為定時器 T0 的 定時間。 本次 系統(tǒng) 主函數(shù)程序 設(shè)計流程如圖 41， 首先應(yīng) 對 單片機(jī) 內(nèi)部定時器、外部中斷 INT0 等單元進(jìn)行初始化設(shè)定，并開中斷。 主函數(shù)的編寫時應(yīng)注意 把調(diào)用顯示函數(shù)放在程序的無限循環(huán)部分，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)對對液晶 顯示器 LCD1602 的循環(huán)掃描。 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計及實(shí)現(xiàn) 18 圖 41 系統(tǒng) 主函數(shù)程序 設(shè)計流程 單片機(jī) 外部中斷 和 定時器子 程序 本系統(tǒng)采用 AT89S52 單片機(jī) 外部中斷 INT0 的目的是對外部的霍爾脈沖進(jìn)行計數(shù)。中斷到來時電動機(jī)的圈數(shù)變量值開始加 1，并和內(nèi)部定時器配合實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對電動機(jī)的圈數(shù)的實(shí)時處理并送給 LCD 顯示 。 開始 初始化 顯示數(shù)據(jù) 開中斷 等待中斷 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計及實(shí)現(xiàn) 19 圖 42 外部中斷 子程序 流程圖 定時器 T0 字程序流程如圖 42， 本次系統(tǒng)設(shè)計采用了 AT89C52 單片機(jī)內(nèi)部的 T0定時器，工作在方式 1。 每次執(zhí)行完后需要讓電動機(jī)的圈數(shù)變量值清零，這樣才能在 LCD1602 實(shí)時的現(xiàn)實(shí)電動機(jī)每秒的轉(zhuǎn)速。 返回 關(guān) 外部中斷 計數(shù)器 +1 初始化計數(shù)器 開 外部中斷 轉(zhuǎn)圈計數(shù)器 +1 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計及實(shí)現(xiàn) 20 圖 42 內(nèi)部定時器 T0 字程序流程圖 顯示子程序 液晶顯示器 LCD1602 的 顯示子程序 如圖 43,由于 LCD1602 液晶顯示模塊的內(nèi)部可以看成兩組寄存器，一個為指令寄存器，一個為數(shù)據(jù)寄存器 。 寫指令子程序和寫數(shù)據(jù)子程序可對照LCD1602 的技術(shù)手冊進(jìn)行編程， 所有對指令寄存器或數(shù)據(jù)寄存器的存取均需檢查LCD 內(nèi)部的忙碌標(biāo)志 BF。當(dāng)DB7 位 0 時，才可以寫入指令寄存器或數(shù)據(jù)寄存器。 重新裝入計數(shù)值 關(guān) T0 中斷 關(guān) T0 中斷 轉(zhuǎn)圈數(shù)賦值給數(shù)據(jù)處理 LCD 顯示 開 T0 中斷 計時次數(shù) +1 判斷是否為 20 次 20 次為一秒 是 否 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計及實(shí)現(xiàn) 21 圖 43 LCD1602 顯示子程序 流程圖 LCD1602 顯示子程序 向 LCD1602 寫命令 向 LCD1602 寫數(shù)據(jù) 結(jié)束顯示 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計及實(shí)現(xiàn) 22 5 硬件 調(diào)試 及 軟件仿真 硬件調(diào)試 第一步， 在系統(tǒng)上電之前 ， 檢測電路中是否存在斷路或者短路情況等 。 用這種方法逐一檢測電路中各個焊盤間的斷路或斷路情況。 在 單層 PCB 板上沒法連接的線路， 應(yīng)嚴(yán)格 對照著原理圖要用短接線 逐一 連 好， 并 利用 數(shù)字 萬用表 逐個 的 測量。 第二步， 用數(shù)字萬用表逐個 檢測 直到 電路中 不 存在斷路或者短路情況 ， 就可以 對單片機(jī) 進(jìn)行上電 調(diào)試了。旋轉(zhuǎn)電位器調(diào)節(jié)小電機(jī)的轉(zhuǎn)速，觀察 液晶顯示器 LCD1602 的顯示情況并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 重點(diǎn)用數(shù)字萬用表測量方向器 74LS04和霍爾傳感器 的輸入和輸出 端 電壓，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。單片機(jī)通電后能否正常工作等問題。 由于 LCD 的數(shù)據(jù)傳送口接單片機(jī) 的 P0 口，此時應(yīng)接上拉電阻，這一點(diǎn)是需要注意的。 在硬件調(diào)試時，由于電動機(jī)的用電量很大導(dǎo)致液晶顯示器的顯示不穩(wěn)定，固本次的設(shè)計采用雙電源分別對電動機(jī)和顯示處理模塊供電。本次設(shè)中，共進(jìn)行了三次的 PCB 印制。第二次印制是沒有按照器件封裝的實(shí)際大小同比例的印制，以后的印制時可以帶上器件進(jìn)行對比，這樣出錯的概率就小多了。另外本次系統(tǒng)中，增加了對小電動機(jī)的調(diào)速器件。本系統(tǒng)的實(shí)物如圖 51。 由于這次的軟件設(shè)計是模塊化的設(shè)計，這為程序的調(diào)試帶來很大的方便。 首先利用 Proteus 電路仿真軟件對電路原理圖進(jìn)行方 真， Proteus 電路仿真軟件能本系統(tǒng)的硬件電路和軟件程序部分同時仿真調(diào)試。再次，在確保電路中不存在斷路或短路情況后，開始上電調(diào)試就需要上電后的綜合調(diào)試了。 軟件的仿真如圖 52。 也 明白了印制電路板的整個流程， 動手操作了印制電路板的軟件和相關(guān)的電氣設(shè)備。 由于這次小電機(jī)的 電源為 +5V， 測得電動機(jī)轉(zhuǎn)速的上限為 每秒 100 轉(zhuǎn)左右。 用數(shù)字萬用表測得霍爾傳感器和 74LS04 反相器的輸出端電壓為 4V 左右。 本系統(tǒng)的穩(wěn)定度和精確度仍有很大的提升空間 。 對本系統(tǒng)稍加修改就能實(shí)現(xiàn)對自行車轉(zhuǎn)速的測量并能測出里程 ，此時需要先用直尺測出自行車車輪的半徑 。 這次的畢業(yè)設(shè)計仍有很大的提升空間， 尤其是在軟件的設(shè)計部分。 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計及實(shí)現(xiàn) 26 致 謝 這次對電動機(jī)轉(zhuǎn)速的測量的 畢業(yè)設(shè)計 ， 讓我對自己所謂的學(xué)業(yè)有了更深的認(rèn)識。 整個的畢業(yè)設(shè)計讓我對自己大學(xué)年所學(xué)知識有了系統(tǒng) 的 歸納總結(jié)和應(yīng)用，同時也做 出了實(shí)物。 信心是我們做事的前提，在我們擁有專業(yè)的知識后，整個系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試要求我們要有信心和耐心，這樣自己就能夠很好的完成設(shè)計。 這其實(shí)也是 一個再學(xué)習(xí)的過程， 對自己有了更好的鍛煉，培養(yǎng)了自己主動 思考、 篩選有用信息、 動手解決問題的能力。同時也要感謝我的室友和同學(xué) 們 的幫忙，他們給我提供了很好的設(shè)計軟件、設(shè)計方法和設(shè)計技巧。馬上就要畢業(yè)了，自己也很快就要工作了，自己也對自己有了更加清晰的定位，在這里再次深深的感謝我的父母， 我的母校，我的老師，我的同學(xué)朋友們 ，很慶幸在我成長的道路上有他們 的 陪伴！ 在這里深深的為我自己祝福，相信自己的選擇，也是時候回報父母和