#智能电机测速仪-天津大学智能装置课设

1、智能装置课程设计指导书一、设计题目 智能电机测速仪二、设计目的深入了解 PIC16F877 单片机的工作原理，熟练掌握汇编语言程序设计方法，熟练使用 MPLAB-ICD 仿真器及 MPLAB-IDE 仿真调试软件。通过该课程设计使学生初步掌握以单片机为核心的智能装置设计的简单原 则、步骤和方法。熟悉智能装置设计中有关的硬件设计调试，如人机界面等。熟悉智能装置设计中相关软件的设计、编程和调试。三、设计内容以 16F877 单片机为核心，结合给出的其他原器件和智能装置实验系统原有的 内容设计智能电机测速显示仪硬件电路。利用实验板提供的光电耦合器采集电机速度将采集的速度值通过液晶显示器显示出来。将转

2、速内容上传至计算机界面。四、设计要求根据实验指导书的设计内容及所给出的元件，设计智能电机测速显示仪硬件 原理图。按照设计好的硬件原理图在实验板上用导线搭建硬件电路。用万用表检查硬件电路连接是否正确，检查无误后上电并编制简单的测试程 序分步调试各部分功能。在各部分功能实现后，编制完整的智能电机速度测试系统软件，并进行软硬 件联调，直到达到设计要求。按照设计内容要求测试仪表误差并做分析，给出仪表精度，完成后由教师进 行验收检查。五、实验设备MPLAB-ICD 模块与仿真头智能装置实验系统安装了 MPLAB-IDE 开发软件的计算机数字万用表导线若干六、实验项目设计智能电机测速仪硬件电路 采用 16

3、F877 单片机，利用实验板上提供的光电耦合器采集电机速度。将采集的转速值通过液晶显示器显示/ 12 利用 RS232 接口，将转速内容上传至计算机界面。硬件电路连接与检查 将设计好的电路由指导老师检查完毕后，在实验系统上用导线将实际的电路连 接出来。接线完成后对照原理图用万用表逐根连线检查电路连接是否正确，特别是电源 VCC 和 VDD 有无短路。 检查无误后连接仿真头后通电。编制软件对硬件电路分步调试 对液晶显示电路进行调试，编制简单程序实现将固定单元的数据在液晶上显示 编制测速程序，在液晶显示器上显示出转速。 编制 USART 程序，将数据传到计算机中。 每部分编制结束并调试通过后，与前

4、面的程序依次连接成大程序并调试出结果， 最终完成整个程序的编制与调试。3. 仪表软硬件联调实现要求的功能 将各部分程序进行组合，逐项实现设计要求的功能。 功能完成后用万用表对电机调速电压上、下量程各取10 个点记录实验结果。 编制仪表的使用说明。 将误差分析结果、使用说明及运行中的实验系统经指导教师验收合格后，完成课 程设计。七、课程设计报告要求课程设计的题目、目的、内容与要求。简单介绍使用的仪器设备与元器件的工作原理。提交完整的硬件原理接线图，并介绍硬件设计的思路。调试的步骤及调试过程中出现的问题和解决的方法。软件设计流程图及带注释的全部程序的清单。完成后的智能电机测速显示仪的功能操作说明。

5、测试仪表精度的原始数据及误差分析。课程设计中的心得体会、收获。八、思考题智能装置的实际测量精度受哪些因素影响？系统软件中中断的设计应该注意哪些方面？简要介绍智能装置硬件、软件设计的思路及要点 。附录一 仿真模块的连接与仿真软件的使用一、连接硬件如图 1 所示，将扁平电缆连接到 MPLAB-ICD 模块和仿真头之间，在将仿真头插入到/ 12演示板的 40 芯 IC 插座里，将 RS232 串行口专用电缆连在 PC机和模块之间。图 1 硬件连接图1 连接 MPLAB-IDE 和 MPLAB-ICD 模块 双击桌面上的 MPLAB 图标，进入 MPLAB-IDE 界面 选择 OptionDevelo

6、pment ModeTools 对话框中的 MPLAB-ICD Debugger，确 认后，模块上的红灯将停止闪烁，说明双方已经连接成功。图22 建立新项目资源管理器中打开目录 实验 选择 ProjectNew Project，在文件名对话框中输入 *.pjt ,建立一个新项目 Edit Project 对话框打开后 ,选择 OK ，这样就建立了一个项目文件。/ 12图33 编辑汇编文件选择 Filenew 建立一个 Untitled 文件 ,然后选择 FileSave ,保存成 *.asm文 件 ,该文件可以与项目文件同名 .将所编程序键入窗口中 ,并存盘图 44 编译文件选择 Projec

7、tEdit Project,点击 Add Node ,在对话框中选择需要编译的汇编文件 *.asm ,然后单击确定/ 12图 6选择 *.hex 文件 ,点击 Build Node,系统自动完成编译。如果程序没有语法错误， 对话框中将出现 Build completed successfully 字样，否则可根据提示修改程序中 的错误，再重新编译。5 仿真打开 MPLAB-ICD 选项对话框 该窗口在集成环境初始状态就出现了）设置各项内容 ,包括 Device 选择 PIC16F877,Oscillator 选择 XT, 其他均选择关闭。图7 单击 Program 按钮，将编译好的程序写入仿真

8、头上的单片机中。/ 12图8状态栏出现 Waiting for user command 字样后，选择 DebugRunRun 即可运 行程序 .图9调试过程中，也可以使用单步执行或断点设置来进行程序的调试。附录二 光电开关红外线光电开关 光电传感器）属于光电接近开关的简称，它是利用被检测 物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通检测物体的有无，其物体不限 于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。根据检测方式的不同，红外线光 电开关可分为漫反射式光电开关、镜反射式光电开、对射式光电开关、槽式光 电开关、光纤式光电开关。此实验采用槽式光电开关。槽式光电开关通常是标准的 U 字型结构，其发 射器

9、和接收器分别位于 U 型槽的两边，并形成一光轴，见图 4-1。当被检测物体经过 U 型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了检测到的开关量信号。槽式光 电开关比较安全可靠的适合检测高速变化，分辨透明与半透明物体。图 2-3 光电开关设计时，在压控电机上安装一个叶片，并将叶片置于光电开关的槽中。当电机旋转时，带动叶片一起旋转，叶片就会遮挡光电开关的光轴。这样，光电/ 12开关的输出端就会产生一定脉宽的方波。此方波被送入到单片机的计数端口， 单片机的计数器就会记录此方波的上升沿个数，即叶片遮挡光轴的次数。如果 让电机在一定的时间内运行，那么就可以通过测得的量来计算电机的转速。附录三 清达液晶 HG系列液

10、晶显示模块技术手册、 液晶显示器 LCD接口信号说明：1、 RS， R/W的配合选择决定控制界面的 4 种模式：RSR/W功能说明LLMPU写指令到指令暂存器 IR)LH读出忙标志 BF)及地址记数器 AC)的状态HLMPU写入数据到数据暂存器 DR)HHMPU从数据暂存器 低I/O 缓冲 DR配合 /W进行写数据或指令高DR I/O 缓冲配合 R 进行读数据或指令低/ 低 高无动作忙标志 :BFBF 标志提供内部工作情况 .BF=1 表示模块在进行内部操作 , 此时模块不接受外部指令和 数据.BF=0 时,模块为准备状态 , 随时可接受外部指令和数据 .利用 STATUS RD 指令,可以将

11、 BF读到 DB7总线 ,从而检验模块之工作状态 .字型产生 ROMCGR)OM字型产生 ROMCGR)OM提供 8192 个此触发器是用于模块屏幕显示开和关的控制。 DFF=1 为 开显示 ,DDRAM的 内容就显示在屏幕上， DFF=0为关显示 。DFF 的状态是指令 DISPLAY ON/OFF和 RST信号控制的。 显示数据 RAMDDRA)M4行 16字 、 CGRAM字模块内部显示数据 RAM提供 642个位元组的空间，最多可控制 的中文字型显示 ( 本模块只用到其中的 16*2 个，当写入显示数据 CGROM与 CGRAM的字型；此模块可显示三种字型，分别是瘦长的英数字型型及 C

12、GROM的中文字型，三种字型的选择，由在DDRAM中写入的编码选择，在 000F 的编码中将选择 CGRAM的字定义字型， 107F 的编码中将选择 瘦长英数字的字型，至于 A0 以上的编码将自动的结合下一个位元组，组成两个位元组的编 码形成中文字型的编码 字型产生 RAM提供图象定义 (造字 功能 , 可以提供四组 1616 点的自定义图象空间，使用 者可以将内部字型没有提供的图象字型自行定义到CGRAM中，便可和 CGROM中的定义一般/ 12 的通过 DDRAM显示在荧屏中。 地址计数器 AC地址计数器是用来贮存 DDRAM/CGRA之M一的地址 , 它可由设定指令暂存器来改变，之 后只

13、要读取或是写入 DDRAM/CGRA的M值时，地址计数器的值就会自动加一，当RS 为“0”时而 R/W为“ 1”时，地址计数器的值会被读取到DB6DB0中。 游标 / 闪烁控制电路此模块提供硬体游标及闪烁控制电路，由地址计数器的值来指定DDRAM中的游标或闪烁位置。2. 串口接口管脚信号管脚号名称LEVER功能1VSS0V电源地2VDD+5V电源正 (3.0V 5.5V3VEE-对比度调整4CLKH/L串行同步时钟：上升沿时读取 SID 数据5SIDH/L串行数据输入端6CSH/L模组片选端，高电平有效7BL+VDD背光源电压 +4.2V +5V8BL-VSS背光源公共端、指令说明模块控制芯片

14、提供两套控制命令，基本指令和扩充指令如下：指令表 1：RE=0：基本指令)指 令指令码功能RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清除显示0000000001将 DDRAM填满20H,并且设定 DDRA的M 地址计数器 (AC到00H地址归位000000001X设定 DDRAM的地址计数器 (AC到 00H,并 且将游标移到开头原点位置。这个指令不改变 DDRAM的 内容显示状 态开 / 关0000001DCBD: 控制整体显示的开与关，高电平表 示开显示，低电平表示关显示C: 控制光标的开与关，高电平表示有 光标，低电平表示无光标B: 控制光标是否闪烁，高电平闪烁， 低电平不闪烁进入点00

15、000001I/DS指定在数据的读取与写入时 , 设定游标/ 12设定的移动方向及指定显示的移位I/D ：光标移动方向，高电平右移，低 电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移， 高电平表示有效，低电平则无效游标或 显示移 位控制000001S/CR/LXX设定游标的移动与显示的移位控制 位。这个指令不改变 DDRAM的 内容 S/C:高电平时移动显示的文字，低电平 时移动光标功能设定00001DLXREXXDL:高电平时为 4 位总线，低电平时为 8 位总线RE=1: 扩充指令操作RE=0: 基本指令操作设定 CGRAM 地址0001AC5AC4AC3AC2AC1AC0设定 CGRAM地

16、 址设定 DDRAM 地址0010AC5AC4AC3AC2AC1AC0设定 DDRAM地 址 显示位址)第一行： 80H87H第二行： 90H97H读取忙 标志和 地址01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0读取忙标志 (BF 可以确认内部动作是 否完成 , 高电平表示忙，此时模块不能 接收命令或者数据，如果为低电平表 示不忙。同时可以读出地址计数器 (AC的值写数据 到 RAM10数据将 数 据 D7D0 写 入 到 内 部 的 RAM (DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM读出 RAM的值11数据从内部 RAM读取数据 D7D0(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM指

17、令表 2：RE=1：扩充指令)指 令指令码功能RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0待命模式0000000001进入待命模式 , 执行其他指令都棵终止待命模式卷动地址 开关开启000000001SRSR=：1 允许输入垂直卷动地址SR=：0 允许输入 IRAM和 CGRA地M址反白选择00000001R1R0选择 2 行中的任一行作反白显示，并 可决定反白与否。初始值R1R0 00，第一次设定为反白显示，再次设定变/ 12回正常睡眠模式0000001SLXXSL=0：进入睡眠模式SL=1：脱离睡眠模式扩充功能设定00001CLXREG0CL=0/1 ：4/8 位数据RE=1: 扩充指令操作

18、RE=0: 基本指令操作G=1/0：绘图开关设定绘 图 RAM 地址0010AC60AC50AC4AC3AC3AC2AC2AC1AC1AC0AC0设定绘图 RAM先设定垂直 ( 列地址 AC6AC5 AC0 再设定水平 ( 行地址 AC3AC2AC1AC0 将以上 16 位地址连续写入即可备注。当 IC1 在接受指令前 ,微处理器必须先确认其内部处于非忙碌状态,即读取 BF 标志时,BF 需为零 , 方可接受新的指令。如果在送出一个指令前并不检查BF 标志 , 那么在前一个指令和这个指令中间必须延长一段较长的时间 , 即是等待前一个指令确实执行完成。三、软件初始化 :四、时序图/ 12串口读写时序：五、附录部分附录： ASCII 码表需要者请向老师索取附录五 智能装置实验系统原理图11 / 1212 二2r Qi CRYSTAL iti 二I11 nij厲$肚常户:Jd I II_c.ccfilAi _M-n 牴诂北占肩卅 AHEFIDIcseccczcoD M R R R RR RK RR V a Q R R R R RR4, 6 s 4 i I a- D s & s- -w 丁阪孑必-3 帀 Ra器RaRaRB器徐心ISsrRC鬆唸21PXItiFEW 1心01-=-KI瓦,百力血RM