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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)題目:設(shè)計(jì)題目: 基于霍爾傳感器的非接觸式轉(zhuǎn)速測(cè)量基于霍爾傳感器的非接觸式轉(zhuǎn)速測(cè)量 設(shè)計(jì)作者: 專(zhuān)業(yè)班級(jí)/學(xué)號(hào): 汽車(chē)電子技術(shù) 合作者 1: 專(zhuān)業(yè)班級(jí)/學(xué)號(hào): 合作者 2: 專(zhuān)業(yè)班級(jí)/學(xué)號(hào): 指導(dǎo)教師: 鄭老師 設(shè)計(jì)時(shí)間: 2011-4-21 基于霍爾傳感器的基于霍爾傳感器的 電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 摘摘要要 電動(dòng)機(jī)作為機(jī)械化、電氣化和自動(dòng)化的原動(dòng)機(jī),廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建 設(shè)、科學(xué)技術(shù)研究和人民物質(zhì)文明生活的各個(gè)領(lǐng)域。電機(jī)是生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用十分廣泛的 裝置,對(duì)其轉(zhuǎn)速進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量就顯得十分必要。 本文介紹了霍爾傳感器測(cè)速的
2、原理,設(shè)計(jì)了基于單片機(jī) STC12C5A60S2 的直流電機(jī)轉(zhuǎn) 速測(cè)量系統(tǒng)。完成了電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)、霍爾傳感器測(cè)量電路的設(shè)計(jì)、 顯示電路的設(shè)計(jì)。測(cè)量轉(zhuǎn)速的霍爾傳感器和機(jī)軸同軸連接,機(jī)軸每轉(zhuǎn)一周,產(chǎn)生一定量 的脈沖個(gè)數(shù),由霍爾器件電路部分輸出幅度為 5V 的脈沖??刂贫〞r(shí)器計(jì)數(shù)時(shí)間,即可實(shí) 現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量。在顯示電路設(shè)計(jì)中,通過(guò) OCM12864-3 實(shí)現(xiàn)在 LCD 上直觀地顯示電 機(jī)的轉(zhuǎn)速值、傳感器的功耗。并對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的硬件電路、顯示電路進(jìn)行了調(diào)試。 與硬件配合,實(shí)現(xiàn)了顯示、警告功能。仿真實(shí)驗(yàn)表明所設(shè)計(jì)的硬件電路及軟件程序是正 確的,滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞:電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)
3、量;霍爾傳感器;單片機(jī);STC12C5A60S2;OCM12864-3 目目 錄錄 1 1 緒緒 論論.1 1 1.11.1 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù).1 1 1.1.11.1.1 題目來(lái)題目來(lái)源源.1 1 1.1.21.1.2 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)內(nèi)容容.1 1 1.1.31.1.3 相關(guān)背景相關(guān)背景.2 2 1.21.2 方案分析論證方案分析論證.2 2 1.2.11.2.1 霍爾測(cè)速模塊霍爾測(cè)速模塊論論證與選擇證與選擇.2 2 1.2.21.2.2 單片機(jī)模塊論證與選擇單片機(jī)模塊論證與選擇.2 2 1.2.31.2.3 顯示模塊論證與選擇顯示模塊論證與選擇.3 3 2 2 基于霍爾傳感器的電基于霍爾傳感器
4、的電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .3 3 2.12.1 電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì).3 3 2.1.12.1.1 總體硬件設(shè)計(jì)總體硬件設(shè)計(jì).3 3 2.1.22.1.2 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì).5 5 2.22.2 霍爾傳感器測(cè)量電路霍爾傳感器測(cè)量電路設(shè)設(shè)計(jì)計(jì).6 6 2.2.12.2.1 霍爾元件霍爾元件.6 6 2.2.22.2.2 霍爾傳感器測(cè)量原理霍爾傳感器測(cè)量原理.7 7 2.2.32.2.3 轉(zhuǎn)速測(cè)量方法轉(zhuǎn)速測(cè)量方法.8 8 2.32.3 單片機(jī)單片機(jī) STC1STC12 2C C5A60S25A60S2 .8 8 2.3.12
5、.3.1 STSTC12C5A60S2C12C5A60S2 芯片芯片 .9 9 2.3.22.3.2 定時(shí)定時(shí)器器.9 9 2.3.32.3.3 外部中斷外部中斷.1010 2.2.2.2.4 4 ADAD 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 .1111 2.42.4 顯示電路設(shè)顯示電路設(shè)計(jì)計(jì).1212 2.4.12.4.1 OCM12864OCM12864 簡(jiǎn)簡(jiǎn)介介 .1212 2.4.22.4.2 OCM12864-3OCM12864-3 的基本參數(shù)及引腳功能的基本參數(shù)及引腳功能 .1313 2.4.32.4.3 顯示模式顯示模式.1515 2.52.5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).1616 2.5.12.5.1 設(shè)
6、計(jì)思想設(shè)計(jì)思想.1616 2.5.22.5.2 總體總體軟軟件流件流程程.1616 3 3 系統(tǒng)仿系統(tǒng)仿真真和調(diào)試和調(diào)試.1919 3.13.1 ProteusProteus 軟件軟件 .1919 3.1.13.1.1 ProteusProteus 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 .1919 3.1.23.1.2 用用 ProteusProteus 繪制原理圖步驟繪制原理圖步驟.1919 3.23.2 硬件調(diào)試硬件調(diào)試.2020 3.2.13.2.1 硬件靜態(tài)調(diào)試硬件靜態(tài)調(diào)試.2020 3.2.23.2.2 虛擬仿真調(diào)試虛擬仿真調(diào)試.2121 3 3.3.3 軟件調(diào)試軟件調(diào)試.2222 3.43.4 軟硬件軟硬件聯(lián)
7、聯(lián)調(diào)調(diào).2222 4 4 結(jié)結(jié) 論論 .2424 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .2525 致致 謝謝 .2525 附錄附錄一一 主要器件列表主要器件列表 .2 27 7 附錄附錄二二 硬件實(shí)物硬件實(shí)物圖圖 .2828 附錄附錄三三 程序原程序原代代碼碼 .3 32 2 1 1 緒緒 論論 1.11.1 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù) 1.1.1 題目來(lái)源 在工程實(shí)踐中,經(jīng)常會(huì)遇到各種需要測(cè)量轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合,例如在發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、卷 揚(yáng)機(jī)、機(jī)床主軸等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的試驗(yàn)、運(yùn)轉(zhuǎn)和控制中,常需要分時(shí)或者連續(xù)測(cè)量和顯示其 轉(zhuǎn)速及瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。為了能精確地測(cè)量轉(zhuǎn)速外,還要保證測(cè)量的實(shí)時(shí)性,要求能測(cè)得瞬時(shí) 轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速測(cè)量方法分為模擬式和數(shù)字式
8、兩種,模擬式采用測(cè)速發(fā)電機(jī)為檢測(cè)元件,得 到的信號(hào)是電壓量,而數(shù)字式通常采用光電編碼器、圓光柵、霍爾元件等為檢測(cè)元件, 得到的信號(hào)是脈沖信號(hào)。隨著微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用,特別是高性能價(jià)格比的單片機(jī)的 涌現(xiàn),轉(zhuǎn)速測(cè)量普遍采用了以單片機(jī)為核心的數(shù)字法,智能化微電腦式代替了一般的機(jī) 械式或模擬量結(jié)構(gòu)。 根據(jù)學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求,設(shè)計(jì)一個(gè)功能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求、工作穩(wěn)定、以單片機(jī)為核 心的基于霍爾傳感器的電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)要求做一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng),并使用 合適的霍爾傳感器,使之具備測(cè)轉(zhuǎn)速的功能,能夠?qū)崿F(xiàn)在電機(jī)工作時(shí)轉(zhuǎn)速的測(cè)量,同時(shí) 選用合適的顯示器件,使系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)顯示功能,并在電機(jī)停止或超出測(cè)量范圍時(shí)發(fā)
9、出 警告信號(hào)。根據(jù)題目的要求,設(shè)計(jì)了以下方案并對(duì)各方案進(jìn)行了論證與分析。本設(shè)計(jì)包 括完整的硬件設(shè)計(jì)和相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。 1.1.21.1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.選定傳感器?;魻杺鞲衅骶哂徐`敏、可靠、體積小巧、無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、使用壽 命長(zhǎng)、功耗低等優(yōu)點(diǎn),綜合了電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的要求。 2.設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng),掌握單片機(jī)接口電路的設(shè)計(jì)技巧,學(xué)會(huì)利用單片機(jī)的 定時(shí)器和中斷系統(tǒng)對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行測(cè)量或計(jì)數(shù)。 3.實(shí)時(shí)測(cè)量顯示,實(shí)時(shí)測(cè)量根據(jù)脈沖計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法。要求霍爾傳感器 轉(zhuǎn)速為 60 8000r/min。 1.1.31.1.3 相關(guān)背景相關(guān)背景 在直流電機(jī)的多年實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中,機(jī)械測(cè)速
10、電機(jī)不足之處日益明顯,其主要表 現(xiàn)為直流測(cè)速電機(jī) DG 中的炭刷磨損及交流測(cè)速發(fā)電機(jī) TG 中的軸承磨損,增加了設(shè)備的 維護(hù)工作量,也隨著增加了發(fā)生故障的可能性;同時(shí)機(jī)械測(cè)速電機(jī)在更換炭刷及軸承的 檢修作業(yè)過(guò)程中,需要將直流電動(dòng)機(jī)停運(yùn),安裝過(guò)程中需要調(diào)整機(jī)械測(cè)速電機(jī)軸與主電 機(jī)軸的同軸度,延長(zhǎng)了檢修時(shí)間,影響了設(shè)備的長(zhǎng)期平穩(wěn)運(yùn)行。 隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展,一些新穎器件的不斷涌現(xiàn),原有器件的性能也隨著 逐漸改進(jìn),采用電力電子器件構(gòu)成的各種電力電子電路的應(yīng)用范圍與日俱增。因此采用 電子脈沖測(cè)速取代原直流電動(dòng)機(jī)械測(cè)速電機(jī)已具備理論基礎(chǔ),如可采用磁阻式、霍爾效 應(yīng)式、光電式等方式檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速。 經(jīng)
11、過(guò)比較分析后,決定采用自制轉(zhuǎn)盤(pán)(轉(zhuǎn)盤(pán)直徑為 50mm,半邊覆銅)和霍爾元件代 替原來(lái)的機(jī)械測(cè)速電機(jī)?;魻杺鞲衅髯鳛闇y(cè)速器件得到廣泛應(yīng)用?;魻杺鞲衅魇抢没?爾效應(yīng)實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換的一種傳感器?;魻栃?yīng)這種物理現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),雖然已有一百多年 的歷史,但是直到 20 世紀(jì) 40 年代后期,由于半導(dǎo)體工藝的不斷改進(jìn),才被人們所重視 和應(yīng)用。我國(guó)從 70 年代開(kāi)始研究霍爾器件,經(jīng)過(guò) 20 余年的研究和開(kāi)發(fā),目前已經(jīng)能生產(chǎn) 各種性能的霍爾元件,霍爾傳感器具有靈敏度高、線性度好、穩(wěn)定性高、體積小和耐高溫 等特點(diǎn)。 1.21.2 方案分析論證方案分析論證 1.2.11.2.1 霍爾測(cè)速模塊論證與選擇霍爾測(cè)速模塊論
12、證與選擇 方案一:采用型號(hào)為 A3144 的霍爾片作為霍爾測(cè)速模塊的核心,該霍爾片體積小, 安裝靈活,價(jià)格合理,可用于測(cè)速,可與普通的磁鋼片配合工作。 方案二:采用型號(hào)為 CHV-20L 的霍爾元器件作為霍爾測(cè)速模塊的核心,該霍爾器件 額定電流為 100mA,輸出電壓為 5V,電源為 1215V。體積較大,價(jià)格昂貴,功耗大。 因此選擇方案一。 1.2.21.2.2 單片機(jī)模塊論證與選擇單片機(jī)模塊論證與選擇 方案一:采用型號(hào)為 AT89S51 的單片機(jī)作為主控制器,使用霍爾傳感器進(jìn)行測(cè)量 的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)。AT89S51 是帶 8K 字節(jié)閃爍可編程擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓、 高性能 CMOS
13、8 位微處理器。它將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中,為 許多控制提供了靈活性高且價(jià)格低廉的方案。 方案二:采用單片機(jī) STC12C5A60S2 作為主控制器,使用霍爾傳感器進(jìn)行測(cè)量的 直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)。STC12C5A60S2 系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周 期(1T)的單片機(jī)。ST C12C5A60S2 作為新一代 8051 單片機(jī),具有功能強(qiáng)大、體積小、 工作穩(wěn)定、集成 AD、PWM 等特點(diǎn),適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。 由于本設(shè)計(jì)要求測(cè)量傳感器功耗,需要用 AD 功能,方案一中的 AT89S51 不具有集 成 AD,如果使用外部 AD 芯片,增加了成本因此選擇
14、方案二。 1.2.31.2.3 顯示模塊論證與選擇顯示模塊論證與選擇 方案一:采用 LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描,LED 數(shù)碼管價(jià)格適中,亮度高,顯示數(shù)字合適,但 是連接復(fù)雜,耗電流大,驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜。 方案二:采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示,點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成,對(duì) 于顯示簡(jiǎn)單文字比較適合,如果顯示數(shù)字則浪費(fèi)資源,而且價(jià)格也相對(duì)較高。 方案三:采用 LCD 液晶顯示屏,液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大,可顯示大量文字,圖形,顯 示多樣,清晰可見(jiàn),并且連接很方便 ,所以在此設(shè)計(jì)中采用了 LCD 液晶顯示屏。 因此選擇方案三。 2 2 基于霍爾傳感器的電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)基于霍爾傳感器的電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)
15、量系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2.12.1 電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 2.1.12.1.1 總體硬件設(shè)計(jì)總體硬件設(shè)計(jì) 使用單片機(jī)測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速的基本結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示。 電機(jī)霍爾傳感 器 單片機(jī) STC12C 5A60S2 電源 圖 2-1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 其測(cè)量過(guò)程是測(cè)量轉(zhuǎn)速的霍爾傳感器和電機(jī)機(jī)軸同軸連接,機(jī)軸每轉(zhuǎn)一周,產(chǎn)生一 定量的脈沖個(gè)數(shù),由霍爾器件電路輸出。經(jīng)過(guò)主 CPU 將該值數(shù)據(jù)處理后,在 LCD 液晶顯 示器上把轉(zhuǎn)速顯示出來(lái)。一旦電機(jī)停止或超速 CPU 通過(guò) LCD 液晶顯示器顯示警告信號(hào)信 號(hào)。用戶(hù)也可以選擇另一功能,即通過(guò)曲線表示電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律,此
16、時(shí)如果電機(jī)停 止或超速也會(huì)顯示警告信號(hào),但沒(méi)有顯示傳感器功耗。當(dāng)用戶(hù)不需要測(cè)量電機(jī)時(shí)可以選 擇關(guān)閉測(cè)量系統(tǒng)當(dāng)日歷使用,日歷可準(zhǔn)確計(jì)算公歷從公元 000 至公元 9999 年,并顯示于 LCD 液晶顯示器上。 1.傳感器部分 主要分為兩個(gè)部分。第一部分是利用霍爾器件將電機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)。霍爾 測(cè)速模塊由永久磁鐵和帶有霍爾元件的支架構(gòu)成。將霍爾元件固定在距齒輪外圓 1mm 的 探頭上,霍爾元件的對(duì)面粘貼小磁鋼,當(dāng)測(cè)速齒輪的轉(zhuǎn)盤(pán)上覆銅部分經(jīng)過(guò)探頭正前方時(shí), 改變了磁通密度,霍爾元件就輸出一個(gè)脈沖信號(hào)。 圖 2-2 霍爾元件 2.處理器 采用 STC12C5A60S2 單片機(jī)作為系統(tǒng)的處理器。
17、3.顯示部分 在正常情況下,通過(guò) LCD 液晶顯示器顯示當(dāng)前的轉(zhuǎn)速及傳感器功率或變化規(guī)律曲線, 當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速超出一定的范圍后,LCD 液晶顯示器顯示錯(cuò)誤。用戶(hù)關(guān)閉測(cè)量系統(tǒng)時(shí)該部分 用于日歷顯示。 2.1.22.1.2 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 實(shí)際測(cè)量時(shí),要把霍爾傳感器固定在直流測(cè)速電機(jī)的底板上,與霍爾探頭相對(duì)的電 機(jī)的軸上固定著一片磁鋼塊,電機(jī)每轉(zhuǎn)一周,霍爾傳感器便發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào),將此脈 沖信號(hào)接到開(kāi)發(fā)的多功能實(shí)驗(yàn)板上的 P3.2 和 P3.3 上,設(shè)定0 定時(shí),每次兩個(gè)脈沖間 隔時(shí)間為 t,設(shè)每分鐘轉(zhuǎn) X 轉(zhuǎn),則 X =(1 分鐘)/t 由于在虛擬仿真電路圖中,沒(méi)有電機(jī)及傳感器,所以采用
18、兩個(gè)具有時(shí)差的脈沖信號(hào) 代替,電路圖如圖 2-3 所示。 圖 2-3 總體硬件電路圖(STC12C5A60S2 無(wú)仿真庫(kù),故用 AT89C51 代替) 2.22.2 霍爾傳感器測(cè)量電路設(shè)計(jì)霍爾傳感器測(cè)量電路設(shè)計(jì) 2.2.12.2.1 霍爾元件霍爾元件 根據(jù)霍爾效應(yīng),人們用半導(dǎo)體材料制成的元件叫霍爾元件。它具有對(duì)磁場(chǎng)敏感、結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、頻率響應(yīng)寬、輸出電壓變化大和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),因此,在測(cè)量、 自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 霍爾傳感器 A3144 是 Allegro MicroSystems 公司生產(chǎn)的寬溫、開(kāi)關(guān)型霍爾效應(yīng) 傳感器,其工作溫度范圍可達(dá)-40150。它由電
19、壓調(diào)整電路、反相電源保護(hù)電路、 霍爾元件、溫度補(bǔ)償電路、微信號(hào)放大器、施密特觸發(fā)器和 OC 門(mén)輸出極構(gòu)成,通過(guò)使用 上拉電阻可以將其輸出接入 CMOS 邏輯電路。該芯片具有尺寸小、穩(wěn)定性好、靈敏度高等 特點(diǎn),有兩種封裝形式,一種是 3 腳貼片微小型封裝,后綴為“LH”;另一種是 3 腳直 插式封裝,后綴為“UA”。 A3144E 系列單極高溫霍爾效應(yīng)集成傳感器是由穩(wěn)壓電源,霍爾電壓發(fā)生器,差分 放大器,施密特觸發(fā)器和輸出放大器組成的磁敏傳感電路,其輸入為磁感應(yīng)強(qiáng)度,輸出 是一個(gè)數(shù)字電壓訊號(hào)。它是一種單磁極工作的磁敏電路,適用于矩形或者柱形磁體下工 作??蓱?yīng)用于汽車(chē)工業(yè)和軍事工程中。 霍爾傳感器
20、的外形圖和與磁場(chǎng)的作用關(guān)系如圖 2-4 所示。磁場(chǎng)由磁鋼提供,所以霍 爾傳感器和磁鋼需要配對(duì)使用。 霍爾元件和磁鋼 管腳圖 圖 2-4 霍爾傳感器的外形圖 該霍爾傳感器的接線圖如圖 2-5 所示。 圖 2-5 霍爾傳感器的接線圖 2.2.22.2.2 霍爾傳感器測(cè)量原理霍爾傳感器測(cè)量原理 測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速的第一步就是要將電機(jī)的轉(zhuǎn)速表示為單片機(jī)可以識(shí)別的脈沖信號(hào),從 而進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)?;魻柶骷鳛橐环N轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的傳感器,它有結(jié)構(gòu)牢固、體積小、 重量輕、壽命長(zhǎng)、安裝方便等優(yōu)點(diǎn),因此選用霍爾傳感器檢測(cè)脈沖信號(hào),其基本的測(cè)量 原理如圖 2-6 所示,當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),帶動(dòng)傳感器運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的脈沖信號(hào),經(jīng)
21、過(guò) 信號(hào)處理后輸出到計(jì)數(shù)器或其他的脈沖計(jì)數(shù)裝置,進(jìn)行轉(zhuǎn)速的測(cè)量。 圖 2-6 霍爾器件測(cè)速原理 2.2.32.2.3 轉(zhuǎn)速測(cè)量方法轉(zhuǎn)速測(cè)量方法 轉(zhuǎn)速的測(cè)量方法很多,根據(jù)脈沖計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法主要有 M 法(測(cè)頻法)、T 法(測(cè)周期法)和 MPT 法(頻率周期法),該系統(tǒng)采用了 T 法(測(cè)周期法)。由于轉(zhuǎn)速是以單 位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)衡量,在變換過(guò)程中多數(shù)是有規(guī)律的重復(fù)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)霍爾效應(yīng)原理,將 一塊永久磁鋼固定在傳感器支架一段(參考圖 2-2),轉(zhuǎn)盤(pán)隨側(cè)軸旋轉(zhuǎn).轉(zhuǎn)盤(pán)隨軸旋轉(zhuǎn)時(shí), 覆銅半邊進(jìn)入傳感器支架中間時(shí)磁場(chǎng)密度發(fā)生改變,受磁鋼所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響,霍爾 器件輸出脈沖信號(hào),其周期和轉(zhuǎn)速成反比。
22、脈沖信號(hào)的周期與電機(jī)的轉(zhuǎn)速有以下關(guān)系: n= (2-1) PT 60 式中:n 為電機(jī)轉(zhuǎn)速;P 為電機(jī)轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù);T 為輸出方波信號(hào)周期。根據(jù)式(2-1)即 可計(jì)算出直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 霍爾器件是由半導(dǎo)體材料制成的一種薄片,在垂直于平面方向上施加外磁場(chǎng) B,在沿 平面方向兩端加外電場(chǎng),則使電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),結(jié)果在器件的兩個(gè)側(cè)面之間產(chǎn)生霍爾 電勢(shì)。其大小和外磁場(chǎng)及電流大小成比例?;魻栭_(kāi)關(guān)傳感器由于其體積小,無(wú)觸點(diǎn),動(dòng) 態(tài)特性好,使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),故在測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)物體旋轉(zhuǎn)速度領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 2.32.3 單片機(jī)單片機(jī) STC12C5A60S2STC12C5A60S2 單片機(jī)(Single-Ch
23、ip-Microcomputer)又稱(chēng)為單片微控制器,其基本結(jié)構(gòu)是將微型計(jì)算 機(jī)的基本功能部件:中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入口、輸出口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、 中斷系統(tǒng)等全部集中在一個(gè)半導(dǎo)體芯片上。 單片機(jī)結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì),在硬件、指令系統(tǒng)及 I/O 能力等方面都有獨(dú)到之處,具有較 強(qiáng)而有效的控制功能。雖然單片機(jī)只是一個(gè)芯片,但無(wú)論從組成還是從其邏輯功能上來(lái) 看,都具有微機(jī)系統(tǒng)的含義。另一方面,單片機(jī)畢竟是一個(gè)芯片,只有外加所需的輸入、 輸出設(shè)備,才可以構(gòu)成實(shí)用的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)11。 2.3.12.3.1 STC12C5A60S2STC12C5A60S2 芯片芯片 STC12C5A60S2 是一種
24、帶 60K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓,高性能 CMOS8 位微處理器, 俗稱(chēng)單片機(jī)。其引腳圖如圖 2-11 所示。 圖 2-11 STC12C5A60S2 引腳圖 2.3.22.3.2 定時(shí)器定時(shí)器 STC12C5A60S2 單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè) 16 位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,記為 T0 和 T1。它的工 作方式可以通過(guò)指令對(duì)相應(yīng)的特殊功能寄存器編程來(lái)設(shè)定,或作定時(shí)器用,或作外部事 件計(jì)時(shí)器用。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在硬件上由雙字節(jié)加法計(jì)數(shù)器 TH 和 TL 組成。作定時(shí)器使用 時(shí)
25、,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 f/12,每個(gè)機(jī)器周期加 1。 OSC STC12C5A60S2 單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式由特殊功能寄存器 TMOD 編程決定, 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)運(yùn)行由特殊功能寄存器 TCON 編程控制。不論用作定時(shí)器還是計(jì)數(shù) 器,每當(dāng)產(chǎn)生溢出時(shí),都會(huì)向 CPU 發(fā)出中斷請(qǐng)求。單片機(jī)的定時(shí)器的工作原理是利用了 寄存器的溢出來(lái)觸發(fā)中斷的,所以在寫(xiě)定時(shí)器的時(shí)候就要去算計(jì)數(shù)的增量,再根據(jù)單片機(jī) 的晶振的頻率就可以算出確定的時(shí)間了。定時(shí)器主要用到了 2 個(gè)寄存器,一個(gè)為 TCON,另 一個(gè)為 TMOD。TCON 是用來(lái)控制定時(shí)器的啟動(dòng)與停止的。TMOD 是用來(lái)設(shè)
26、置定時(shí)器的 模式的。 STC12C5A60S2 單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是可編程的,在進(jìn)行定時(shí)或計(jì)數(shù)操作之前要進(jìn) 行初始化編程。通常 8051 單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的初始化編程包括如下幾個(gè)步驟:1.確定 工作方式,即給方式控制寄存器 TMOD 寫(xiě)入控制字。2.計(jì)算定時(shí)器/計(jì)數(shù)器初值,并將初 值寫(xiě)入 TH 和 TL。3.根據(jù)需要對(duì)中斷控制寄存器 IE 置初值,決定是否開(kāi)放定時(shí)器中斷。4.使 運(yùn)行控制寄存器 TCON 中的 TR0 或 TR1 置“1”,啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。 在初始化過(guò)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。由于計(jì)數(shù)器 是加法計(jì)數(shù),并在溢出時(shí)產(chǎn)生中斷,因此初始值不能是所
27、需要的計(jì)數(shù)模值,而是要從最 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。假設(shè)計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)值為 M(根據(jù)不同工作方式,M 可以是 2、2或 2 ) ,則計(jì)算初值 X 的公式如下: 13168 計(jì)數(shù)方式:X=M-要求的計(jì)數(shù)值 (2-2) 定時(shí)方式:X=M- (2-3) OSC f/12 要求的計(jì)數(shù)值 2.3.32.3.3 外部中斷外部中斷 外部中斷:對(duì)某個(gè)中央處理機(jī)而言,它的外部非通道式裝置所引起的中斷稱(chēng)為外部中 斷。 STC12C5A60S2 單片機(jī)的外部中斷有兩種觸發(fā)方式可選:電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)。選擇 電平觸發(fā)時(shí),單片機(jī)在每個(gè)機(jī)器周期檢查中斷源口線,檢測(cè)到低電平,即置位中斷請(qǐng)求 標(biāo)志
28、,向 CPU 請(qǐng)求中斷。選擇邊沿觸發(fā)方式時(shí),單片機(jī)在上一個(gè)機(jī)器周期檢測(cè)到中斷源 口線為高電平,下一個(gè)機(jī)器周期檢測(cè)到低電平,即置位中斷標(biāo)志,請(qǐng)求中斷。 應(yīng)用時(shí)需要特別注意的幾點(diǎn): 1電平觸發(fā)方式時(shí),中斷標(biāo)志寄存器不鎖存中斷請(qǐng)求信號(hào)。要使電平觸發(fā)的中斷被 CPU 響應(yīng)并執(zhí)行,必須保證外部中斷源口線的低電平維持到中斷被執(zhí)行為止。因此當(dāng) CPU 正在執(zhí)行同級(jí)中斷或更高級(jí)中斷期間,產(chǎn)生的外部中斷源(產(chǎn)生低電平)如果在該中斷 執(zhí)行完畢之前撤銷(xiāo)(變?yōu)楦唠娖剑┝?,那么將得不到響?yīng),就如同沒(méi)發(fā)生一樣。同樣, 當(dāng) CPU 在執(zhí)行不可被中斷的指令(如 RETI)時(shí),產(chǎn)生的電平觸發(fā)中斷如果時(shí)間太短,也 得不到執(zhí)行。
29、2邊沿觸發(fā)方式時(shí),中斷標(biāo)志寄存器鎖存了中斷請(qǐng)求。中斷口線上一個(gè)從高到低的 跳變將記錄在標(biāo)志寄存器中,直到 CPU 響應(yīng)并轉(zhuǎn)向該中斷服務(wù)程序時(shí),由硬件自動(dòng)清除。 因此當(dāng) CPU 正在執(zhí)行同級(jí)中斷(甚至是外部中斷本身)或高級(jí)中斷時(shí),產(chǎn)生的外部中斷 (負(fù)跳變)同樣將被記錄在中斷標(biāo)志寄存器中。在該中斷退出后,將被響應(yīng)執(zhí)行。如果 不希望這樣,必須在中斷退出之前,手工清除外部中斷標(biāo)志。 3中斷標(biāo)志可以手工清除。一個(gè)中斷如果在沒(méi)有得到響應(yīng)之前就已經(jīng)被手工清除, 則該中斷將被 CPU 忽略。就如同沒(méi)有發(fā)生一樣。 2.3.42.3.4 ADAD 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 STC12C5A60AD/S2 系列帶 A/D 轉(zhuǎn)換的單
30、片機(jī)的 A/D 轉(zhuǎn)換口在 P1 口(P1.7-P1.0),有 8 路 10 位高速 A/D 轉(zhuǎn)換器,速度可達(dá)到速度可250KHz(25 萬(wàn)次/秒)。8 路電壓輸入型 A/D,可做溫度檢測(cè)、電池電壓檢測(cè)、按鍵掃描、頻譜檢測(cè)等。上電復(fù)位后 P1 口為弱上 拉型 I/O 口,用戶(hù)可以通過(guò)軟件設(shè)置將 8 路中的任何一路設(shè)置為 A/D 轉(zhuǎn)換,不需作為 A/D 使用的口可繼續(xù)作為 I/O 口使用。 STC12C5A60S2系列單片機(jī)ADC(A/D轉(zhuǎn)換器)的結(jié)構(gòu)如下圖所示。 2.42.4 顯示電路設(shè)計(jì)顯示電路設(shè)計(jì) 2.4.12.4.1 OCM12864OCM12864 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 1OCM12864 液晶顯示
31、模塊是 12864 點(diǎn)陣型液晶顯示模塊,可顯示各種字符及圖 形,可與 CPU 直接接口,具有 8 位標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)總線、6 條控制線及電源線。采用 KS0108 控制 IC。 OCM12864 液晶顯示器實(shí)物如圖 2-12 所示。 圖 2-12 1602 實(shí)物圖 2.4.22.4.2 OCM12864-3OCM12864-3 的基本參數(shù)及引腳功能的基本參數(shù)及引腳功能 1. OCM12864-3 外形尺寸圖 圖2-13 OCM12864-3 外形尺寸圖 2.最大工作范圍 邏輯工作電壓(Vcc):4.55.5V(12864-3、12864-5可使用3V 供電) 電源地(GND):0V 工作溫度(Ta):
32、055(常溫) / -2070(寬溫) 保存溫度(Tstg):-3080 3. OCM12864-3引腳 各引腳接口說(shuō)明如表2-1。 表2-1 引腳接口說(shuō)明表 管腳 號(hào) 管腳名稱(chēng)電平管腳功能描述 1VSS0V 電源地 2VCC3.0+5V電源正 3V0- 對(duì)比度(亮度)調(diào)整 4 RS(CS)H/L RS=“H”,表示 DB7DB0 為顯示數(shù)據(jù) RS=“L”,表示 DB7DB0 為顯示指令數(shù)據(jù) 5R/W(SID)H/L R/W=“H”,E=“H”,數(shù)據(jù)被讀到 DB7DB0 R/W=“L”,E=“HL”, DB7DB0 的數(shù)據(jù)被寫(xiě)到 IR 或 DR 6E(SCLK) H/L 使能信號(hào) 7DB0H/
33、L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 8DB1H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 9DB2H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 10DB3H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 11DB4H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 12DB5H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 13DB6H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 14DB7H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 15PSBH/L H:8 位或 4 位并口方式,L:串口方式 16NC- 空腳 17/RESETH/L 復(fù)位端,低電平有效 18VOUT- LCD 動(dòng)負(fù)電壓(-10V)輸出驅(qū)對(duì)地接一個(gè) 10k 電位 器 19AVDD 背光源正端(+5V) 20KVSS 背光源負(fù)端 4.其與單片機(jī)的連接如圖2-14所示。 圖 2-14 1602 與單片機(jī)接線圖 2.4.32.4.3 顯示模式顯
34、示模式 OCM12864-3 是常見(jiàn)的 12864 點(diǎn)陣型液晶顯示模塊, 可顯示各種字符及圖形,2-15 所示。 圖 2-15 LCD 顯示圖 STC12C5A60S2 2.52.5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 2.5.12.5.1 設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)思想 本系統(tǒng)采用 STC12C5A60S2 中的中斷對(duì)轉(zhuǎn)速脈沖處理。定時(shí)器 T0 工作于定時(shí)方0INT 式 1。每到一個(gè)中斷計(jì)算一次周期,此值的倒數(shù)即為脈沖信號(hào)的頻率,代表的即是0INT 電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 2.5.22.5.2 總體軟件流程總體軟件流程 進(jìn)行初始化設(shè)置各定時(shí)器初值。啟動(dòng)系統(tǒng)后,霍爾傳感器檢測(cè)脈沖到來(lái)后,啟動(dòng)外 部中斷,每來(lái)一個(gè)脈沖中斷一次,記
35、錄脈沖個(gè)數(shù)。同時(shí)啟動(dòng) T0 定時(shí)器工作,每到一個(gè) 中斷計(jì)算一次轉(zhuǎn)速及功率。連續(xù)采樣三次,取平均值記為一次轉(zhuǎn)速值。再進(jìn)行數(shù)值0INT 的判斷,若數(shù)值超出 60-8000r/min 則顯示出錯(cuò),否則就進(jìn)行正常速度液晶顯示。如果下 次測(cè)量值沒(méi)有溢出,則恢復(fù)正常顯示。 如圖 2-16 所示。 開(kāi)始 結(jié)果是否溢出 是否卻換顯示 是否需要計(jì)算 當(dāng)前顯示模式清 屏 文字模板 初始化 計(jì)算轉(zhuǎn)速、功率 當(dāng)前顯示模式更新顯示數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)速求均值 是否更新波形 更新波形 是否開(kāi)關(guān)測(cè)速 是否計(jì)算 T 計(jì)算時(shí)間 是否設(shè)置時(shí)間 設(shè)置時(shí)間 是否更新顯示更新顯示 圖 2-16 主流程圖 3 3 系統(tǒng)仿真和調(diào)試系統(tǒng)仿真和調(diào)試 3.
36、13.1 ProteusProteus 軟件軟件 3.1.13.1.1 ProteusProteus 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 Proteus 是基于 SPICE3F5仿真引擎的混合電路仿真軟件,不僅能夠仿真模擬、數(shù)字電 路以及模數(shù)混合電路,更具特色的是它能夠仿真基于單片機(jī)的電子系統(tǒng)。Proteus 不但完 全支持 MCS-51及其派生系列單片機(jī)的設(shè)計(jì)系統(tǒng),另外也能仿真基于 AVR 和 PIC 系列的單 片機(jī)系統(tǒng)。Proteus 的仿真資源 Proteus 軟件可提供的模擬、數(shù)字、交(直)流等元器件達(dá)30 多個(gè)元件庫(kù),共計(jì)數(shù)千種。此外,對(duì)于元件庫(kù)中沒(méi)有的器件,使用者也可依照需要自己 創(chuàng)建。軟件調(diào)試方面,其自身
37、只帶匯編編譯器,不支持 C 語(yǔ)言。但可以將它與 KeilC51集 成開(kāi)發(fā)環(huán)境連接,將用匯編和 C 語(yǔ)言編寫(xiě)的程序編譯好之后,可以立即進(jìn)行軟、硬件結(jié) 合的系統(tǒng)仿真,像使用仿真器一樣來(lái)調(diào)試程序15。 當(dāng)然,軟件仿真精度有限,而且不可能所有的器件都找得到相應(yīng)的仿真模型,用開(kāi) 發(fā)板和仿真器當(dāng)然是最好選擇,可是對(duì)于單片機(jī)愛(ài)好者,或者簡(jiǎn)單的開(kāi)發(fā)應(yīng)該是比較好 的選擇。Proteus 與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是,它不僅能仿真單片機(jī) CPU 的工作情況, 也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒(méi)有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序 調(diào)試時(shí),關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變,而是從工程
38、的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn),從某種意義上 講,是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。 3.1.23.1.2 用用 ProteusProteus 繪制原理圖步驟繪制原理圖步驟 原理圖是在原理圖編輯窗口中的藍(lán)色方框內(nèi)繪制完成的,通過(guò)文件中的“新建設(shè)計(jì)” 選項(xiàng),可以調(diào)整原理圖設(shè)計(jì)頁(yè)面大小。繪制原理圖時(shí)首先應(yīng)根據(jù)需要選取元器件, Proteus 庫(kù)中提供了大量元器件原理圖符號(hào),利用 Proteus 的搜索功能能很方便地查找需 要的元器件。 首先根據(jù)需要選擇器件。單擊元器件列表窗口上邊的按鈕“P” ,彈出如圖 3-1 所示 元器件選擇窗口。在該窗口左上方的“關(guān)鍵字
39、”欄內(nèi)鍵入“AT89C51” ( Proteus 中無(wú) STC12C5A60S2 仿真庫(kù)故用 AT89S51 代替),窗口中間的“結(jié)果”欄將顯示出元器件庫(kù)中所 有 AT89C51 單片機(jī)芯片,選擇其中的“AT89C51” ,窗口右上方將顯示出 AT89C51 圖形 符號(hào),同時(shí)顯示該器件的虛擬仿真模型,單擊“確定”按鈕后,AT89C51 將出現(xiàn)在器件 列表窗口。照此方法選擇所有需要的元器件。 圖 3-1 器件選擇窗口 器件選擇完畢后,就可以開(kāi)始繪制原理圖了。先用鼠標(biāo)從器件選擇窗口選中需要的 器件,預(yù)覽窗口將出現(xiàn)該器件的圖標(biāo)。再將鼠標(biāo)指向編輯窗口并單擊左鍵,將選中的器 件放置到原理圖中。 放置電源
40、和地線端時(shí),要從“終端”按鈕欄中選取。 在兩個(gè)元器件之間進(jìn)行連線的方式很簡(jiǎn)單,先將鼠標(biāo)指向第一個(gè)器件的連接點(diǎn)并單 擊左鍵,再將鼠標(biāo)移到另一個(gè)器件的連接點(diǎn)并單擊左鍵,這兩個(gè)點(diǎn)就連接到一起了。對(duì) 于相隔較遠(yuǎn),直接連線不方便的器件,可以用標(biāo)號(hào)的方式進(jìn)行連接。 連接后的部分硬件電路如圖 3-2 所示。 圖 3-2 硬件電路圖(STC12C5A60S2 無(wú)仿真庫(kù),故用 AT89C51 代替) 3.23.2 硬件調(diào)試硬件調(diào)試 按電路圖買(mǎi)好元件后首先檢查買(mǎi)回元件的好壞,按各元件的檢測(cè)方法分別進(jìn)行檢測(cè), 一定要仔細(xì)認(rèn)真。按電路圖的位置將各元件安置好,首先放置核心元件,然后再放其他 元件,特別注意順序不能顛倒。
41、在保證電路元器件完好及各元器件放置無(wú)誤合理的情況 下,開(kāi)始對(duì)電路連接布線,由于本設(shè)計(jì)用面包板搭件,所以布線要無(wú)跨線并且工整。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。 3.2.13.2.1 硬件靜態(tài)調(diào)試硬件靜態(tài)調(diào)試 1排除邏輯故障 顯示器部分調(diào)試為了使調(diào)試順利進(jìn)行,首先將 STC12C5A60S2 與 LCD 顯示分離,這樣 就可以用靜態(tài)方法先測(cè)試 LCD 顯示,用規(guī)定的電平加至位顯示的引腳,看顯示是否與理論 上一致。不一致,一般為 LCD 顯示器接觸不良所致,必須找出故障,檢測(cè) STC12C5A60S2 電路工作是否正常。對(duì) STC12C5A60S2 進(jìn)行編程調(diào)試時(shí),分為
42、兩個(gè)步驟:第一,對(duì)其進(jìn)行 初始化。第二,將 STC12C5A60S2 與 LCD 結(jié)合起來(lái),借助開(kāi)發(fā)機(jī),通過(guò)編制程序進(jìn)行調(diào)試。 若調(diào)試通過(guò)后,就可以編制應(yīng)用程序了。 對(duì)于一些邏輯故障來(lái)說(shuō),這類(lèi)故障往往是由于設(shè)計(jì)和焊接過(guò)程中的失誤所造成的。 主要包括錯(cuò)線、開(kāi)路、短路。排除的方法是首先將焊接好的電路板認(rèn)真對(duì)照原理圖,看兩 者是否一致。應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查,以防止電源短路和極性錯(cuò)誤,并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總 線是否存在相互之間短路或與其它信號(hào)線路短路。必要時(shí)利用數(shù)字萬(wàn)用表的短路測(cè)試功 能,可以縮短排錯(cuò)時(shí)間。 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
43、器件燒壞??梢圆扇z查元器件與設(shè)計(jì)要求的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否一致。在保證 安裝無(wú)誤后,用替換方法排除錯(cuò)誤。 3排除電源故障 在通電前,一定要檢查電源電壓的幅值和極性,否則很容易造成集成塊損壞。加電后 檢查各插件上引腳的電位,一般先檢查 VCC 與 GND 之間電位,若在 5V48V 之間屬正 常。若有高壓,聯(lián)機(jī)仿真器調(diào)試時(shí),將會(huì)損壞仿真器等,有時(shí)會(huì)使應(yīng)用系統(tǒng)中的集成塊發(fā)熱 損壞。 3.2.23.2.2 虛擬仿真調(diào)試虛擬仿真調(diào)試 原理圖繪制完成之后,給單片機(jī)添加應(yīng)用程序,就可以進(jìn)行虛擬仿真調(diào)試。先用鼠 標(biāo)右鍵選中 STC12C5A60S2 單片機(jī),再單擊左鍵,彈出如圖 3-3 所示器件編輯窗口。
44、 圖 3-3 器件編輯窗口 在器件編輯窗口中“Program File”欄單擊文件夾瀏覽按鈕,找到需要仿真的 Hex 文件, 單擊“確定”按鈕完成添加文件,在“Clock Frequency”文本框中把頻率改為 12MHz,單 擊“確定”按鈕退出。這時(shí)單擊仿真工具欄中全速運(yùn)行按鈕即可開(kāi)始進(jìn)行虛擬仿真 17。 3 3.3.3 軟件調(diào)試軟件調(diào)試 軟件調(diào)試是通過(guò)對(duì)用戶(hù)程序的匯編、連接、執(zhí)行來(lái)發(fā)現(xiàn)程序中存在的語(yǔ)法錯(cuò)誤與邏 輯錯(cuò)誤并加以排除糾正的過(guò)程。程序運(yùn)行后編輯,查看程序是否有邏輯的錯(cuò)誤。本系統(tǒng) 的軟件程序完全由 C51 編寫(xiě)。在調(diào)試過(guò)程中采取的是自上至下的調(diào)試方法,單獨(dú)調(diào)試好 每一個(gè)模塊,然后再連接成一個(gè)完整的系統(tǒng)調(diào)試。 3.43.4 軟硬件聯(lián)調(diào)軟硬件聯(lián)調(diào) 使用 Keil、Proteus 軟件進(jìn)行單步調(diào)試仿真模擬,直到滿(mǎn)足技術(shù)指標(biāo)后,將程序燒到 STC12C5A60S2 片中進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)。調(diào)試的過(guò)程及步驟如下: 1.檢測(cè) 5v 電源是否正常,并且是否加到單片機(jī)的電源引腳端。 2.檢測(cè)單片機(jī)的晶振電路是否正常工作,用萬(wàn)用表檢測(cè) STC12C5A60S2 片的 18、19
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