【正文】 3 . 0 / R X DR S T / V P DP 3 . 6 / W RP 3 . 5 / T 1P 3 . 4 / T 0P 3 . 3 / I N T 1P 3 . 2 / I N T 0P 3 . 0 / T X DG N DX T A L 2P 3 . 7 / R DP 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 7P 2 . 6V C CP 0 . 7P S E NP 0 . 6P 0 . 5P 0 . 4P 0 . 3P 0 . 2P 0 . 13 0 p F3 0 p F11.0592MHZ+R1 0 KC10uFV C CV C CSTC89C51RC 圖 最小系統(tǒng)原理圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 47 頁 1. 時(shí)鐘電路 在本次設(shè)計(jì)中用的是 內(nèi)部時(shí)鐘 方式 ，其 電路圖 如圖 ，在 單片機(jī)的 18和 19管腳 上 外接 一個(gè) 晶振 ， 晶振 選擇的是 ，然后兩個(gè)管腳再分別接 C1和 C2兩個(gè)電容，設(shè)計(jì)中的 C1和 C2值都為 30pF。 本設(shè)計(jì)用的 是 按鍵手動(dòng)復(fù)位 ， 只要按鍵按下， 單片機(jī)的 RST引腳就會(huì) 電源 Vcc接通 ，然后單片機(jī)就進(jìn)行復(fù)位操作 。 9+R10KC10uFV CC 圖 51單片機(jī) 復(fù)位電路 單片機(jī)的 定時(shí)器 定時(shí)器使用時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖由單片機(jī)內(nèi)部振蕩器提供，計(jì)數(shù)頻率為 fOSC /12,每個(gè)機(jī)器周期加 1 。 在初始化過程中，要設(shè)置定時(shí)或計(jì)數(shù)的初始值，這時(shí)需要進(jìn)行一點(diǎn)運(yùn)算 ， 要從最大 計(jì)數(shù)值減去計(jì)數(shù)模值所得才是應(yīng)當(dāng)設(shè)置的計(jì)數(shù)初始值。 外部中斷 在使用時(shí) [25]， 以下 幾點(diǎn) 需要特別的注意 ： 1． 電平觸發(fā)方式， 中斷請求 不被 中斷標(biāo)志寄存器鎖存。因此當(dāng) 單片機(jī) 正在執(zhí)行同級 或更高級的 中斷期間，產(chǎn)生的外部中斷源如果在該中斷執(zhí)行完畢之前撤銷了 [25]， 就是 說如果 外部中斷 由 低電平 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 47 頁 跳為 高電平 ， 就 得不到響應(yīng)， 跟 沒發(fā)生一樣 [25]。 2． 邊沿觸發(fā)方式， 中斷請求 會(huì)被 中斷標(biāo)志寄存器鎖存。因此當(dāng) CPU正在執(zhí)行中斷時(shí)， 如果 產(chǎn)生外部中斷 就 會(huì) 被記錄在中斷標(biāo)志寄存器 中 ，當(dāng) 中斷退出后，將被響應(yīng)執(zhí)行。 3． 可以手 動(dòng) 清除 中斷標(biāo)志。就如同沒有發(fā)生一樣。 霍爾器件作為一種轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的傳感器，它 們高穩(wěn)定性、方便使用 、價(jià)格便宜 優(yōu)點(diǎn) ， 因此， 廣泛應(yīng)用于 在測量 、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)等 許多 領(lǐng)域 [9]。 由于 磁場由磁鋼 在 運(yùn)動(dòng)時(shí)候產(chǎn)生，所以霍爾元件 和磁 鋼需要配對使用。 電機(jī) 轉(zhuǎn)速測量 測量 電機(jī)轉(zhuǎn)速 方法 有 很多種 ， 僅 根據(jù)脈沖計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量的方法 就可 分為 M法 (測頻法 )、T法 (測周期法 )還有 MPT法 (頻率周期法 )， 本 設(shè)計(jì) 采用了 M法 (測頻法 )[20] ，就是 利用 霍爾 元件 采集 脈沖 信號(hào) ，然后 發(fā) 送給單片機(jī) ， 經(jīng)過處理后實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)精確測量 [13]。 具體 實(shí)現(xiàn)方法 ： 將一塊永久磁鋼固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)盤邊沿，轉(zhuǎn)盤隨 著 轉(zhuǎn)軸 旋轉(zhuǎn)，磁鋼也 跟著同步旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)盤 旁邊安裝一個(gè)霍爾器件， 要與磁鋼平齊 ，當(dāng) 轉(zhuǎn)盤隨 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)， 磁鋼就會(huì)產(chǎn)生磁場 ， 受 到 磁鋼所產(chǎn)生的磁場的影響，霍爾 元件 就會(huì) 輸出脈沖信號(hào)， 信號(hào) 的 頻率和轉(zhuǎn)速成正比 [26]。根據(jù)式 ()就可計(jì)算出 電機(jī)的 轉(zhuǎn)速 ， 其中 霍爾元件的管腳及 應(yīng)用時(shí)的 管腳接線如下圖 ： 霍 爾 元 件1 2 3GNDOUTVCC霍爾元件GND+ 5 V+ 5 VOUT 圖 霍爾片管腳 及 管腳接線 顯示 部分 由于本次設(shè)計(jì) 中所測的速度是需要顯示 多位數(shù)字， 為了減少 I/O 口 的占用 ,并且要使電路簡單， LCD1602符合條件，使用也比較方便，所以選用液晶顯示 。 表 LCD1602 指令集 序號(hào) 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N P * * 7 置字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址 8 置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 藍(lán)牙模塊 藍(lán)牙串口模塊主要包含 HC03 、 HC04 、 HC05 、 HC06， 藍(lán)牙串口模塊用于把串口轉(zhuǎn)換為藍(lán)牙 ， 這種模塊工作時(shí)候 分為主機(jī)和從機(jī) ， 本次設(shè)計(jì) 利 用的是 HC05， 即用奇數(shù)命名的 ， 所以可以自己通過 AT指令修改模塊 ，然后兩個(gè)單片機(jī)分別接一個(gè) 藍(lán)牙主機(jī)和一個(gè)從機(jī) ，兩個(gè)單片機(jī)之間就可以通過藍(lán)牙串口模塊串口通信 [17]。 HC05 藍(lán)牙串口模塊具有 命令響應(yīng)和自動(dòng)連接 兩種工作模式 。自動(dòng)連接工作模式， 就是藍(lán)牙模塊會(huì) 根據(jù) 之前 已經(jīng) 設(shè)定的方式連接 進(jìn)行 數(shù)據(jù)傳輸；當(dāng)模塊處于命令響應(yīng)工作模式時(shí)能執(zhí)行下述所有 AT 命令，用戶可向模塊發(fā)送各種 AT 指令，為模塊設(shè)定控制參數(shù)或發(fā)布控制命令 ， 通過控制模塊外部引腳（ PIO11）輸入電平，可以實(shí)現(xiàn)模塊工作狀態(tài)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 實(shí)物圖 如下圖 。 修改主從指令 AT+ROLE=0 這是設(shè)置模塊為從機(jī)模式，默認(rèn)出廠就是從機(jī)模式 AT+ROLE=1 修改模塊為主機(jī)模式。 AT+CMODE=0 該指令設(shè)置模塊為指定地址配對，如果先設(shè)置模塊為任意地址，然后 配對，接下去使用該指令，則模塊會(huì)記憶最后一次配對的地址，下次上電會(huì)一直搜索該地址的模塊，直到搜索到為止。 配對 將 藍(lán)牙 串口模塊 與 單片機(jī) 進(jìn)行 通信使用之前 ， 最重要的就是兩個(gè)模塊間主從機(jī)的配對 ， 只要將兩個(gè)模塊在 PC上主從配對好了 ，以后使用一上電就能自動(dòng)配對，進(jìn)行串口通信。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁 共 47 頁 圖 測試軟件窗口界面 圖 主機(jī) 藍(lán)牙所有信息 主機(jī) 參數(shù) 設(shè)置好之后，設(shè)置從機(jī) 參數(shù)（此時(shí)主機(jī)藍(lán)牙還與 PC連接 ） ，與剛才連接方式一樣，獲取到從機(jī)藍(lán)牙的所有信息如圖 。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁 共 47 頁 圖 從機(jī) 藍(lán)牙所有信 息 兩個(gè)藍(lán)牙配對好之后 ， 為了提高可靠性利用 串口助手進(jìn)行 串口通信 測試 ， 檢驗(yàn) 兩個(gè)藍(lán)牙之間是否能成功的進(jìn)行 數(shù)據(jù) 傳輸 ，打開 兩個(gè)串口助手的串口，分別連接上兩個(gè)藍(lán)牙模塊所對應(yīng)的 串口，進(jìn)行連個(gè)藍(lán)牙模塊之間收發(fā)功能的檢測。 圖 藍(lán)牙 串口通信測試 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 共 47 頁 制程序設(shè)計(jì) 思路說明： 設(shè)計(jì)中 89C51單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的核心控制部件，主機(jī)部分在對系統(tǒng)初始話后，單片機(jī)控制測速電路 進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)速的 檢測 ，然后將所測速度送給單片機(jī) ，單片機(jī)在接收到該信號(hào)后將數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)速 (單位是轉(zhuǎn) /秒 ) ，通過藍(lán)牙模塊發(fā)送給從機(jī)部分， 并顯示在 主機(jī)部分的 LCD1602上 。 CPU將該值數(shù)據(jù)處理后，在 LCD 液晶顯示器上顯示出來 [9]。定時(shí)器 T0工作于定時(shí)方式，工作于方式 1。 當(dāng)直流電機(jī)通過傳動(dòng)部分帶圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，霍爾傳感器根據(jù)圓盤上得磁片獲得一系列脈沖信號(hào)。定時(shí)器 T0完成 100次溢出中斷的時(shí)間 T除以測得的脈沖數(shù) m，經(jīng)過單位換算，就可以算得直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度 [21]。 TL0=0。 //計(jì)時(shí)變量清零 TT1=0。 //打開定時(shí)器，開始計(jì)時(shí) p=0。 } else //第二次檢測到信號(hào)時(shí) { p=0。 TR0=0。 //計(jì)算兩次信號(hào)的時(shí)間差。 TL0=0。 TT1=0。 //將 數(shù)據(jù)加一起 T_num++。 //次數(shù)清零 RPM=sum/50。 //計(jì)算完后總數(shù)清零 } } } （ 2）主機(jī)定時(shí)器中斷 轉(zhuǎn)速測量完成時(shí) ， T0作為內(nèi)部定時(shí)器， 有外部中斷時(shí)就 讀取 TH0， TL0，并清零，使定時(shí) 器再次循環(huán)計(jì)內(nèi)部脈沖 ,此外，對于低速情況下，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) ,三字節(jié)組成除數(shù)，上面的常數(shù)為四字節(jié)，所以計(jì)算程序?qū)嶋H上就是調(diào)用一個(gè)四字節(jié)除三字節(jié)商為兩字節(jié)的程序 [28]。 流程圖如下圖 。 下面為主機(jī)部分的藍(lán)牙串口程序 ： void Com_Init(void) { ET1=0。 TMOD = 0x20。 SCON = 0x50。 //設(shè)置波特率 9600 TL1 = 0xFd。 //啟動(dòng)定時(shí)器 1 } 從機(jī)設(shè)計(jì)中 同樣 也是由 STC89C51 單片機(jī)作為 從機(jī) 系統(tǒng)的 控制核心 ， 從機(jī)部分 上電后從機(jī)藍(lán)牙模塊開始與主機(jī)藍(lán)牙進(jìn)行配對，從 機(jī)部分在對系統(tǒng)初始話后， 開啟串口中斷， 藍(lán)牙 接收數(shù)據(jù)，在接受完一組完整的數(shù)組，即一個(gè)速度值，然后 顯示在 LCD1602上 完成時(shí)時(shí)速度監(jiān)測。在方案確定的 基礎(chǔ)選擇需要的硬件：霍爾元件 A44E， 核心芯片 89C5 顯示 部分 用 LCD160 藍(lán)牙串口 模塊 HC05，以及必要的 電阻、 電容 等 ，連線時(shí)通過查找單片機(jī)和芯片的管腳圖用導(dǎo)線進(jìn)行連接，為了保證連線的正確性，連線時(shí)先連單個(gè)模塊，在確定單個(gè)模塊能正常工作后，再把各個(gè)模塊連接在一起進(jìn)行整體調(diào)試。其次放置各元件 ， 按 設(shè)計(jì)的主機(jī)電路 將各 元件安置好并焊接 ， 先放 焊接 置核心元件 的插槽 ，再 焊接 其他元 件， 嚴(yán)格按照先后 順序 ， 就可 降低焊接錯(cuò)誤率。 給直流電機(jī) 通上電后 ，主機(jī) LCD1602顯示 電機(jī)轉(zhuǎn)速為一固定值 ，關(guān)閉電源檢查電路的連接，發(fā)現(xiàn) 霍爾元件 有虛焊，致使電路不通，在從新焊接檢查沒有虛焊時(shí)接 通電源， 電機(jī)轉(zhuǎn)速就能正常檢測 了。這種方法十分的方便，大大節(jié)省了轉(zhuǎn)換部分的時(shí)間。在修改代碼至無錯(cuò)后，代碼的調(diào)試我主要采用的是分段測試，功能一個(gè)一個(gè)的測試和實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)主芯片采用的是 STC89C51，因此選定該型號(hào) ， 如圖 。 圖 HEX 文件生成 運(yùn)行的第一步，點(diǎn)擊運(yùn)行程序 ， 確認(rèn)運(yùn)行程序無誤，即沒有錯(cuò)誤和警告 ， 如圖 所示 。 圖 已生成 HEX 文件 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 共 47 頁 對 代碼進(jìn)行一句一句調(diào)試 ， 如圖 。 在進(jìn)行主機(jī)部分和從機(jī)部分通過藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候，問題比較大，雖然在 PC上已經(jīng)將兩個(gè) 藍(lán)牙 模塊已經(jīng)配對好，但是進(jìn)行 數(shù)據(jù)傳輸 的時(shí)候出現(xiàn)比較嚴(yán)重的問題 ，因?yàn)椴磺宄侵鳈C(jī)部分藍(lán)牙沒將轉(zhuǎn)速發(fā)送出去，還事從 機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)從機(jī)不能接收到， 于是 在這部分花了很多時(shí)間來解決問題，走了很多彎路。 第二次錯(cuò)誤 檢查 ， 檢查是否藍(lán)牙壞了， 去掉主機(jī)部分的藍(lán)牙模塊 ， 用導(dǎo)線將 主機(jī)部分單片機(jī)的 TXD、 RXD通過串口與 PC連接，同樣用串口助手觀察是否有數(shù)據(jù)傳輸，串口助手上面只能不斷的顯示亂碼，此時(shí)有數(shù)據(jù)傳輸，但是數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的，此時(shí)能確定程序有問題，但不確定藍(lán)牙是否功能正常。 第四次錯(cuò)誤檢查 ， 對主機(jī)部分上的錯(cuò)誤進(jìn)行主要檢查 ， 重點(diǎn)放在的程序修改上面 ， 主機(jī)部分的程序分為初始化程序 ， 中斷程序 ， 延時(shí)程序 ， 顯示程序 ， 測速程序