方案一：單片機的四組并行口（P0、P1、P2、P3）在復(fù)位時是高電平，那么在設(shè)計按鍵接口時可以設(shè)計為低電平有效。當?shù)碗娖綍r判斷按鍵被按下去，執(zhí)行相關(guān)的操作。

按鍵按下去會存在抖動現(xiàn)象。如果對按鍵進行計數(shù)，會發(fā)現(xiàn)雖然只按下去一次，所計的數(shù)卻不一致。這樣會導(dǎo)致錯誤的操作。因此需要對按鍵進行消抖，按鍵接口只是執(zhí)行單純的被檢測功能，需要特殊的功能寄存器，所以使用P1口。

顯示模塊采用LCD1602液晶屏，使用單片機的P0口。P0比較特殊，需要外接上拉電阻才能正常進行輸出。考慮到簡化仿真圖的設(shè)計，故使用P0口作為LCD1602液晶屏是數(shù)據(jù)端口。

由于需要對電機進行測速和狀態(tài)測，P3存在一些特殊寄存器可以使用，故保留P3口。其它接口均接在除P3口以外的接口。

直流電機的轉(zhuǎn)速與正向電流持續(xù)時間成正比，使用PWM方式產(chǎn)生脈沖，電機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)。具體如何產(chǎn)生則使用定時器T0產(chǎn)生中斷。

測速則使用T1定時器、外中斷INT1組合測量。通過外中斷INT1的負跳變來開啟T1計時器，通過測量兩次負脈沖的時間間隔即可得到轉(zhuǎn)速（電機轉(zhuǎn)動一圈發(fā)出一定時長的高電平）。

狀態(tài)的測量則在再次使用外中斷0、1來完成。狀態(tài)測量采用這樣的測量方式只需要測量一次即可，占用時間很短，并且準確。

方案二：對方案一的部分進行修改。按鍵部分為了響應(yīng)準確，采用外接高電平的方法。

電機測速模塊：仍然不變。

狀態(tài)測量改成通過內(nèi)部編程完成測量，不需要外中斷0、1的參與。

方案三：仍然對方案一進行修改。按鍵部分為確保準確性，按鍵外部接上高電平。

PWM波形產(chǎn)生模塊使用數(shù)據(jù)選擇器對電機的正反轉(zhuǎn)進行控制，降低編程難度。

方案一過于追求準確性，編程復(fù)雜，過多的開啟中斷實現(xiàn)功能與其它方案是一樣的，但是大量標志位的開啟需要特別注意，同時要小心時序問題。對編程能力、協(xié)調(diào)有比較高的要求。

方案二準確的提高了按鍵的準確性部分，通過仔細考慮，與開外中斷測量比較，編程變簡單。全部實現(xiàn)比較容易，但為保證準確性、需要通過編程進行調(diào)整。

方案三經(jīng)過仔細考慮，使用數(shù)據(jù)選擇器雖然降低了變成難度，在選擇芯片、了解芯片可能需要多花時間。

最終認為方案二比較可行。

整個系統(tǒng)以單片機為核心，處理信息。

總體硬件分為：晶體振蕩器電路、復(fù)位電路、按鍵輸入模塊、顯示電路、電機驅(qū)動電路、電機模塊。如下圖 3.1?1所示

晶振X1采用11.0592MHZ，電容C1、C2采用典型值22pF。如圖 3.2?1。該電路的功能是為單片機提供11.0529MHZ的時鐘。

電路圖 3.3?1如所示。復(fù)位電路電源為+5V、電容（極性電容）C3采用典型值10uF、電阻R7為820歐姆、按鍵。該電路為單片機復(fù)位端口提供一定時間的高電平，當單片機發(fā)生異常時可以通過按鍵使單片機復(fù)位。然后正常運行。其中EA/引腳在此電路中不需要使用，只是接上去了而已。

電路圖如圖 3.4?1所示。按鍵共有6個，分別有不同的功能。按鍵的功能在圖上已經(jīng)標出。圖中的六個電阻阻值為1K歐姆，為限流電阻、還有降壓的作用。電壓沒有標出統(tǒng)一為+5V。只有按下按鍵1才能啟動其他按鍵。

電路圖如圖 3.5?1所示。液晶顯示模塊數(shù)據(jù)口與單片機的P0口連接，其它端口通過標號與P2.0、P2.1連接。P0口與液晶顯示模塊交換信息、P2.0、P2.1口對液晶進行讀寫、使能控制。

電路圖如圖 3.6?1所示。驅(qū)動芯片型號為L298其驅(qū)動能力很強。VCC為芯片的電源+5V、VS為電機驅(qū)動電壓，最高為45V。IN1、IN2接TTL電平、與單片機標號為ON、OFF的端口（電機控制流的輸出端口）連接，ON、OFF端口如圖 3.4?1所示。ENA、ENB為芯片的使能端，高電平時芯片工作。ENA控制端口IN1、IN2、OUT1、OUT2。低電平時端口無法工作，無法控制電機。OUT1、OUT2接直流電機輸入端。圖中接地的端口在圖中用不到。

電路圖如圖 3.7?1所示。電機的輸入端口為1、2。1為高電平時，電機正轉(zhuǎn)2為高電平時，電機反轉(zhuǎn)。1、2同為高或者低電平則不轉(zhuǎn)，ENA低電平也不轉(zhuǎn)。電機的A、B與單片機的A、B連接，用于電機狀態(tài)的測量。IN1與單片機的IN1相連，用于測速。具體連接與標號在圖中已標注。

如圖 4.1?1所示

按鍵掃描模塊中有6個按鍵，每個按鍵會調(diào)動相應(yīng)的模塊。并對數(shù)據(jù)處理。

界面設(shè)計如圖 4.1?2所示：

顯示模塊會顯示電機的相關(guān)信息（正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、速度、可以加上電機是否加速的、減速的測試、以及顯示），顯示前將依據(jù)按鍵輸入的信號進行運算，處理后送入液晶中。

主程序流程圖如圖 5.1?1所示。

在確定方案后，便開始搭建硬件。從難易程度來看，該課題是比較簡單的所以硬件部分搭建容易，搭建完成即可。開始方案是選擇方案一，需要使用多個中斷，需要修改的僅僅是電路的連接。后面發(fā)現(xiàn)方案一過于復(fù)雜，改用方案二，對需要修改的連接電路增加標號即可。

由于是自己寫程序，經(jīng)驗不足、速度慢，容易出現(xiàn)問題。為了保證每一個環(huán)節(jié)到位，采用邊寫程序、邊調(diào)試的方法。

最先開始的模塊是顯示模塊。顯示模塊使用器件為LCD1602，在單片機的中學(xué)過做過關(guān)于這個器件的實驗，對器件了解有一些，但不是很熟悉。對原來的程序沒有進行封裝，最開始出現(xiàn)數(shù)據(jù)送入位置錯誤，造成預(yù)期之外的結(jié)果。而后通過仔細查看課本上的資料，通過位置對照，修改后，液晶顯示模塊初步?jīng)]有問題。

電機控制模塊：對電機控制需要使用中斷、在中斷里面產(chǎn)生方波信號，并且方波的占空比可調(diào)，電機控制流輸出通道選擇也在這個模塊。在這個模塊完成前需要完成一部分鍵盤掃描函數(shù)的設(shè)計。當以上程序完成并運行后，通道選擇和占空比都出現(xiàn)了問題。最開始是無論按什么鍵電機都不轉(zhuǎn)，于是乎調(diào)整程序，首先發(fā)現(xiàn)單片機四組端口復(fù)位后輸出為高電平，即表示電機停轉(zhuǎn)，需要對電機輸出端口初始化，都為低電平。然后進行控制。脈沖波形的占空比的調(diào)節(jié)，設(shè)立多個全局變量，設(shè)置上下限，這樣波形占空比調(diào)節(jié)沒有問題。電機輸出信號通道選擇，由于寫程序經(jīng)驗不足，邏輯上出現(xiàn)了錯誤，導(dǎo)致想要外接數(shù)據(jù)選擇器來調(diào)節(jié)信號輸出，進而控制電機正反轉(zhuǎn)。最后經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)這個方法實現(xiàn)起來比較困難，思路沒有。還是從中斷里面進行調(diào)節(jié)好一些。最終實現(xiàn)了電機的調(diào)節(jié)。

電機轉(zhuǎn)向測量模塊：此模塊完成后在多次的調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)使用while語句莫名奇妙對電極控制模塊產(chǎn)生了影響。為了保證電機控制模塊沒有問題，對轉(zhuǎn)向模塊重新進行了設(shè)計，理論分析。但是由于時間問題，沒能完成。

測速模塊的調(diào)節(jié)：測速模塊需要定時器1和外中斷1完成。測速模塊完成后需要與顯示模塊共同完成。由于此前在選擇方案的時候，過分依賴中斷和定時器，進行了較長時間的論證，電機控制模塊的調(diào)試由于是個人編程思想和能力問題導(dǎo)致花費了大量的時間。測速模塊雖然完成，但是沒有時間調(diào)試。

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