基于51單片機(jī)搖搖棒的設(shè)計(jì)-資料下載頁

　　

【正文】 錯(cuò)誤是由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和加工過程中的工藝性錯(cuò)誤所造成的。這類錯(cuò)誤包括：錯(cuò)線，開路，短路等幾種，其中短路時(shí)最常見的故障。在印刷電路板布線密度高的情況下，極易因工藝原因造成短路。 器件失效 元器件失效的原因有兩個(gè)方面：一是器件本身已損壞或性能不符合要求；二是由于組裝錯(cuò)誤而造成的元器件失效，如電解電容，二極管的極性錯(cuò)誤，集成塊安裝方向錯(cuò)誤等。 可靠性差 引起系統(tǒng)不可靠的因素很多，如金屬化孔，接插件接觸不良會造成系統(tǒng)時(shí)好時(shí)壞；內(nèi)部和外部的干擾，電源紋波系數(shù)過大，器件負(fù)載過大等造成邏輯電平不穩(wěn)定；另外，走線和布局的不合理等也會引起系統(tǒng)可靠性差。 電源故障 若樣機(jī)中存在電源故障，則加電后將造成器件損壞。電源的故障包括：電壓值不符合設(shè)計(jì)要求，電源引出線和插座不對應(yīng)，電源功率不足，負(fù)載能力差。 硬件調(diào)試方法 脫機(jī)調(diào)試 脫機(jī)調(diào)試是在電路板加電之前，先用萬用表等工具，根據(jù)硬件電氣原理圖和裝配圖仔細(xì)檢查樣機(jī)線路的正確性，并核對元器件的型號，規(guī)格和安裝是否符合要求。應(yīng)特別注意電源的走線，防止電源之間的短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查拓展系統(tǒng)總線是否存在相互間的短路或其他信號線的短路。 對于樣機(jī)所用的電源事先必須單獨(dú)調(diào)試，調(diào)試好后，檢查其電壓值，負(fù)載能力，極性等均符合要求，才能加到系統(tǒng)的各個(gè)部件上。在不插片子的情況下，加電檢查各插件上引腳的電位，仔細(xì)檢查各地點(diǎn)電位是否正常，尤其應(yīng)注意單片機(jī)插座上的各點(diǎn)電位是否正常，若有高壓，聯(lián)機(jī)時(shí)將會損壞開發(fā)機(jī)。 聯(lián)機(jī)調(diào)試 通過脫機(jī)調(diào)試可排除一些明顯的硬件故障。有些硬件故障還是要通過聯(lián)機(jī)調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)和排除。 聯(lián)機(jī)前先斷電，把開發(fā)系統(tǒng)的仿真插頭插到樣機(jī)的單片機(jī)插座上，檢查一下開發(fā)機(jī)與樣機(jī)之間的電源、接地是否良好。一切正常，即可打開電源。通電后執(zhí)行開發(fā)機(jī)讀寫指令，對用戶機(jī)的存儲器、I/O端口進(jìn)行讀寫操作、邏輯檢查，若有故障，可用示波器觀察波形。通過對波形的觀察分析，尋找故障原因，并進(jìn)一步排除故障。可能的故障有：線路連接上的邏輯錯(cuò)誤、有斷線或短路現(xiàn)象、集成電路失效等。 軟件調(diào)試方法 軟件調(diào)試與所選用的軟件結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計(jì)技術(shù)有關(guān)。如果采用模塊程序設(shè)計(jì)技術(shù)，則逐個(gè)模塊調(diào)試好以后，再進(jìn)行系統(tǒng)程序總調(diào)試。如果采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，一般是逐個(gè)任務(wù)，下面進(jìn)一步予以說明。 對于模塊結(jié)構(gòu)程序，要一個(gè)個(gè)子程序分別調(diào)試。調(diào)試子程序時(shí)，一定要符合現(xiàn)場環(huán)境，即入口條件和出口條件。調(diào)試的手段可采用單步運(yùn)行方式和斷點(diǎn)運(yùn)行方式，通過檢查用戶系統(tǒng)CPU的現(xiàn)場、RAM的內(nèi)容和I/O口的狀態(tài)，檢測程序執(zhí)行結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求。通過檢測，可以發(fā)現(xiàn)程序中的死循環(huán)錯(cuò)誤、機(jī)器碼錯(cuò)誤及轉(zhuǎn)移地址的錯(cuò)誤，同時(shí)也可以發(fā)現(xiàn)用戶系統(tǒng)中的硬件故障、軟件算法及硬件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。在調(diào)試過程中不斷調(diào)整用戶系統(tǒng)的軟件和硬件，逐步通過一個(gè)個(gè)程序模塊。各程序模塊通過后，可以把各功能塊聯(lián)系起來一起進(jìn)行整體程序綜合調(diào)試。在這階段若發(fā)生故障，可以考慮各子程序在運(yùn)行時(shí)是否破壞現(xiàn)場，緩沖單元是否發(fā)生沖突，零位的建立和清除在設(shè)計(jì)上有否失誤，堆棧區(qū)域有否溢出，輸入設(shè)備的狀態(tài)是否正常，等等。若用戶系統(tǒng)是在開發(fā)系統(tǒng)的監(jiān)控程序下運(yùn)行時(shí)，還要考慮用戶緩沖單元是否和監(jiān)控程序的工作單元發(fā)生沖突。 單步和斷點(diǎn)調(diào)試后，還應(yīng)進(jìn)行連續(xù)調(diào)試，這是因?yàn)閱尾竭\(yùn)行只能驗(yàn)證程序的正確與否，而不能確定定時(shí)精度、CPU的實(shí)時(shí)響應(yīng)等問題。待全部完成后，應(yīng)反復(fù)運(yùn)行多次，除了觀察穩(wěn)定性之外，還要觀察用戶系統(tǒng)的操作是否符合原始設(shè)計(jì)要求、安排的用戶操作是否合理等，必要時(shí)還要做適當(dāng)修正。對于實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序是由若干個(gè)任務(wù)程序組成，一般是逐個(gè)任務(wù)進(jìn)行調(diào)試，在調(diào)試某一個(gè)任務(wù)時(shí)，同時(shí)也調(diào)試相關(guān)的子程序、中斷服務(wù)程序和一些操作系統(tǒng)的程序。逐個(gè)任務(wù)調(diào)試好以后，再使各個(gè)任務(wù)同時(shí)運(yùn)行，如果操作系統(tǒng)中沒有錯(cuò)誤，一般情況下系統(tǒng)就能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在全部調(diào)試修改完成后，將用戶軟件固化于EPROM中，插入用戶樣機(jī)后，用戶系統(tǒng)即能離開發(fā)機(jī)獨(dú)立工作，至此系統(tǒng)研制完成。 在開始實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)前，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，分析實(shí)驗(yàn)所涉及的相關(guān)知識點(diǎn)，查閱身邊的資料，并根據(jù)自己以前所學(xué)的理論知識，有了大概設(shè)計(jì)框圖后，在PROTEL中畫出原理圖，然后根據(jù)原理圖分析模塊焊出電路板，并對模塊進(jìn)行測試。 第一步，測試LED顯示電路和C51單片機(jī)最小系統(tǒng)。首先測試LED，輸入一個(gè)簡單程序（includemain(){p1=0*00。p2=0*00。}）,發(fā)現(xiàn)有一個(gè)LED不亮，于是檢查該LED的引腳，發(fā)現(xiàn)線路斷了，接好后LED亮了。于是輸入搖搖棒程序，但LED燈不閃，猜測是數(shù)碼管芯片與插槽接觸不良的問題，就把插槽重新焊接，之后，再次檢測時(shí)，發(fā)現(xiàn)有時(shí)閃爍有時(shí)燈不亮。說明不是插槽的問題，于是反復(fù)檢查最小系統(tǒng)模塊，通過用電壓表最數(shù)碼管的每個(gè)引腳進(jìn)行高低電平測試，最總發(fā)現(xiàn)原來是接線問題，即是一根線忘了連接。使得硬件與軟件的設(shè)置不匹配，從而導(dǎo)致了LED顯示不正常。改正后重新測試。手動(dòng)搖晃可呈現(xiàn)圖像。 第二步，測試驅(qū)動(dòng)電路，該模塊完好。 第三步，軟件測試。在軟件方面，改部分主要調(diào)延時(shí)函數(shù)，調(diào)試過程簡單但費(fèi)時(shí)。于是，多次耐心嘗試后軟件調(diào)試才成功，能夠完整并較為清晰地完整圖像。 最終，實(shí)現(xiàn)搖搖棒功能 總 結(jié) 在李艷萍老師的指導(dǎo)下，通過一周的時(shí)間完成了搖搖棒的設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)以傳感器和單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用為背景，介紹了以單片機(jī)和傳感器為核心系統(tǒng)搖動(dòng)傳感器和顯示設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)和基本原理。 本次將使用單片機(jī)對搖動(dòng)顯示進(jìn)行實(shí)例化，設(shè)計(jì)一個(gè)LED搖動(dòng)顯示器來顯示文字、圖像等信息。掌握利用8051型單片機(jī)對發(fā)光二極管陣列進(jìn)行搖動(dòng)控制的方法。輸出信號頻率的控制通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，用搖動(dòng)傳感器檢測當(dāng)前搖動(dòng)狀態(tài)，用16個(gè)發(fā)光二極管進(jìn)行不同頻率的亮滅刷新，通過手動(dòng)搖動(dòng)可顯示輸出文字及圖案等信息。當(dāng)進(jìn)行搖動(dòng)時(shí)，由于人的視覺暫留原理，會在發(fā)光二極管搖動(dòng)區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)視覺平面，在視覺平面內(nèi)的二極管通過不同頻率的刷新，會在搖動(dòng)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生圖像，從而達(dá)到在該視覺平面上傳達(dá)信息的作用。 設(shè)計(jì)具有市場前景，可滿足各種大型演出、集會、游行等宣傳需要，為人們的生活提供便利，通過這次課程設(shè)計(jì)，使我學(xué)會了編寫程序，焊接電路板，增強(qiáng)了我的動(dòng)手能力，為以后打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)！致 謝 本設(shè)計(jì)的完成是在我們的導(dǎo)師老師李艷萍的細(xì)心指導(dǎo)下進(jìn)行的。在每次設(shè)計(jì)遇到問題時(shí)老師不辭辛苦的講解才使得我的設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行。從設(shè)計(jì)的選題到資料的搜集直至最后設(shè)計(jì)的修改的整個(gè)過程中，花費(fèi)曲老師很多的寶貴時(shí)間和精力，在此向老師表示衷心地感謝！老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開拓進(jìn)取的精神和高度的責(zé)任心都將使學(xué)生受益 終生！ 還要感謝和我同一班級的同學(xué)，是你們在我平時(shí)設(shè)計(jì)中和我一起探討問題，并指出我設(shè)計(jì)上的誤區(qū)，使我能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題把設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行下去，沒有你們的幫助我不可能這樣順利地結(jié)稿，在此表示深深的謝意。 再次感謝李老師長期以來悉心的指導(dǎo)和在設(shè)計(jì)過程提供的大量資料、修改意見及多次的參觀和試驗(yàn)的機(jī)會，讓我對單片機(jī)有了較全面了解，為日后的工作和更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也積累了許多寶貴的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)[1] 鄒逢興，陳立剛，計(jì)算機(jī)意見技術(shù)基礎(chǔ)（第二版），高等教育出版社，2003[2] 余錫存，曹國華，單片機(jī)原理與接口技術(shù)（第二版），西安電子科技大學(xué)出版社，2007[3] 馮博琴，吳寧，微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)（第三版），清華大學(xué)出版社，2004[4] 張毅剛，MCS51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004