科研實(shí)踐報(bào)告

科研實(shí)踐報(bào)告③CPU電路設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)電路：能讓單片機(jī)工作的有最基本元器件構(gòu)成的系統(tǒng)稱為單片機(jī)最小系統(tǒng)。單片機(jī)最小系統(tǒng)通常包括：1.電源（）2.復(fù)位電路：?jiǎn)?dòng)后讓單片機(jī)從初始狀態(tài)執(zhí)行程序。是在復(fù)位引腳接入復(fù)位按鈕，按下該按鈕，將復(fù)位引腳加到低電平上，實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能3.振蕩電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)是一種時(shí)序電路，必須施加脈沖信號(hào)才能Mega16內(nèi)部有RC震蕩電路但相比外部的晶體震蕩電路還是不夠準(zhǔn)確，另外它也可以使用外部晶振工作，兩者之間的切換通過(guò)熔絲位來(lái)選擇在其內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘產(chǎn)生電路只要接上兩個(gè)電容和一個(gè)晶振即可正常工作。4.2模塊分析4.2.1時(shí)鐘晶振電路時(shí)鐘電路是整個(gè)系統(tǒng)的心臟，控制著步進(jìn)電機(jī)工作節(jié)奏。單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)提供單片機(jī)片內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到:內(nèi)部振蕩和外部振蕩。圖中的外接晶體以及電容C2和C1構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，它們起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其值均為22PF左右，晶振頻率選4MHz。4.2.2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路本設(shè)計(jì)采用ULN2003A芯片。ULN2003的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來(lái)處理的數(shù)據(jù)。4.2.3顯示電路由于系統(tǒng)顯示的內(nèi)容比較簡(jiǎn)單，所以顯示選用發(fā)光二級(jí)管既方便又經(jīng)濟(jì)。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)的時(shí)候，第一個(gè)發(fā)光二極管發(fā)光；當(dāng)步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，第二個(gè)發(fā)光二極管發(fā)光；當(dāng)步進(jìn)電機(jī)停止工作時(shí)，第三個(gè)發(fā)光二極管發(fā)光。4.2.4系統(tǒng)總電路綜合以上各模塊，可得到總電路圖：五電路的調(diào)試5.1protuse仿真Proteus仿真時(shí)，單片機(jī)需要加載程序，加載程序?yàn)?HEX文件。本設(shè)計(jì)利用AVRStuio4，在新建AVR項(xiàng)目時(shí)選擇ATMEGA16單片機(jī)作為CPU，將源程序?qū)?，編譯鏈接后就可以生成.HEX文件。在ProteusISIS中，對(duì)ATMEGA16進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置單片機(jī)時(shí)鐘頻率為4MHz，按照正確的文件路徑加載.HEX文件。對(duì)單片機(jī)設(shè)置完畢后就可以開始仿真了。仿真過(guò)程中如有硬件問題可在ProteusISIS中直接修改，如有軟件問題可在AVRStuio4中直接修改，通過(guò)AVR與Proteus的聯(lián)合調(diào)試就可以得到滿意的結(jié)果5.2軟件調(diào)試對(duì)源文件進(jìn)行編譯，點(diǎn)擊圖標(biāo)（“Build”）或（“ReBuild”），則編譯器開始對(duì)源程序進(jìn)行編譯。如果沒有錯(cuò)誤，生成代碼文件（Hex文件）。若有錯(cuò)誤、警告信息，用鼠標(biāo)左鍵雙擊錯(cuò)誤、警告信息，系統(tǒng)自動(dòng)打開對(duì)應(yīng)的出錯(cuò)文件，并定位于出錯(cuò)行上。對(duì)有關(guān)錯(cuò)誤進(jìn)行修改，重新編譯（若還有錯(cuò)誤繼續(xù)修改、編譯），直到編譯通過(guò)。在調(diào)試過(guò)程中，曾出現(xiàn)錯(cuò)誤DZ.C(34):errorC231:'i':redefinition意為“i”被重復(fù)定義了，經(jīng)過(guò)檢查“j”寫出了“i”;錯(cuò)誤DZ.C(5):errorC129:missing';'before'tab1'，但實(shí)際上并不是少了“；”，而是在后面程序輸入的時(shí)候出現(xiàn)錯(cuò)誤。5.3仿真繪制完電路圖后，將編好的程序輸入軟件內(nèi)檢查所編程序是否正確，檢查程序無(wú)誤后裝入單片機(jī)內(nèi)，進(jìn)行仿真。系統(tǒng)進(jìn)入仿真模式后，閉合K1鍵，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)工作，可以看到如下圖所示：系統(tǒng)進(jìn)入仿真模式后，閉合K2鍵，步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)工作，可以看到如下圖所示：系統(tǒng)進(jìn)入仿真模式后，閉合K3鍵，步進(jìn)電機(jī)停止工作，可以看到如下圖所示：5.4實(shí)物調(diào)試六設(shè)計(jì)總結(jié)設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問題及解決方法在設(shè)計(jì)此步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的課程設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了不少問題，其中最主要的是如下問題，最后都一一解決。由于本人能力的有限，真的不知道如何編寫程序。到圖書館查閱有關(guān)這個(gè)設(shè)計(jì)個(gè)向相關(guān)設(shè)計(jì)，到書中查找并研究程序，但是當(dāng)把程序編譯進(jìn)已經(jīng)做好的Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真設(shè)計(jì)后，程序仍然不能運(yùn)行。最后在網(wǎng)上找到了一個(gè)有關(guān)單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的Ｃ語(yǔ)言程序輸入才得以運(yùn)行程序最終實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。不知道如何把程序燒進(jìn)單片機(jī)ATMEGA16里面使其運(yùn)行。找別的同學(xué)問，請(qǐng)教，最后解決問題。設(shè)計(jì)體會(huì)在這兩周步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，從圖書館，網(wǎng)上查閱了不少關(guān)于單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的知識(shí)，在這一期間，極大地鍛煉了主動(dòng)學(xué)習(xí)的思維和動(dòng)手實(shí)踐的能力。我們能上網(wǎng)查閱關(guān)于單片機(jī)接口和并行I/O口的擴(kuò)展。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我學(xué)到了不少東西。首先，通過(guò)這次學(xué)習(xí)。我能更好的理解單片機(jī)的工作原理，讓我對(duì)單片機(jī)有了更深一步的理解，而不僅僅是書面上的東西，當(dāng)讓書上的東西也是同樣重要，我更深入的了解了單片機(jī)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。其次，在這次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我可以很明顯的感覺我我學(xué)得懂得東西實(shí)在是太少了，還有很多東西都不知道，開拓了我的視野，是我清楚的認(rèn)識(shí)到了自己的不足，在以后的學(xué)習(xí)中一定要多用心學(xué)習(xí)。再次，這次課程設(shè)計(jì)實(shí)際上就是一次模擬的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對(duì)我們學(xué)習(xí)的課程的一次檢驗(yàn)，也是鍛煉了實(shí)際動(dòng)手操作能力。在這次課程設(shè)計(jì)中充分的證明了團(tuán)隊(duì)合作的必要性，我與我的搭檔一個(gè)負(fù)責(zé)軟件部分一個(gè)負(fù)責(zé)硬件部分，共同努力才完成了，我非常感謝我的搭檔在這次課程設(shè)計(jì)中對(duì)我的幫助。最后，其實(shí)這也是一次學(xué)習(xí)的過(guò)程，只要功夫在，一切困難都是可以克服的。對(duì)設(shè)計(jì)的建議可以在設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)顯示實(shí)現(xiàn)不用停止步進(jìn)電機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)其轉(zhuǎn)向的變換參考文獻(xiàn)1.彭偉編著，單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例——基于AVR+Proteus仿真，北京航空航天大學(xué)出版社2.劉建清孫保書李鳳偉陳素俠編著，AVR單片機(jī)C語(yǔ)言，北京航空航天大學(xué)出版社附錄1元器件清單序號(hào)名稱型號(hào)、參數(shù)備注數(shù)量1CPUATMEGA16A12管座DIP4013晶體管陣列ULN2003A14管座DIP1615晶振4MHz16元片電容24pF27LED燈紅18LED燈綠29步進(jìn)電機(jī)STEPPER_MOTOR110電阻10K111電阻220歐312按鈕313導(dǎo)線若干附錄2源程序#defineF_CPU4000000UL#include<avr/io.h>#include<util/delay.h>#defineINT8Uunsignedchar#defineINT16UunsignedintconstINT8UFFW[]={0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0C,0x08,0x09};constINT8UREV[]={0X01,0X09,0X08,0X0C,0x04,0x06,0x02,0x03};#defineK1_DOWN()((PIND&_BV(PD0))==0x00)#defineK2_DOWN()((PIND&_BV(PD1))==0x00)#defineKX_DOWN()(PIND!=0xFF)voidSTEP_MOTOR_RUN(INT8UDirection,INT8Un){INT8Ui,j;for(i=0;i<n;i++){for(j=0;j<8;j++){if(KX_DOWN())return;if(Direction==0)PORTB=FFW[j];elsePORTB=REV[j];_delay_ms(200);}}PORTB=0x01;}intmain(){INT8Ur=3;DDRB=0xFF;PORTB=FFW[0];DDRC=0xFF;PORTC=0xFF;DDRD=0x00;PORTD=0xFF;while(1){if(K1_DOWN()){while(K1_DOWN());PORTC=0xFE;STEP_MOTOR_RUN(0,r);}if(K2_DOWN()){while(K2_DOWN());PORTC=0xFD;STEP_MOTOR_RUN(1,r);}PORTC=0xFB;}}附錄3原理圖使用說(shuō)明書產(chǎn)品名稱：正反轉(zhuǎn)可控的步進(jìn)電機(jī)使用方法：接通電源后，停止指示燈紅燈亮，按下按鈕K1，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)指示燈綠燈亮，紅燈熄滅；按下按鈕K3電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；按下按鈕K2，步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)指示燈綠燈亮，按下K3電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。CHANGZHOU