非接触式转速测量仪

河南科技大学毕业设计（论文）非接触式转速仪设计摘 要随着工业生产技术的发展，尤其是风机等在各个领域的大量应用，旋转物体转速的测量变得更为频繁，因而对具有便携、快速、非接触、精确度高等特征转速测量仪表的需求性也越来越强。本设计以STC89C54RD+单片机为核心，主要有硬件电路设计和软件设计两个部分。硬件电路主要包括主控制器，反射式红外传感器，按键电路，显示电路以及串口通信等。主控制器采用单片机STC89C54RD+；红外传感器用来发射和接收信号，采集数据；显示电路采用8位共阴极LED数码管动态扫描显示；串口通信传输采用标准的RS232计算机数据串行通信方式。软件设计主要包括主程序，按键子程序，显示子程序，红外传感数据采集程序以及串口通信程序等。该设计的产品能够对风机等的转速实现精确测量，具有大量程、精度高、价格低、结构简单、性能稳定、抗干扰能力强、快速测量、便于携带、用途广、可实现在线测量等优点，将为工业生产提供极大方便。该设计所实现的功能：设置相应叶片数后，按开始按键即可通过红外传感器对风机转速进行实时测量，并将转速、叶片数等信息通过数码管显示，同时可以通过串口将相应数据信息反馈给PC机。本设计实现了所要求的功能。关 键 字: STC89C54，RS-232，LED，转速THE DESIGN OF NON-CONTACT ROTATIONAL SPEED METERABSTRACTWith the development of the Technology of industrial production, Especially the large number of applications of fans in various fields, to measure the rotational speed of Rotating object becomes more frequent, and thus the needs of the rotational speed meter which has Features of portable, rapid, non-contact, high precision measuring and other characteristics is also growing.The design make the STC89C54RD microcontroller as the core. hardware design and software design is the Two main parts. Hardware circuit includes a master controller, reflective infrared sensors, key circuit, display circuit, and serial communications etc. Main controller using SCM STC89C54RD ; Infrared sensors used to transmit and receive signals, collecting the date; Display circuit using 8-bit common cathode LED digital tube dynamic scanning display; Serial communication transmission of computer data using standard RS232 serial communication. Software design includes the main program, the key subroutine, display routines, and the infrared sensor data acquisition program and other serial communication program. The product of design can achieve accurate measurement the rotational speed of fans etc, with a large range, high precision, low price, simple structure, stable performance, anti-interference ability, fast measurement, portable, versatile, can realize the advantages of online measurement will greatly facilitate industrial production.The implementation function of the design: After setting the appropriate number of leaves, pressing the starting button can measure the rotational speed of the fan through the infrared sensor for real-time, rotational speed and number of leaves and other information will display through the digital display, while the corresponding data will be fed back to the PC machine through the serial port. The design achieved the required functions.Key words： STC89C54，RS-232，LED， Rotational speed目 录前 言1第1章 系统总体方案设计31.1功能要求31.2整体方案设计31.3实现方式41.4单片机的选择5第2章 硬件电路设计62.1单片机模块62.2 232串行口模块72.3电源电路设计82.4显示电路92.5时钟电路模块102.6复位电路模块112.7红外收发电路模块122.8 PCB板的设计14第3章 软件程序设计153.1软件总体结构153.2串口中断程序流程图163.3串口命令执行程序流程173.4通讯协议和解析流程图183.4.1输入串口的通讯协议193.4.2串口返回的数据193.5 LED数码管显示程序203.6红外传感数据采集程序213.7按键程序22第4章 系统调试244.1 硬件的调试244.2 软件的调试254.3 软件硬件联接调试25总 结27参考文献28致 谢30附 录31附录1原理图31附录2 PCB图3231河南科技大学毕业设计（论文）前 言项目的背景和作用 测量转速的方法很多，但多数比较复杂。目前国外内测量转速的方法主要有四种：机械式、电磁式、光电式和激光式。机械式原理简单直接，不需额外电器设备，适用于精度要求不高、接触式的转速测量场合。电磁式测量精度不能保证。光电式测量精度同样不能保证。激光测速技术(LDV)是一种正在发展中的测速技术，理论上具有很高的瞬时转速测量精度，但目前实际产品精度不够高，并且价格昂贵，在实际使用上受到限制。随着工业生产的发展，对转速测量的精确度和方便性等多方面提出了更高的要求，而原有的产品已不太能满足生产的需求。针对这样的情况，本文进行了新型的非接触式转速仪的设计。为了提高测量的精度，本设计以单片机作为控制核心，采用红外传感器采集转速数据。按照系统设计功能的要求，确定系统有6个模块组成：电源模块、主控制器、反射式红外传感器，按键模块，显示模块以及串口通信模块。控制器使用STC89C54RD+单片机，用8位共阴极LED数码管以动态扫描显示转速和叶片信息，红外传感器用来发射和接收信号，采集数据，串口通信传输采用标准的RS232计算机数据串行通信方式。系统程序主要包括主程序，按键子程序，显示子程序，红外传感数据采集程序以及串口通信程序等。 此类型的非接触转速测量仪设计成功后能为工业生产提供很多方便。它具有大量程、精度高、价格低、结构简单、性能稳定、抗干扰能力强、快速测量、便于携带、用途广，可实现在线测量等优点。由于数据通过反射式红外传感器进行采集，传感器部分完全与被测物分开，所以在生产过程中，它不仅仅限于对风机转速的测量，不需做太多改进即可对其他旋转体的转速进行测量。使用单片机使产品设计和使用变的更加灵活，也大幅降低了产品的成本，同时利用红外线的发射接收原理使产品的精度得到提高，测量的范围也大幅增加。设计解决的问题和难点 本设计中采用反射式红外传感器采集转速数据，从而方便了数据的采集，也提高了测量的精度，但是由于红外线的发射接收不好控制，而且容易受到外界光线和环境的干扰，因此成了本设计的难点。用8位共阴极LED的数码管以动态扫描清晰的显示了实时的转速和叶片信息，不过使编写程序的工作量增加了很多。本设计中还通过RS232串行口和计算机连接，使转速和叶片数等信息能够实时反馈给计算机，方便了数据的采集和整理，可通信协议的建立也是一个难点。在这次设计中，首先就确定了明确的设计目的，并充分把握和利用了这踏上工作岗位前的最后一次“演习”机会，仔细查阅了资料，精心设计，努力工作，最终完成了这次设计任务。但由于水平和时间有限，设计中错误难免，希望老师们批评指正，从而在受教的同时能不断的进步。第1章 系统总体方案设计本章主要对毕业设计的题目进行了分析，根据要实现的功能，提出了实现系统功能的最佳方案。1.1功能要求本设计是非接触式转速测量仪，它的主要功能是：（1）通过红线传感器反射原理监测旋转物体的转速，如风机；（2）具备方便的设置功能，根据旋转设备的叶片数量进行配置更改；（3）友好的界面指示功能，显示转速、叶片数量信息；（4）转速信息可通过串口输出。1.2整体方案设计毕业设计的主要任务是通过红外感应，能对风机等的转速进行非接触式的测量。设计中以单片机为核心，以红外感应为手段，最终将转速等通过数码管显示出来，并且能与PC机实现数据传输。因此要有红外收发模块，LED数码管的显示电路，按键等控制部分以及串口收发数据的部分。其中STC89C54单片机是整个系统最核心的部分，是系统的指挥中心，用于协调各部分的运行。数据的采集以反射式红外传感器为媒介，将风机叶片的旋转数据转化为相应的脉冲信息，结合单片机内部定时器，计算出实时的转速数值，并通过数码管显示。图1-1 系统整体方案设计框图1-2 数据采集部分框 1.3 实现方式要达到精确测量转速的功能要做好硬件和软件设计以及调试三个方面的工作。首先硬件方面，通过合理的设计单片机管脚及其他外围电路的链接，使之既有I/O口的功能，又有控制型号的功能。其次软件方面，通过合理设计软件的结构和安排子程序，使程序以最简洁有效的方式实现目的。最后，调试方面，程序编辑用Keil uVision4环境，编辑过程可使用软件仿真观察，并对其进行调试。在程序编辑完成之后使用硬件仿真，最终用烧录器将程序写入单片机进行实测。 1.4单片机的选择 本设计所使用的STC89C54单片机是一个低功耗、高性能的单片机，它是一款八位，片内有ROM/EPROM的单片机。这种芯片构成的最小系统简单、实用可靠。用STC89C54单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，本设计所选用的晶振为12MHZ，晶振电容为30PF。STC89C54单片机具有如下特点：40个引脚，16kB片内程序存储器，128B的随机存取数据存储器（RAM），4个中断优先级，32个外部双向输入/输出（I/O）口，8个中断优先级，3个16位可编程定时计数器，1个全休工串行通信口，看门狗电路等等。第2章 硬件电路设计2.1单片机模块本文选用的STC89C54单片机作为控制器件。STC89C54单片机是低电压、高性能COMS8位单片机，片内4K bytes的可反复擦写的flash只读程序存储器和128bytes的随机数据存储器。STC89C54单片机中2条主电源引脚，2条外接晶体引脚，1条控制电源复位引脚，32条I/O引脚。其中18、19脚外接晶振11.0592MHZ，9脚外接复位电路，31脚接+5V电源，以上所述是保证单片机能正常工作的外接条件。P0口：共8条引脚，即39-32脚。是双向8位三态I/O口。使用时须外接上拉电阻。P1口：共8条引脚，即1-8脚。P1口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。在EPROM编程和程序验证时，它接受低8位地址，能驱动4个LSTTL输入。P1.0、P1.1口是显示系统的控制端，在本设计中P1.0口外接数码管的段码，P1.1口外接数码管的位码。P1.4口与红外发射部分连接。P1.3、P1.5、P1.6、P1.7分别对应连接K0、K1、K2、K3按键。P2口：共8个引脚，即21-28脚。P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。本设计中P2口外接数码管。P3口：共8个引脚，即21-28脚。P3口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口的每个引脚都有自己的第二功能。本设计里其中P3.2口与红外接收端连接。10脚为RXD，即串行数据接收端。11脚为TXD，即串行数据发送端。RXD和TXD在系统中起着与计算机互传数据的作用，是通信控制的主要端口。如图2-1所示。图2-1 单片机模块2.2 232串行口模块通信传输采用标准的RS232计算机数据串行通信方式，通过串口按一定的通信协议接收来自计算机串口RS232的信号，经过处理后按一定的规律传送到显示屏上显示。目前RS-232是计算机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口，考虑到计算机有RS-232接口，可以很方便地与计算机之间通信，该系统通讯模块选用RS-232串口数据接口。由于RS-232信号必须进行二者之间的电平转换，再次使用集成电平转换芯片MAX232来进行RS-232/TTL电平转换，MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的接口电路，使用+5v电源供电。内部结构基本可分为三个部分：第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。 第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。其中13脚（R1IN）、12 脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14 脚（T1OUT）为第一数据通道。8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）7脚（T2OUT）为第二数据通道。TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DP9插头；DP9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN 输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。第三部分是供电。15脚DNG、16脚VCC（+5v）。通信传输采用标准的RS485或RS232计算机数据串行通信方式，通过串口按一定的通信协议接收来自计算机串口RS232的信号，经过处理后按一定的规律传送到显示屏上显示。如图2-2所示。图2-2 串行口模块2.3 电源电路设计一个系统稳定性很大程度上取决于稳定的电源模块是否能够提供稳定的电压和电流。各种整流器的输出电压不仅受市电电压变化的影响，还受负载变化的影响。为了保证供电电压稳定不变，几乎所有的电子设备都采用稳压器供电。小型精密电子设备还要求电源非常无纹波、无噪声，以免影响电子设备正常工作。为了满足精密电子设备的要求，应在电源的输入端加入线性稳压器，以保证电源电压恒定和实现有源噪声滤波。单片机电路工作电源电压为+5V，平时用到的电源不是此电压，因此，需要设计电源电路。该电源电路中使用了7805稳压芯片，从而保证+5V电压值的输出。图中二极管D2为了防止反接,C12用以抵消输入端较长接线感应,防止产生自激震荡。C10为了瞬时增减负载电流时不致引起输出端有较大的波动,C10、C12一般可以选0.11微法之间。整压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成。（1） 整流和滤波电路：整流作用是将交流电压变换成脉动电压。滤波电路一般由电容组成，其作用是脉动电压中的大部分纹波加以滤除，以得到比较平滑的直流电压。（2） 稳压电路：由于得到的输出电压受负载、输入电压和温度的影响不稳定，为了得到更为稳定电压添加了稳压电路，从而得到稳定的电压。三端集成稳压器LM7805正常工作时，输入、输出电压差2V3V。C1为输入稳定电容，其作用是减小纹波、消振、抑制高频和脉冲干扰，C1一般为0.10.47F。使用三端稳压器时一定要加散热器，否则是不能工作到额定电流。二极管IN4007用来卸掉C2上的储存电能，防止反向击穿LM7805。电源电路模块图如图2-3所示： 图2-3 电源电路2.4显示电路常用的显示元器件有LED数码管、LCD液晶屏。本设计采用的是LED数码管显示。点亮LED显示器有静态和动态两种方法。所谓静态显示，就是显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止，这种方式，每一显示位都需要一个8位输出口控制，占用硬件较多，一般仅用显示器位数较少的场合。所谓动态显示，就是一位一位地轮流点亮各位显示器。对每一位显示器而言，每隔一段时间点亮一次。显示位的亮度既跟导通电流有关，也和点亮时间与间隔时间的比例有关。动态显示器因其硬件成本较低而常常采用。各段码位的对应关系如表2-6：表2-6 各段码位的对应关系段位D7D6D5D4D3D2D1D0显位dpgfedcba为了显示字符，要为LED显示器提供显示段码，组成一个“8”字形的7段，再加上1个小数点，共计8段，因此提供LED显示段码为1个字节。数码管显示电路如图2-4所示，图2-4 数码管显示电路图本设计采用动态显示方案，设计中使用八个共阴极数码管作为显示载体，通过八路并口传输，共使用了十六个I/O口。显示时采用循环移位法，即八位数码管依次循环点亮，利用人眼睛的视觉暂留效果达到连续显示，主程序每运行一遍便调用一次显示子程序，将数据显示出来。 显示电路由八位共阴极的数码管组成，通过网络标号H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7、H8等与U4/74HC573的Q口相连，实现段控制功能。通过直与U3/74HC573相连，以此为桥梁与STC89C54RD+相连，实现位控制功能。2.5时钟电路模块STC89C54中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器振荡电路。外接石英晶体（陶瓷谐振器）及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度及温度稳定性，如果使用石英晶体，推荐电容使用30Pf10pF，而如使用陶瓷谐振器建议选择40pF10pF。本设计使用的电容是22pF,晶振为11.0592MHz。若采用外部时钟。外部时钟脉冲接到XTAL1端，即内部时钟发生器的输入端，XTAL2则悬空。如图2-5所示。图2-5 时钟电路模块2.6复位电路模块 简单复位电路的好处在于不受工作电压范围的限制，而专用复位集成电路，必须注意复位电压和工作电压是否匹配。这类专用的复位集成芯片除集成复位电路外，还有些集成看门狗、EEPROM存储器等其他功能模块。复位电路可采用简单的电阻、电容及按键开关构成上电自动复位和手动复位，也可选择专用的复位集成芯片。复位电路连接示意图如图2-6所示。图2-6 复位电路模块2.7红外收发电路模块1路带有38K载波调制信号红外发射，单片机只要给出控制芯片即可，电路硬件自动调制称38K载波信号。红外发射电路接P1.4口。如图2-8所示。1路高灵敏度，宽范围一体化红外接收头。其J27中的任一个端口接单片机P3.2口。如图2-7所示。其中一体化接收头IR1308的工作电压2.7V5.；工作频率是38Khz；接收角度正负45度,接收距离15-18米脚距离是2.54mm,脚长23mm；工作温度-20度-正85度,储存温度是-30-+100度；焊接温度260 (时间小于5秒)；内置CMOSIC抗干扰能力强,能在500LUX光线强度下正常工作。红外发射部分中的CD40106由六个斯密特触发器电路组成。每个电路均为在两输入端具有斯密特触发器功能的反相器。触发器在信号的上升和下降沿的不同点开、关。直流供电电压 (VDD)0.5 to +18 VDC；输入电压 (VIN)0.5 to VDD +0.5。引脚功能：2 4 6 8 10 12 数据输出端；1 3 5 9 11 13 数据输入端；14 电源正7 接地。图2-7 红外接收模块电路图2-8 红外发射模块2.8按键电路模块按键电路一般有独立式按键和矩阵式按键两种。独立式按键占用I/O口线较多，使用于按键较少的情况。本设计中用到四个按键，所以采用了独立式按键。如图2-9所示。图2-9 按键电路模块2.8 PCB板的设计当电路的各个部分都设计完成后在PROTEL软件中将他们有序的组合在一起就构成了电路的原理图，为后边进行的PCB板设计打下基础。在设计PCB板之前，需要线收集原理图中所用到的元件的技术资料并确定封装形式等。当在软件所提供的库中找不到我们所需要的元件封装时，就要自己根据资料中的封装手动绘制PCB封装。绘制PCB时，首先确定PCB 板的轮廓，确定工艺要求（使用几层板等）。然后将原理图传输到 PCB 板中来，在网络表（简单介绍来历功能）、设计规则和原理图的引导下布局和布线，使用设计规则检查工具查错等。PCB的设计是电路设计中的另一个关键环节，它将决定该产品的实用性能，需要考虑的因素很多，不同的电路有不同要求。当PCB绘制完成并检查没有错误之后关于硬件电路的设计部分就告一段落，接着就可以根据原理图进行软件的设计了。第3章 软件程序设计系统程序主要包括主程序，按键子程序，显示子程序，红外传感数据采集程序以及串口通信程序等。3.1软件总体结构主程序的功能为：主程序是将软件整体的各种功能按照编程者的编程思路进行整合，使其有序的执行。本程序中的主程序主要负责对程序的初始化以及对四个子程序模块的扫描检测，如果有对应的调用，则执行相应的子程序。如图3-1所示。系统初始化：包括串口初始化，I/O口工作模式初始化，数码管初始化，按键状态初始化，红外发射接收初始化，定时器初始化等内容。图3-1 程序总流程3.2串口中断程序流程图串口中断的功能为：串口中断程序的主要功能就是将计算机机发给主控模块的数据接收并存储到数组中，供其他程序使用。如图3-2所示。图3-2 串口中断流程图串口的中断执行过程为：当串口中有数据传到时，触发串口中断在中断程序中将传到串口的数据存入定义的数组中，直到读取8个字节的数据即一帧数据将串口标志位置1。3.3串口命令执行程序流程串口发送数据程序所实现的功能为：当无线模块接收到8个字节的数据后就通过串口将这些数据发送出去，当数据发送完成后程序就结束发送状态。 串口发送过程为：当无线标志位为1时，就将接收的数据送给串口缓存SBUF，每送一个字节数据之后等待串口T0置1，当T0置1之后将T0清0，并将下一个字节数据送入SBUF。直到将8个字节即一帧的数据都送给串口后，串口发送过程结束。如图3-3所示。图3-3 串口发送数据流程3.4 通讯协议和解析流程图 在串行通信过程中，数据传送方式有两种：同步方式和异步方式。（1）同步方式是将一大批数据分成几个数据块，数据块之间用同步字符予以隔开，而传输的各位二进制码之间都没有间隔。其基本特征是发送与接收时钟时钟保持严格同步。（2）异步通信是按帧传送数据，它利用每一帧的起、止信号来建立发送与接收之间的同步，每帧内部各位均采用固定的时间间隔，但帧于帧之间的时间间隔是随机的。其基本特征是每个字符必须用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志，它是以字符为单位一个一个地发送和接收的。本次设计采用的是异步通信，其通信的字符格式如表3-4所示。表3-4 异步通信的字符格式3.4.1输入串口的通讯协议表1帧头地址帧序列号指令类型数据校验和CS帧尾68H03H04H68H03H01H02H09H06H16H3.4.2串口返回的数据表2帧头地址帧序列号指令类型数据校验和CS帧尾68H05H04H68H03H01H02H06H16H对此字符表格简单解释一下：（1） 数据体长度包括：地址+帧序列号+指令类型+数据。（2）DLH:数据体长度的低位，DHH:数据体长度的高位。（3）校验和CS：数据体（地址+帧序列号+指令类型+数据）之和。（4）帧序列号：00H（5）指令类型依照情况而定 串口实现的功能为：计算机输入指令“68 03 04 68 03 01 02 03 09 16”则单片机会将相应的转速和叶片信息反馈给计算机。3.4.3解析流程图通讯协议解析是为了使串口更准确的接收数据，处理数据，反馈数据。一般发送通讯协议的时候先看看通讯方式是否允许，不允许则串口接收不到数据，就无法反馈正确的信息。其次是中断接收是否允许，不然每发一个字节，就进入中断了，不利于高速传递数据。中断允许则发送接收到的数据到正确的位置，直到完全接收数据。以便准确的反馈到单片机上，执行相应的命令。图3-4 通讯协议解析流程图3.5 LED数码管显示程序LED数码管显示程序包括LED数码管的初始化，扫描/显示操作等。对LED数码管进行扫描/显示操作时，应注意在扫描/显示操作之前，清空数据防止交替重影，采集出来的温度要想显示出来，也必须经过数制的转换（BCD码转换为十进制）。LED数码管程序流程图如图3-5所示。图3-5 LED数码管显示流程图在本设计中实现的功能为：前四位数码管显示测试中的实际转速，后四位显示本次测试中对应的叶片数。3.6红外传感数据采集程序红外传感数据采集程序是通过红外线的发射接收过程感应由于叶片旋转导致的脉冲变化，结合定时器计时从而将风机单位时间内的转速精确计算出来。模块初始化是将红外发射接收等置为初始状态，之后在发射红外信号的同时定时器计时，本系统的定时时间为1秒。当每接收到一个红外信号则标志位加1并将其送入累加器。当定时器时间到时，结合累加器的数据，计算出一分钟风机的转速并结果发送到数码管显示，同时程序返回执行下一次计时测速循环。如图3-6所示。图3-6 红外传感数据采集程序流程图3.7按键程序按键程序部分在系统运行中一直对按键进行扫描。当一个按键被首次判定按下后则进行延时消抖的二次判定，防止因抖动产生的非期望性操作。若经消抖判定确实被按下，则执行相应按键的程序功能。如图3-7所示。本设计中有四个按键，分别实现的功能是：开始、暂停、叶片加1、复位清零。图3-7 按键程序流程图第4章 系统调试完成了硬件设计、制作、和软件编程之后，要使系统能够按照设计意图正常运行，必须进行系统调试。系统调试包括硬件调试和软件调试两个部分，软硬件的调试是不可能绝对分开的，硬件的调试常常需要利用调试软件，软件的调试也可能需要对硬件的测试和控制来进行。4.1 硬件的调试硬件的调试主要是把电路各种参数调整到符合设计要求排除硬件故障，其中包括设计错误和工艺性故障。（1）脱机调试。用万能表或逻辑测试笔逐步按照逻辑图检查机中各器件的电源及各引脚的连接是否正确，检查数据总线、地址总线和控制总线是否有短路等故障。有时为保护芯片，先对各管座的电位（或电源）进行检查，确定其无误后再插入芯片检查。（2）仿真调试。暂时排除目标板的CPU和EPROM，将样机接上仿真机40芯仿真插头进行调试，调试各部分接口电路是否满足设计要求。这部分工作是一种经验性很强的工作，一般来说，设计制作的样机不可能一次性完好，总是需要调试的。通常的方法是，先编调试软件，逐一检查调试硬件电路系统设计的准确性。其次是调试MONITOR程序，只有MONITOER程序正常工作才可以进行下面的应用软件调试。硬件电路调试的一般顺序是：（1）检查CPU的时钟电路。通过测试ALE信号，如没有ALE信号，则判断是晶体或CPU故障，这称之为“心脏”检查。（2）检查ABUS/DBUS的分时复用功能的地址锁存是否正常。（3）检查I/O地址分配器。一般是由部分译码或全译码电路构成，如是部分译码设计，则排除地址重叠故障。 （4）对扩展的RAM、ROM进行检查调试。一般先后写入55H、AAH，再读出比较，以此判断是否正常。因为这样RAM、ROM的各位均写入过0、1代码。（5）用户级I/O设备调试。4.2 软件的调试软件调试的任务是利用开发工具进行在线仿真调试，发现和纠正程序错误，同时也能发现硬件故障。程序的调试是一个模块一个模块进行的，首先单独调试各功能子程序，检查程序是否能够实现预期的功能，接口的控制是否正常等；最后逐步将各子程序连接起来总调试。软件调试根据开发的设备情况可以有以下方法：（1）交叉汇编：用IBM PC/XT 机对STC-54系列单片机程序进行交叉汇编时，可借助IBM PC/XT 机的行编辑和屏幕编辑功能，将源程序按规定的格式输入到PC机，生成STC54 HEX目标代码和LIST文件。 （2）用汇编语言：现在有些单片STD工业控制机或者开发系统，可直接使用汇编语言，借助CRT进行汇编语言调试。（3）手工汇编：这种方法是最原始，但又是一种最简捷的调试方法，且不必增加调试设备。这种方法的实质就是对照STC-54指令编码表，将源程序指令逐条 地译成机器码，然后输入到RAM重新进行调试。在进行手工汇编时，要特别注意转移指令、调用指令、查表指令。必须准确无误地计算出操作码、转移地址和相对偏移量，以免出错。4.3 软件硬件联接调试经过硬件、软件单独调试后，即可进入硬件、软件联合仿真调试阶段，找出硬件、软件之间不相匹配的地方，反复修改和调试。实验室调试工作完成以后，即可组装成机器，移至现场进行运行和进一步调试，并根据运行及调试中的问题反复进行修改。连接调试需要注意的是，各程序模块间是否能正常传递参数，特别要注意各子程序的现场保护与恢复。本人第一次调试时：把系统的硬件电路连接好后，把显示程序下载程序到单片机，显示程序是从资料上找到的，接通电源后发现数码管显示器显示的全是乱码，在检查电路之后，发现将硬件电路的段码和位码的位置接反了，于是将两条电线的位置调换过来之后，数码管立即显示了程序设定的数字，此时证明显示这一段程序没有什么问题了。在刚开始调试串口时，发现串口的通讯中出现的是乱码，最后检查一下板子上的晶振频率是12MHZ，而程序编写选择的晶振频率是11.0592MHZ，才恍然大悟，于是将串口助手中波特率改成2400，最终串口助手接受区显示了转速和叶片的数据信息。至此，本设计的软硬件及其调试全部完成。总 结本设计基本实现非接触精确测量转速的功能。系统打开后，按叶片加1键对相应风机的叶片数进行设置，而后将红外传感器对准风机叶片按开始按键即可测速。数码管的前四位显示相应的转速，后四位显示叶片的数值。因为叶片数一般不会太多，所以本次设计中简略的仅将最后一位设置成有效显示，其他三位始终显示零。在测速的过程中PC机可以通过串口助手给单片机发送指令，从而单片机会实时的将对应的转速值反馈给PC机，方便了数据的采集和记录整理。本文设计主要包括两个部分硬件设计和软件设计。硬件设计有可以分为原理图和PCB图的绘制，原理图的设计是整个设计过程中重要的一部分。绘制原理图时也遇到了一些问题，例如对红外传感器部分器件库的创建和封装。画PCB图时，重点主要每一个元件的封装和布局的合理性。在编写程序时也遇到了一些问题：如红外传感部分受外界光线的干扰总无法准确计数测量，数码管动态显示的实现，以及串口通信中指令的确定和功能的实现等等。最后通过查找资料和老师的指点以及请教其他同学等，程序设计经过多次调试和修改，最终实现应有的功能。这次毕业设计的全部过程，使我学习到许多在书本上无法学到的许多知识，同时也深刻的感觉到自己在理论和实践上的不足，也体会到做一个程序的难处和其中的快乐。通过这次设计让我感受颇深，使我全面的了解了要做一个程序的全过程。它不仅需要你知识的牢固，更需要你自己去大量的实践，大量的思考，做必要的分析。这样做出来的程序才有价值，才有活力，否则做出来的程序也只能用来观赏，而无实用价值。参考文献1 康华光电子技术基础（第四版）M北京：高等教育出版社，20002 童诗白华成英.模拟电子技术基础（第三版）M北京：高等教育出版社，20013 张友德赵志英，涂时亮.单片微型机原理、应用与实验（第三版）M上海：复旦大学出版社，20024 谭浩强C程序设计（第二版）M北京：清华大学出版社，19995 闫玉德俞虹