單片機(jī)課程設(shè)計(jì)說明書要求

1、內(nèi)容要求1. 說明書有目錄、封面2. 內(nèi)容：第1章. 介紹Freescale 系列單片機(jī) 第2章. 介紹Freescale 系列單片機(jī)的最小系統(tǒng) 第3章. 自己考試題目的電路圖 第4章. 自己考試題目的源程序 第5章 課程設(shè)計(jì)心得3.全部內(nèi)容（包括封面、目錄）超過10頁。格式參見后頁。封面 JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 本科課程設(shè)計(jì)（論文）星輪行星輪轉(zhuǎn)換式可爬樓輪椅設(shè)計(jì)題目二號宋體學(xué)院名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 專 業(yè)： 汽車服務(wù)工程 班 級： 10東汽服1 學(xué) 號： 10321245 姓 名： 戴 文 龍 二一三 年 九 月目 錄標(biāo)題三號黑體序 言標(biāo)題一四

2、號黑體1第1章 課題分析與方案論證21.1課題任務(wù)分析標(biāo)題二小四號黑體21.2設(shè)計(jì)方案2第2章 硬件電路52.1 A/D硬件單元52.2.1電路設(shè)計(jì)標(biāo)題三五號黑體5參考文獻(xiàn)6致 謝7“目錄”二字（3號黑體居中），下空一行為章、節(jié)、小節(jié)及其開始頁碼。章為4號黑體，節(jié)為小4號黑體，小節(jié)及其開始頁碼為小4號宋體。章與章之間空一行。序 言自從單片機(jī)問世以來，在國外，它已廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集和處理、家用電器等各方面，同時(shí)也滲透到其它各個(gè)科技領(lǐng)域。在國內(nèi)，雖然起步較晚，但由于單片機(jī)價(jià)廉物美、功能強(qiáng)、體積小、使用靈活方便，得到發(fā)展越來越多的發(fā)展，尤其在工業(yè)過程控制、自動(dòng)化儀器等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。對推

3、動(dòng)國家的工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程有著重大意義。現(xiàn)代工業(yè)中絕大部分的動(dòng)力裝置都是用電機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，由于電機(jī)并不能自身對轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，在以前只能用機(jī)械裝置對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，隨著機(jī)械調(diào)速裝置在實(shí)際應(yīng)用中暴露出來的噪音、能耗大以及易磨損、占用空間大、安裝不便等問題，人們開始把目光投向了電子調(diào)速。本設(shè)計(jì)目的就是利用單片機(jī)對當(dāng)前國內(nèi)使用最多的三種電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。本說明書共分為4章，第一章課題分析與方案論證；第二章對硬件進(jìn)行了詳細(xì)的說明；第三章對系統(tǒng)的軟件進(jìn)行了分析；第四章有選擇地列舉了軟硬件在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題，并對問題作出了分析；其中重點(diǎn)是單片機(jī)的各接口單元電路的設(shè)計(jì)，以及數(shù)據(jù)的顯示處理。設(shè)計(jì)的最終成果是能通過按鈕對

4、電機(jī)的速度進(jìn)行控制，并實(shí)現(xiàn)對交流電機(jī)轉(zhuǎn)速模擬量的采集，并通過LED進(jìn)行顯示。 第1章 課題分析與方案論證標(biāo)題：每章標(biāo)題以3號字黑體居中打印；“章”下空兩行為“節(jié)” ，以4號黑體左起頂格打?。弧肮?jié)”下空一行為“小節(jié)”，以小4號黑體左起頂個(gè)打印。換行打印設(shè)計(jì)（論文）正文。1.1課題任務(wù)分析 本課題主要實(shí)現(xiàn)用單片機(jī)控制交流、直流、步進(jìn)三種電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，并采集變頻器轉(zhuǎn)速輸出口的電流信號將交流電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速顯示出來。首行縮進(jìn)兩個(gè)字符采用小4號宋體字打印。行距1.5，字距為默認(rèn)值。實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的西門子變頻器有一模擬量輸入口，在該口輸入0-10V的電壓，變頻器就可以輸出不同頻率的交流電，達(dá)到控制交流電機(jī)轉(zhuǎn)速

5、的目的，為此對于交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制只要將單片機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號與實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的西門子變頻器的模擬量輸入口接駁即可；交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速顯示則需將變頻器輸出的電流模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送單片機(jī)。步進(jìn)電機(jī)通過環(huán)行分配器控制各繞組的通電順序運(yùn)轉(zhuǎn)，分配器有軟件和硬件之分。實(shí)驗(yàn)室的步進(jìn)電機(jī)是通過硬件環(huán)行分配器驅(qū)動(dòng)的，因而只要使單片機(jī)輸出不同頻率的脈沖至硬件環(huán)行分配器就可以控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。還可以從單片機(jī)上引出一個(gè)口，通過控制這個(gè)口的高低電平讓步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制只要改變直流電機(jī)的輸入電壓就能實(shí)現(xiàn)，為此利用單片機(jī)產(chǎn)生PWM脈沖送直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，由驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生不同的電壓至直流

6、電機(jī)，從而達(dá)到直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。本實(shí)驗(yàn)平臺要求三種電機(jī)的調(diào)速電路以及模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路相互獨(dú)立，以便在以后做不同的實(shí)驗(yàn)時(shí)只需將相應(yīng)的電路與單片機(jī)控制電路接駁。為此需要將各電路的硬件和系統(tǒng)的軟件模塊化，其中硬件部分首先將各電路設(shè)計(jì)成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的單元，然后用插口將各單元電路與單片機(jī)控制單元相連；軟件的模塊化則通過在主程序中調(diào)用各子程序?qū)崿F(xiàn)。1.2方案論證 盡管所要控制的交流電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1400r/min，所要的A/D、D/A芯片的分辨率最小為1/1400，但考慮到本次設(shè)計(jì)任務(wù)只是鍛煉我們的實(shí)踐能力和方便以后教學(xué)，沒有必要去片面的追求高精度而增加硬件成本，為此直接選用了市面上較為常見的八位D/A（

7、DAC0809）、A/D（ADC0832）轉(zhuǎn)換芯片，而沒有將D/A、A/D芯片的選擇在方案中作為考慮對象。本次方案論證主要對鍵盤/顯示接口電路進(jìn)行選擇。方案一：1. 鍵盤/顯示器單元電路方案選用通用并行接口芯片8155作LED顯示和鍵盤的輸入。其中，8155的PA口為輸出口，控制鍵盤列線的掃描，PA口同時(shí)又是4位LED顯示器的位掃描口，PB作為顯示器的段碼口，PC口作為鍵盤行線狀態(tài)的輸入口。2. 交流電機(jī)單元的轉(zhuǎn)速控制方案由AT89C51單片機(jī)將鍵盤輸入信號進(jìn)行判斷處理后經(jīng)P0輸出8位數(shù)字量信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC0832進(jìn)行轉(zhuǎn)換,產(chǎn)生相應(yīng)的模擬電壓信號，再將模擬電壓信號通過二級運(yùn)算器放大后

8、，輸入西門子變頻器MM420的模擬量輸入口,去控制交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。3. 步進(jìn)電機(jī)單元的轉(zhuǎn)速控制方案由AT89C51單片機(jī)將鍵盤輸入信號進(jìn)行判斷處理后經(jīng)P1.0、P1.1口輸出步進(jìn)電機(jī)的控制信號，經(jīng)74LS07正向放大后送步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。4. 直流電機(jī)單元的轉(zhuǎn)速控制方案由AT89C51單片機(jī)將鍵盤輸入信號進(jìn)行判斷處理后經(jīng)P1.0口輸出PWM信號，將此脈沖信號送直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。方案二：1. 鍵盤/顯示器單元的電路方案選用五片“串入并出”移位寄存器74LS164擴(kuò)展五個(gè)8位并行輸出口：一個(gè)8位并行輸出口用于鍵盤的列線使用，其余的四個(gè)8位并行輸出口用于控制4個(gè)LED段選口作靜態(tài)

9、顯示。2. 交流電機(jī)單元的轉(zhuǎn)速控制方案由AT89C51單片機(jī)將鍵盤輸入信號進(jìn)行判斷處理后經(jīng)P0輸出8位數(shù)字量信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC0832進(jìn)行轉(zhuǎn)換,產(chǎn)生相應(yīng)的模擬電壓信號，再將模擬電壓信號通過二級運(yùn)算器放大后，輸入西門子變頻器MM420的模擬量輸入口,去控制交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。3. 步進(jìn)電機(jī)單元的轉(zhuǎn)速控制方案由AT89C51單片機(jī)將鍵盤輸入信號進(jìn)行判斷處理后經(jīng)P1.0、P1.1口輸出步進(jìn)電機(jī)的控制信號，經(jīng)74LS07正向放大后送步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。4. 直流電機(jī)單元的轉(zhuǎn)速控制方案由AT89C51單片機(jī)將鍵盤輸入信號進(jìn)行判斷處理后經(jīng)P1.0口輸出PWM信號，將此脈沖信號送直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路控制直流

10、電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 綜合上述兩種方案，區(qū)別在于所采用的鍵盤、顯示接口電路不同。方案一：選用通用并行接口芯片8155作LED顯示和鍵盤的輸入，這樣就會(huì)和 D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC0832 共用P0口資源，需要進(jìn)行片選，軟件工作量大，硬件接線復(fù)雜。 方案二：直接使用89C51的串換行口外擴(kuò)鍵盤/顯示器。應(yīng)用串行口方式0的輸入方式，在串行口外接移位寄存器74LS164，構(gòu)成鍵盤/顯示器接口。這種靜態(tài)顯示方式的優(yōu)點(diǎn)是亮度大，顯示閃爍感小，且CPU不必頻繁地為顯示服務(wù)，因而主程序可不必掃描顯示器，軟件設(shè)計(jì)比較簡單，整個(gè)接口電路硬件也不復(fù)雜。通過比較我發(fā)現(xiàn)，第二種方案軟、硬較第一種方案簡單，且充分利用了89C51單

11、片機(jī)的串行口資源，節(jié)約了成本。為此，我采用第二種方案。圖2-1 A/D接口電路圖下方居中標(biāo)明圖號和圖題。圖題若采用中英文對照時(shí)，其英文字體為5號Times New Roman，中文字體為5號楷體。第2章 硬件電路本實(shí)驗(yàn)平臺要求三種電機(jī)的調(diào)速電路以及模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路相互獨(dú)立，以便在以后做不同的實(shí)驗(yàn)時(shí)只需將相應(yīng)的電路與單片機(jī)控制電路接駁。為此需要將各電路的硬件和系統(tǒng)的軟件模塊化，其中硬件部分首先將各電路設(shè)計(jì)成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的單元，然后用插口將各單元電路與單片機(jī)控制單元相連；軟件的模塊化則通過在主程序中調(diào)用各子程序?qū)崿F(xiàn)。2.1 A/D接口單元A/D接口單元電路為采集到的變頻器的模擬量能被單片機(jī)識別提供解決

12、方案，如圖2-1圖2-1必須在文中引用所示。2.2.1電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用8位A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809，ADC0809的分辨率為1/255，而設(shè)計(jì)的交流電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為1275r/min，這樣本設(shè)計(jì)中的A/D采集的最小分辨率為5r/min。為了在以后的實(shí)驗(yàn)中能用A/D轉(zhuǎn)換芯片單獨(dú)采集電壓信號，在設(shè)計(jì)中將ADC0809的INT0口和地線預(yù)留了接口，算例數(shù)值計(jì)算結(jié)果如表2-1表2-1必須在文中引用所示。表2-1 算例數(shù)值計(jì)算結(jié)果表格按章順序編號，如表2-1為第二章第一表。表應(yīng)有標(biāo)題，表內(nèi)必須按規(guī)定的符號注明單位（5號字體居中打?。?。最大應(yīng)力（MPa）屈服極限（MPa）安全裕度最大變形（mm）X方

13、向Z方向438.67700.760.0760.415根據(jù)載荷概率分布及元件的條件壽命發(fā)生函數(shù)分別構(gòu)造元件的首級加載失效概率發(fā)生函數(shù)UP0(z)： 公式書寫應(yīng)在文中另起一行。公式后應(yīng)注明該式按章的順序編排。 (2-1)參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)是畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書）不可缺少的組成部分，也是作者對他人知識成果的承認(rèn)和尊重。參考文獻(xiàn)15篇以上（其中學(xué)術(shù)論文10篇以上，含2篇以上英文等外文論文；教材、學(xué)術(shù)專著等5部以上）。參考文獻(xiàn)應(yīng)按文中引用出現(xiàn)的順序列全，附于文末。1 宋培義，劉立新單片機(jī)原理接口技術(shù)與應(yīng)用M.北京：中國廣播電視臺出版社，19992 潘新民，王燕芳微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)M北京：人民郵電出版社，1

14、9993 馬志良單片機(jī)原理與控制技術(shù)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20024 李廣弟，朱月秀，王秀山單片機(jī)基礎(chǔ)（第二版）M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20015 何宏單片機(jī)原理與接口技術(shù)M北京：國防工業(yè)出版社，20066 秦曉梅，陳育斌單片機(jī)原理綜合實(shí)驗(yàn)教程M大連：大連理工大學(xué)出版社，20047 張義民，王順，劉巧伶具有相關(guān)失效模式的多自由度非線性結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)系統(tǒng)的可靠性分析J中國科學(xué)，2003，33(9)：804-812參考文獻(xiàn)頁：另起一頁打印“參考文獻(xiàn)”（3號黑體居中）。按論文（設(shè)計(jì)說明書）中參考文獻(xiàn)出現(xiàn)的先后順序用阿拉伯?dāng)?shù)字連續(xù)編號，并將序號置于方括號內(nèi)，（小4號宋體頂格打印）。具體內(nèi)容有：

15、 主要責(zé)任者（專著作者、論文集主編、學(xué)位申報(bào)人、專利申請人、期刊文章作者、文章作者）。多個(gè)責(zé)任者之間以“，”分隔，注意在本項(xiàng)數(shù)據(jù)中不得出現(xiàn)縮寫點(diǎn)“.”。主要責(zé)任者只列出姓名，其后不加“著”、“編”、“主編”等。 文獻(xiàn)題名及版本（初版略）。 文獻(xiàn)類型及載體類型標(biāo)識。文獻(xiàn)類型標(biāo)識為：專著M，期刊J, 論文集C，學(xué)位論文D，報(bào)紙文章N，報(bào)告R，專利P。 出版項(xiàng)（出版地、出版者、出版年）。 文獻(xiàn)出處或電子文獻(xiàn)的可獲得地址。 文獻(xiàn)起止頁碼。 文獻(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)編號（標(biāo)準(zhǔn)號、專利號）。 格式：a. 參考文獻(xiàn)若是專著、論文集、學(xué)位論文、報(bào)告等：8 公茂法，馬寶甫，孫辰單片機(jī)人機(jī)接口實(shí)例M北京：北京航空航天大學(xué)，19989 胡汗才單片機(jī)原理及其接口技術(shù)M北京：清華大學(xué)出版社，199610 張振榮，晉明武，王毅平MCS51單片機(jī)原理及其實(shí)用技術(shù)M北京：人民郵電出版社，200011 李秉操，張登舉，付壽英，徐飛單片機(jī)接口技術(shù)及其在工業(yè)控制中的應(yīng)用M陜西：陜西電子編輯部，199112 趙依軍單片微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)M湖北：湖北計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)，198813 張俊謨單片機(jī)中級教程M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，200014 梁建明電阻爐爐溫控制系統(tǒng)J兵工自動(dòng)化, 20