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1、智能装置课程设计指导书1智能装置课程设计指导书智能装置课程设计指导书一、设计题目一、设计题目 智能电机测速仪二、设计目的二、设计目的1. 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。2.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。3.熟悉智能装置设计中有关的硬件设计调试，如人机界面等。4.熟悉智能装置设计中相关软件的设计、编程和调试。三、设计内容三、设计内容1.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
2、测速显示仪硬件电路。2.利用试验板提供的光电耦合器采集电机速度3.将采集的速度值通过液晶显示器显示出来。4.将转速内容上传至计算机界面。四、设计要求四、设计要求1.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。2.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。3.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。4.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。5.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、实验设备五、实验设备1. MP
3、LAB-ICD 模块与仿真头2. 智能装置实验系统智能装置课程设计指导书23. 安装了 MPLAB-IDE 开发软件的计算机4. 数字万用表5. 导线若干六、实验项目六、实验项目1. 设计智能电机测速仪硬件电路设计智能电机测速仪硬件电路 采用 16F877 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 利用 RS232 接口，将转速内容上传至计算机界面。2.硬件电路连接与检查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
4、 有无短路。 检查无误后连接仿真头后通电。3. 编制软件对硬件电路分步调试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
5、实验系统经指导教师验收合格后，完成课程设计。七、课程设计报告要求七、课程设计报告要求1.课程设计的题目、目的、内容与要求。2.简单介绍使用的仪器设备与元器件的工作原理。智能装置课程设计指导书33.提交完整的硬件原理接线图，并介绍硬件设计的思路。4.调试的步骤及调试过程中出现的问题和解决的方法。5.软件设计流程图及带注释的全部程序的清单。6.完成后的智能电机测速显示仪的功能操作说明。7.测试仪表精度的原始数据及误差分析。8.课程设计中的心得体会、收获。八、思考题八、思考题1.智能装置的实际测量精度受哪些因素影响？2.系统软件中中断的设计应该注意哪些方面？3.简要介绍智能装置硬件、软件设计的思路及
6、要点。附录一附录一 仿真模块的连接与仿真软件的使用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 OptionDevelopment 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。智能装置课程设计指导书4图
7、 2 2 建立新项目 资源管理器中打开目录 D:mplab实验实验 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。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,并存盘智能装置课程设计指导书5图 4 4 编译文件 选择 ProjectEdit Project,点击 Add Node ,在对话框中选择需要编译的汇编文件*.asm,然后单击确定图
8、 5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智能装置课程设计指导书6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头上的单片机中。图 8 状态栏出现 Waiting for user command 字样后，选择 D
9、ebugRunRun 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。智能装置课程设计指导书7附录二附录二 光电开关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
10、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。附录三附录三 清达液晶 HG 系列液晶显示模块技术手册一、液晶显示器液晶显示器 LCDLCD 接口信号说明：接口信号说明：
11、1 1、RSRS，R/WR/W 的配合选择决定控制界面的的配合选择决定控制界面的 4 4 种模式：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（DR）中读出数据智能装置课程设计指导书82 2、E E 信号信号E 状态执行动作结果高低I/O 缓冲DR配合/W 进行写数据或指令高DRI/O 缓冲配合 R 进行读数据或指令低/低高无动作 忙标志忙标志:BF: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
12、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 BF 读到 DB7 总线,从而检验模块之工作状态. 字型产生字型产生 ROMROM（CGROMCGROM）字型产生 ROM（CGROM）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（DISPLAY ON),DDRAM 的内容就显示在屏幕上，DFF=0 为关显示（DISPLAY OFF)。DFF 的状态是指令 DISPLAY ON/OFF 和 RST 信号控制的。 显示数据显示数据 RAMRAM（DDRAMDDRAM）模块内部显示数据 RAM 提供 642 个位元组的空间，最多可控制
13、4 行 16 字（64 个字）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 RAM 时，可分别显示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(16*8)、CGRAM 字型及 CGROM 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（A140D75F） 。 字型产生字型产生 RAM(CGRAM)RAM(CGRAM)字型产生 RAM 提供图
14、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 中的定义一般的通过 DDRAM 显示在荧屏中。 地址计数器地址计数器 ACAC地址计数器是用来贮存 DDRAM/CGRAM 之一的地址,它可由设定指令暂存器来改变，之后只要读取或是写入 DDRAM/CGRAM 的值时，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。游标游标/ /闪烁控制电路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
15、标或闪烁位置。2. 串口接口管脚信号智能装置课程设计指导书9管脚号名称LEVER功能1VSS0V电源地2VDD+5V电源正(3.0V5.5V)3VEE-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背光源公共端二、指令说明模块控制芯片提供两套控制命令，基本指令和扩充指令如下：指令表 1：（RE=0：基本指令）指 指 令 码功 能令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清除显示0000000001将DDRAM填满 “20H“,并且设定DDRAM的地址计数器 (
16、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设定00000001I/DS指定在数据的读取与写入时,设定游标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000001S/C R/LXX设定游标的移动与显示的移位控制位;智能装置课程设计指导书10显示移位控制这个指令不改变 DDRA
