角度傳感器簡(jiǎn)單應(yīng)用系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p>　題 目：角度傳感器簡(jiǎn)單應(yīng)用系統(tǒng)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　角度測(cè)量是技術(shù)測(cè)量中的一個(gè)重要組成部分，隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品和零部件角度測(cè)量應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)精度要求也越來越高。特別是在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中，角度是機(jī)械、儀器儀表和電子產(chǎn)品制造業(yè)中的重要幾何參數(shù)之一，它的準(zhǔn)確度直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量與壽命，因而角

2、度測(cè)量在現(xiàn)代工業(yè)中占有重要的地位。角度傳感器是用來測(cè)量固定部件和轉(zhuǎn)動(dòng)部件之間的旋轉(zhuǎn)角度，廣泛應(yīng)用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的角度精密測(cè)量，如慣性導(dǎo)航、機(jī)械控制、無人駕駛飛行器、指揮儀和雷達(dá)等系統(tǒng)的方位角或俯仰角測(cè)量。</p><p>　　本課題設(shè)計(jì)一個(gè)角度傳感器應(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)能控制傾斜角度，保持水平和顯示傾斜角度值等功能。硬件部分主要包括STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)，ULN2003電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，SCA60C傾角傳感器，電源模

3、塊,數(shù)碼管顯示模塊等。系統(tǒng)通過角度傳感器實(shí)時(shí)采集角度信號(hào)，采用STC89C52單片機(jī)控制并產(chǎn)生脈沖信號(hào)精確控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和角度，ULN2003作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，IO口輸出具有時(shí)序的脈沖信號(hào)作為4相5線步進(jìn)電機(jī)的控制信號(hào)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)，使步進(jìn)電機(jī)上的平板隨著擺桿的擺動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。系統(tǒng)還可以通過鍵盤輸入系統(tǒng)設(shè)置步進(jìn)電機(jī)所要達(dá)到的角度值。用數(shù)碼管顯示器顯示設(shè)置角度值。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)達(dá)到設(shè)置值時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警裝置。此時(shí)步進(jìn)電機(jī)停止工

4、作，數(shù)碼管顯示設(shè)置角度值。</p><p>　　關(guān)鍵詞：角度測(cè)量；SCA60C角度傳感器；STC89C52單片機(jī) </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Angle measurement is an important part of the technical measurement, and meas

5、urement applications with the development of production and science and technology, products and parts more widely and increasingly high precision. Particularly in the modern industrial technology, the angle is one of th

6、e important geometrical parameters in machinery, instrumentation, and electronic products manufacturing, its accuracy has a direct impact on the quality of the product life, and thus the angle measuremen</p><p

7、>　　This project is to design an angle sensor applications, the system can control the tilt angle, keeping it level and display tilt angle value.Angle sensor applications STC89C52 microcontroller, precise control of sp

8、eed and angle of the stepper, the stepper motor on the tablet can swing to the preset angle pulse signal generated by the microcontroller. Stepper motor offset angle sensor real-time monitoring. Angle value is displayed

9、in real time through the digital display. The hardware part includ</p><p>　　Keywords: angle measurement; the SCA60 angle sensor; STC89C52 microcontroller</p><p><b>　　目 錄</b></p>

10、;<p>　　第 1 章 緒論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1</p><p>　　1.1 角度測(cè)量研究意義 1</p><p>　　1.2 角度測(cè)量研究現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3 主要角度傳感器介紹5</p><

11、p>　　1.3.1電位器式角度傳感器5</p><p>　　1.3.2光柵式角度傳感器5</p><p>　　1.3.3磁感應(yīng)同步器5</p><p>　　1.3.4霍爾角度傳感器5</p><p>　　1.4 主要研究?jī)?nèi)容6</p><p>　　第 2 章 開發(fā)工具以及需求分析的介紹．．．．．．．．

12、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 7</p><p>　　2.1 C語言介紹7</p><p>　　2.2 系統(tǒng)開發(fā)用到的工具9</p><p>　　2.2.1 Altium Desiger工具9</p><p>　　2.2.2 Keil工具軟件12</p><p>　　

13、2.3 需求分析14</p><p>　　2.3.1角度傳感器14</p><p>　　2.3.2步進(jìn)電機(jī)16</p><p>　　2.3.3單片機(jī)18</p><p>　　第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 22</p>

14、<p>　　3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖22</p><p>　　3.2 方案比較與論證22</p><p>　　3.2.1角度測(cè)量選擇與論證23</p><p>　　3.2.2步進(jìn)電機(jī)選擇與論證24</p><p>　　3.2.3控制器選擇與論證24</p><p>　　3.2.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)選擇

15、與論證24</p><p>　　3.2.5顯示裝置選擇與論證25</p><p>　　3.3 硬件設(shè)計(jì)電路25</p><p>　　3.3.1角度采樣電路25</p><p>　　3.3.2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路27</p><p>　　3.3.3主機(jī)控制部分28</p><p>　　3

16、.3.4鍵盤及顯示部分30</p><p>　　3.3.5串口部分32</p><p>　　第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 33</p><p>　　4.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)33</p><p>　　4.2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)34</p

17、><p>　　4.2.1鍵盤及顯示程序34</p><p>　　4.2.2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序34</p><p>　　4.2.3角度采集35</p><p>　　4.2.4單片機(jī)控制程序35</p><p><b>　　結(jié) 論37</b></p><p><b&g

18、t;　　致 謝38</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)39</b></p><p>　　附錄1 英文參考文獻(xiàn)及其譯文41 </p><p>　　附錄2 程序源代碼56</p><p>　　附錄3 原理圖61</p><p><b>　　第1章?緒論&

19、lt;/b></p><p>　　1.1 角度測(cè)量研究意義</p><p>　　我國是世界文明發(fā)達(dá)最早的國家之一，有著悠久的角度計(jì)量歷史。從現(xiàn)己出土的部分文物及史料記載，在公元前幾百年的戰(zhàn)國時(shí)期，我國就已經(jīng)有了簡(jiǎn)單的角度量具—銅矩尺。它與現(xiàn)代測(cè)量直角的直角尺形狀相似，是我國目前發(fā)現(xiàn)的最早的角度量具。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，角度測(cè)量技術(shù)也在不斷地改進(jìn)和提高。特別是在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中，角度是機(jī)械、

20、儀器儀表和電子產(chǎn)品制造業(yè)中的重要幾何參數(shù)之一，它的準(zhǔn)確度直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量與壽命，因而角度測(cè)量在現(xiàn)代工業(yè)中占有重要的地位。特別是近十幾年，隨著角度感器的發(fā)展和微型計(jì)算機(jī)在這方面的應(yīng)用，使角度測(cè)量技術(shù)上升到了一個(gè)新的高度，測(cè)量范圍和精度都有了很大的提高。如何進(jìn)一步改進(jìn)角度測(cè)量手段對(duì)提高加工精度和科學(xué)研究等方面都有十分重要的意義。</p><p>　　角度是一個(gè)十分重要的物理量。在國際上明確規(guī)定弧度(平面角單位)和

21、球面度(立體角單位)是國際單位制中除七個(gè)基本物理量以外僅有的兩個(gè)輔助單位。角度有四種表示形式，分別為弧度制、百進(jìn)制、密位和六十分制。角度側(cè)量是計(jì)量科學(xué)的重要組成部分，特別是微小角度的測(cè)量在精密加工，航空航天，通訊和軍事等許多領(lǐng)域都具有非常重要的作用和意義。</p><p>　　角度測(cè)量的重要工具是角度傳感器。角度傳感器主要用來測(cè)量固定部件和轉(zhuǎn)動(dòng)部件之間的旋轉(zhuǎn)角度。隨著自動(dòng)控制水平的不斷提高，作為自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要

22、元件，角度傳感器得到了迅速的發(fā)展，逐漸成為儀表測(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化、信號(hào)檢測(cè)和航空航海等領(lǐng)域的一種重要傳感器。角度傳感器應(yīng)用范圍廣泛，已進(jìn)入我們的生活的方方面面。諸如慣性導(dǎo)航、機(jī)械控制、無人駕駛飛行器、指揮儀、雷達(dá)、導(dǎo)彈、各種火炮、航天飛機(jī)和衛(wèi)星等，均需要對(duì)方位角或俯仰角等多種動(dòng)態(tài)角度進(jìn)行精密測(cè)試。</p><p>　　SSA00系列標(biāo)準(zhǔn)版傾角傳感器配合液位傳感器用于山體滑坡或雪崩監(jiān)測(cè)，通過無線傳感系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街?/p>

23、央控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)山體狀態(tài)，可以有效減小山體滑坡帶來的損失。</p><p>　　大壩垮塌事故已經(jīng)發(fā)生過，為了及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，減少財(cái)產(chǎn)損失，通過傾角傳感器的監(jiān)測(cè)、觀測(cè)儀器和設(shè)備，以及時(shí)取得反映大壩和基巖性態(tài)變化以及環(huán)境對(duì)大壩作用的各種數(shù)據(jù)的觀測(cè)和資料處理等工作。其目的是分析估計(jì)大壩的安全程度，以便及時(shí)采取措施，設(shè)法保證大壩安全運(yùn)行。</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的三維空間定位，在

24、安裝工作裝置個(gè)關(guān)節(jié)角度傳感器的基礎(chǔ)上，又安裝平臺(tái)回轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置和平臺(tái)傾角傳感器，并在斗桿上安裝激光接收儀用于檢測(cè)地面激光發(fā)射器發(fā)射的水平機(jī)關(guān)相對(duì)于接收儀零位的高度。建立挖掘機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模式，推導(dǎo)車體相對(duì)于大地的坐標(biāo)變換矩陣，即完成三維空間的車體定位，并得到常用簡(jiǎn)單的車體高程定位公式，實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)挖掘軌跡的三維空間定位為實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的三維空間軌跡精確與挖掘機(jī)深度控制打下基礎(chǔ)。</p><p>　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)

25、用，汽車的安全性、舒適性和智能性越來越高。汽車側(cè)向傾斜角度傳感器的應(yīng)用是防止汽車在行駛中發(fā)生傾翻事過的一種有效方法。是提高汽車安全性的重要措施，特別是越野車。雙層客車等重心較高的汽車更有必要性。汽車傾翻的實(shí)質(zhì)是：行駛中向外的傾翻力矩大于向里的穩(wěn)定力矩，當(dāng)重心高度一定時(shí)，傾斜力矩油傾翻力（向外的側(cè)向力）決定。</p><p>　　近年來機(jī)器人技術(shù)發(fā)展很快，歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家早就開始對(duì)各種機(jī)器人進(jìn)行系統(tǒng)的研究，隨著科

26、技的進(jìn)步和時(shí)的推移，取得了大量的研究成果。我們知道機(jī)器人上應(yīng)用了大量的傳感器，其中傾角傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)器人的狀態(tài)。</p><p>　　目前的軌道測(cè)量方式智能程度差,測(cè)量精度低,操作時(shí)間長(zhǎng),迫切需要設(shè)計(jì)一種適用于一般工務(wù)段使用的便攜式智能化軌道檢測(cè)儀傾角傳感器用于軌檢儀，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)鐵道的傾斜度和高度差。</p><p>　　輸電線鐵塔的倒塌事件時(shí)有發(fā)生，一旦發(fā)生倒塌，將會(huì)造成巨大的損

27、失，傾角傳感器應(yīng)用于輸電線鐵塔傾斜角度監(jiān)測(cè)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸電線傾斜角度，一旦因?yàn)榇箫L(fēng)等自然災(zāi)害導(dǎo)致傾斜角度過大，實(shí)時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，由工作人員維修減少損失。</p><p>　　傾角傳感器在船載水平平臺(tái)上應(yīng)用，用于船載衛(wèi)星跟蹤天線的底座，以保持天線始終處于水平狀態(tài)，對(duì)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，可以隔離船體的俯仰和橫滾運(yùn)動(dòng)，使平臺(tái)處于水平。</p><p>　　太陽能是一種清節(jié)的能源，它的應(yīng)用正在世紀(jì)

28、范圍內(nèi)普遍的增長(zhǎng)，利用太陽能發(fā)電就是一個(gè)使用太陽能的方式，因此為了得到充足的利用太陽能，如何選擇太陽能電池方位角與傾斜角是一個(gè)重要的問題，利用傾角傳感器調(diào)整角度，將太陽能的利用率進(jìn)一步提高。</p><p>　　1.2角度測(cè)量研究現(xiàn)狀</p><p>　　角度測(cè)量一般是通過傳感器獲取轉(zhuǎn)角信號(hào)，經(jīng)轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)量，再通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。隨著微處理器和集成芯片的發(fā)展，對(duì)輸出信號(hào)的處理

29、日趨完善，功能也日益強(qiáng)大，可直接顯示、打印、記錄、儲(chǔ)存或供給控制系統(tǒng)，完成測(cè)量或控制的功能。角度傳感器的應(yīng)用十分廣泛，涉及眾多的行業(yè)，如機(jī)械加工、航空航天、智能機(jī)器人等，在當(dāng)今的工業(yè)技術(shù)中占有重要的一席之地。</p><p>　　在機(jī)械工業(yè)中，處處需要角度測(cè)量。例如各種機(jī)床部件的水平和垂直位置的調(diào)整、生產(chǎn)中各零部件角度的檢驗(yàn)、各種圓分度誤差的檢驗(yàn)以及切削刀具角度的檢驗(yàn)等生產(chǎn)操作都離不開角度的測(cè)量。一般來說，依靠圓

30、分度的機(jī)械式角度測(cè)量裝置精度較低，但在引入了多齒分度技術(shù)后，一般被認(rèn)為精度不很高的機(jī)械式角度測(cè)量?jī)x器也有了新的發(fā)展。例如一種類似于齒輪端面離合器結(jié)構(gòu)形式的多齒分度盤，己成為圓分度的重要器件。它可使分度差誤差本來較大的單個(gè)齒盤，通過兩個(gè)相同齒盤的緊密嚙合后的平均效應(yīng)將分度精度大為提高，目前己能達(dá)到躍居高精度圓分度行列。以多齒分度盤為圓分度器件的多齒分度臺(tái)還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便和對(duì)使用環(huán)境要求不高等許多優(yōu)點(diǎn)。而且通過不同嚙合齒數(shù)的兩對(duì)以上

31、齒盤的差動(dòng)或細(xì)分裝置，可獲得較小的分度間隔。多齒分度技術(shù)的出現(xiàn)，為提高機(jī)械分度精度開辟了新的途徑。機(jī)械式的角度測(cè)量技術(shù)發(fā)展得相對(duì)比較成熟，近幾年對(duì)角度測(cè)量技術(shù)的研究和應(yīng)用大都在光電技術(shù)上尋找突破口。特別是隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，誕生了多種多樣的角度傳感器。通常按工作原理來分有電位式角度傳感器、電阻應(yīng)變式角度傳感器、光柵式角度傳感器、磁柵式角度傳感器、感應(yīng)同步器和碼盤式角</p><p>　　表1-1 角度傳感器

32、的主要性能量程</p><p>　　1.3主要角度傳感器介紹</p><p>　　1.3.1 電位器式角度傳感器</p><p>　　電位器是一種常用的電子元件，在儀表與傳感器中可作為傳感元件，把輸入的機(jī)械位移(角位移或線位移)轉(zhuǎn)換成與之成一定函數(shù)關(guān)系的電阻或電壓輸出。電位器式角度傳感器的原理類似一個(gè)滑動(dòng)變阻器，將導(dǎo)線緊密地纏繞在骨架上，導(dǎo)線上裝有一電刷，當(dāng)電刷位置

33、改變時(shí)，電阻隨之改變且阻值的變化與所轉(zhuǎn)角度成一定函數(shù)關(guān)系。非線繞式的原理與線繞式的一致，不同的是在骨架上噴導(dǎo)電層或用導(dǎo)電材料制成骨架。骨架的形狀可根據(jù)需要定制，用作測(cè)角傳感器時(shí)一般做成圓弧形。這類角度傳感器市場(chǎng)上比較常見，精度一般不高，適合一般的測(cè)量場(chǎng)合。例如上海智松傳感科技有限公司生產(chǎn)的WDJ型號(hào)的角度傳感器，其線性精度最高為0.1%。</p><p>　　1.3.2 光柵式角度傳感器</p>&

34、lt;p>　　光柵式角度傳感器是依據(jù)莫爾條紋現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)量的。兩塊柵距相等的光柵夾角為0時(shí)，在單側(cè)光源的照射下會(huì)產(chǎn)生莫爾條紋現(xiàn)象。光通過兩塊光柵后光能量的分布是一個(gè)近似的正弦波[5J。光柵相對(duì)移動(dòng)一個(gè)周期時(shí)，莫爾條紋對(duì)應(yīng)變化一個(gè)周期。此時(shí)在光柵背面設(shè)置一個(gè)光欄，并用光電元件來接受透過兩塊光柵的光能量，則光電元件輸出的電壓信號(hào)將隨著光柵的移動(dòng)而變化，移動(dòng)一個(gè)柵距變化一個(gè)周期。可根據(jù)變化的周期來測(cè)量線位移或角位移。光柵式角度傳感器的精度

35、主要取決于光柵的刻線密度，密度越大的精度越高，常用的是300一 1500線/毫米。受加工水平的影響，其密度不可能無限提高。目前關(guān)于光纖光柵的研究比較熱門，總的來說，近幾年用光柵的干涉原理來測(cè)量線位移或角位移的研究比較多而且精度較高，如NPL測(cè)角儀的不確定度為0.05秒。</p><p>　　1.3.3 磁感應(yīng)同步器</p><p>　　感應(yīng)同步器由兩個(gè)平面繞組組成，一個(gè)是連續(xù)繞組，另一個(gè)是

36、分段繞組，有偶數(shù)段，分成A、B兩相，兩者的分段繞組相互間隔。這是一種多極感應(yīng)元件，能對(duì)誤差起補(bǔ)償作用，精度較高。連續(xù)繞組通上穩(wěn)定的交流電，當(dāng)兩個(gè)面的繞組有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，分段繞組上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)柵距電流變化一個(gè)周期。A相與B相相差二，可以用鑒相或鑒幅方式確切反映一個(gè)空間周期內(nèi)的任何角度變化。</p><p>　　1.3.4 霍爾角度傳感器</p><p>　　自 1879年美國物理

37、學(xué)家 EdwinHethertHall發(fā)現(xiàn)霍爾效應(yīng)以來，以此為基礎(chǔ)的霍爾傳感器已發(fā)展成一個(gè)品種多樣的磁傳感器產(chǎn)品家族，被越來越多地應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。而由此衍生的霍爾傳感器產(chǎn)業(yè)也在近十幾年逐漸發(fā)展壯大起來，日益生機(jī)勃勃。</p><p>　　霍爾角度傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)來設(shè)計(jì)的，測(cè)量原理如下：當(dāng)永磁體旋轉(zhuǎn)時(shí)，霍爾元件可感應(yīng)到磁場(chǎng)的磁向量并輸出分別與位置角口正弦、余弦信號(hào)成比例的玲和稱信號(hào)。通過稱除玲，

38、則由敏感芯片自身靈敏度差異或磁場(chǎng)變化引起的誤差被抵消，模擬輸出電壓代表的角度與磁體、溫度和IC的增益敏感度無關(guān)。即芯片輸出電壓成為敏感芯片所檢測(cè)到的場(chǎng)強(qiáng)的一元函數(shù)，代表磁體在整個(gè)3600范圍內(nèi)的絕對(duì)機(jī)械位置。目前基于霍爾效應(yīng)角度傳感器的研究測(cè)量精度不高，精度在0.50左右。一般市場(chǎng)上常見的基于霍爾效應(yīng)的角度傳感器精度不是很高，例如美國MEAS傳感器公司生產(chǎn)的Accustarll系列的傾角傳感器精度為0.01。</p>&l

39、t;p><b>　　1.4主要研究?jī)?nèi)容</b></p><p>　　本角度傳感器應(yīng)用系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)，由單片機(jī)產(chǎn)生脈沖信號(hào)精確控制步進(jìn)機(jī)的轉(zhuǎn)速和角度，使步進(jìn)電機(jī)上的平板能夠擺動(dòng)到預(yù)設(shè)角度。角度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)步進(jìn)電機(jī)的偏移量。通過數(shù)碼管顯示器實(shí)時(shí)顯示角度值。硬件部分主要包括STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)，ULN2003電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，SCA60C傾角傳感器，電源模塊,數(shù)碼管顯

40、示模塊等。系統(tǒng)通過角度傳感器實(shí)時(shí)采集角度信號(hào)，采用STC89C52單片機(jī)控制，ULN2003作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，IO口輸出具有時(shí)序的脈沖信號(hào)作為4相5線步進(jìn)電機(jī)的控制信號(hào)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)，使步進(jìn)電機(jī)上的平板隨著擺桿的擺動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。系統(tǒng)還可以通過鍵盤輸入系統(tǒng)設(shè)置步進(jìn)電機(jī)所要達(dá)到的角度值。用數(shù)碼管顯示器顯示設(shè)置角度值。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)達(dá)到設(shè)置值時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警裝置。此時(shí)步進(jìn)電機(jī)停止工作，數(shù)碼管顯示設(shè)置角度值。</p>&l

41、t;p>　　應(yīng)用AD6設(shè)計(jì)工具完成原理圖和PCB圖繪制。制作印刷電路板并焊接元器件。利用Keil軟件設(shè)計(jì)工具編寫驅(qū)動(dòng)程序。進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試與仿真。采用角度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)偏移量，應(yīng)用步進(jìn)電機(jī)改移角度。從何實(shí)現(xiàn)擺桿偏移到預(yù)設(shè)角度值。數(shù)碼管顯示達(dá)到偏移量位置。</p><p>　　第 2 章開發(fā)工具以及技術(shù)的介紹</p><p>　　2.1 C語言介紹</p><p&g

42、t;　　C語言是國際上廣泛流行的計(jì)算機(jī)高級(jí)語言，既可以用來編寫系統(tǒng)軟件，也可用來編寫應(yīng)用軟件。</p><p>　　早期的操作系統(tǒng)軟件主要是用匯編語言編寫的。由于匯編語言依賴于計(jì)算機(jī)硬件，程序的可讀性和可移植性都比較差，所以為了提高系統(tǒng)軟件的可讀性和可移植性，最好改用高級(jí)語言。但是，一般的高級(jí)語言難以實(shí)現(xiàn)匯編語言的某些功能（匯編語言可以直接對(duì)硬件操作，例如對(duì)內(nèi)存地址的操作、位操作等）。人們希望找到一種兼具一般高級(jí)

43、語言和低級(jí)語言優(yōu)點(diǎn)的語言，于是，C語言就在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生了。</p><p>　　C語言是在B語言的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它的根源可以追溯到ALGOL60。直到1975年UNIX第六版發(fā)布后，C語言的突出優(yōu)點(diǎn)才引起人們的普遍主義。隨著UNIX的日益管飯使用，C語言也迅速得到推廣。C語言和UNIX可以說是一對(duì)孿生兄弟，再發(fā)展的過程中相輔相成。1978年以后，C語言先后一直到大、中、小、微型計(jì)算機(jī)上，已經(jīng)獨(dú)立于UNI

44、X和PDP了。C語言便很快風(fēng)靡全世界了，成為世界上應(yīng)用最廣泛的集中計(jì)算機(jī)語言之一。</p><p>　　一種語言之所以能存在和發(fā)展，并具有較強(qiáng)的生命力，總是有其不同于或優(yōu)越于其他語言的特點(diǎn)。C語言的主要特點(diǎn)如下：</p><p>　　(1)運(yùn)算符豐富。C語言的運(yùn)算符包含的范圍很廣泛，共有34中運(yùn)算符。C語言吧括號(hào)、賦值、強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換等都作為運(yùn)算符處理，從而使c語言的運(yùn)算類型及其豐富，表達(dá)式

45、類型多樣化。靈活使用各種運(yùn)算符可以實(shí)現(xiàn)其他高級(jí)語言中難以實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算</p><p>　　(2)語言簡(jiǎn)潔、緊湊，使用方便、靈活。C語言一共有32個(gè)關(guān)鍵字、9中控制語句。程序書寫形式自由，主要用小寫字母表示，壓縮了一切不必要的成分。C語言程序比其他旭東高級(jí)語言簡(jiǎn)練，原程序短，因此輸入程序時(shí)工作量少。</p><p>　　(3)語法限制不太嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大。例如，對(duì)數(shù)組下標(biāo)越界不做檢查，有

46、程序編寫者自己保證程序的正確。對(duì)變量的類型使用比較靈活，例如，整型量與字符型數(shù)據(jù)以及邏輯數(shù)據(jù)可以通用。一般高級(jí)語言的語法檢查比較嚴(yán)格，能監(jiān)察出幾乎所有的語法錯(cuò)誤，而c語言允許程序編寫者有較大的自由度，因此放寬了語法檢查。程序員應(yīng)當(dāng)仔細(xì)檢查程序，保證其正確性，而不要過分依賴于C語言編譯程序去查錯(cuò)?！跋拗啤迸c“靈活”是一對(duì)矛盾。限制嚴(yán)格，就是去靈活性；而強(qiáng)調(diào)靈活，就必然放松限制。一個(gè)不熟練的人員，編寫一個(gè)正確的C語言程序可能會(huì)比編一個(gè)其他高

47、級(jí)語言程序難一些。也就是說，對(duì)用C語言的人，要求對(duì)程序設(shè)計(jì)更熟練一些。</p><p>　　(4)具有結(jié)構(gòu)化的控制語句。如if…else語句、while語句、do…while語句、switch語句、for語句等。用函數(shù)作為程序的模塊單位，便于實(shí)現(xiàn)程序的模塊化。C預(yù)驗(yàn)收完全模塊化和結(jié)構(gòu)化語言。</p><p>　　(5)數(shù)據(jù)類型豐富。C語言提供的數(shù)據(jù)類型有：整型、浮點(diǎn)型、字符型、數(shù)組類型、指

48、針類型、結(jié)構(gòu)類型、共用體類型等，能用來實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的運(yùn)算。尤其是指針類型數(shù)據(jù)，使用十分靈活和多樣化。</p><p>　　(6)C語言允許直接訪問物理地址，能進(jìn)行微操作，能實(shí)現(xiàn)匯編語言的大部分功能，可以直接對(duì)硬件進(jìn)行操作。因此C語言既具有高級(jí)語言的功能，又具有低級(jí)語言的許多功能，可用來編寫系統(tǒng)軟件。C語言的這種雙重性，使它既是成功的系統(tǒng)描述語言，有事通用的程序設(shè)計(jì)語言。有人把C語言成為“高級(jí)語言中的低級(jí)

49、語言”或“終極預(yù)言”，意為兼具有高級(jí)語言和低級(jí)語言的特點(diǎn)，但一般人習(xí)慣將C語言稱為高級(jí)語言。因?yàn)镃語言程序也要通過編譯、連接才能得到可執(zhí)行的目標(biāo)程序，這是和其他高級(jí)語言的相同點(diǎn)。</p><p>　　(7)用C語言編寫的程序可移植性好（和匯編語言比）?；旧喜蛔鲂薷木湍苡糜诟鞣N型號(hào)的計(jì)算機(jī)和各種操作系統(tǒng)。</p><p>　　(8)生成目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高。C語言一般只比匯編程序

50、生成的目標(biāo)代碼率低10%~20%。</p><p>　　由于C語言的這些優(yōu)點(diǎn)，使C語言應(yīng)用面很廣。許多大的軟件都用C語言編寫，這主要是由于C語言的可移植性好和硬件控制能力高，表達(dá)和運(yùn)算能力強(qiáng)。許多以前只能用匯編語言處理的問題，現(xiàn)在可以改用C語言來處理了。</p><p><b>　　C語言程序構(gòu)成：</b></p><p>　　(1)C語言程序

51、是由函數(shù)構(gòu)成的。一個(gè)C語言源程序至少包含一個(gè)main函數(shù)，也可以包含一個(gè)main函數(shù)和若干個(gè)其它函數(shù)。在C語言中，函數(shù)是程序的基本單位。被調(diào)用的函數(shù)可以說系統(tǒng)提供的庫函數(shù)，也可以說用戶自定義的函數(shù)。C語言的庫函數(shù)十分豐富，ANSIC提供了100多個(gè)庫函數(shù)。如果要調(diào)用庫函數(shù)，則要用#include命令把包含庫函數(shù)的頭文件包含在此程序中。</p><p>　　(2)一個(gè)函數(shù)由兩部分組成：</p><

52、;p>　?、俸瘮?shù)首部，奇函數(shù)第一行。包括函數(shù)類型、函數(shù)名、函數(shù)的形參、形參類型以及函數(shù)屬性等。</p><p>　?、诤瘮?shù)體，即函數(shù)首部下面的大括號(hào)內(nèi)的部分。如果一個(gè)函數(shù)有多個(gè)大括號(hào)，則最外層的一對(duì){}為函數(shù)體。函數(shù)體一般包括：聲明部分和執(zhí)行部分。</p><p><b>　　函數(shù)的一般格式為：</b></p><p>　　數(shù)據(jù)類型 函數(shù)

53、名（函數(shù)參數(shù)表）</p><p><b>　　{ 聲明部分</b></p><p><b>　　執(zhí)行部分</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　當(dāng)然，在某些情況下可以沒有聲明部分，也可以沒有執(zhí)行部分。如：</p><p&g

54、t;　　main() {}</p><p>　　這是一個(gè)空函數(shù)，但是為合法的。</p><p>　　(3) 每一個(gè)語句和數(shù)據(jù)定義的最后都必須有一個(gè)分號(hào)，分號(hào)是語句必要地組成部分，潤(rùn)徐有空語句，空語句只有分好沒有其他內(nèi)容。</p><p>　　(4)C語言程序的書寫格式自由，一行內(nèi)可以寫多個(gè)語句，一個(gè)語句也可以寫在多行上，C語言程序沒有行號(hào)。</p>

55、<p>　　(5) C語言本身沒有輸入和輸出語句，輸入/輸出油庫函數(shù)來完成。</p><p>　　(6)不管main函數(shù)在程序的什么位置，一個(gè)C語言程序總是從main函數(shù)開始執(zhí)行的。</p><p>　　(7)一個(gè)C語言程序可以由一個(gè)文件組成，也可以由若干個(gè)文件組成。一個(gè)文件可以包含一個(gè)函數(shù)也可以包含多個(gè)函數(shù)。也可以將兩個(gè)函數(shù)放在兩個(gè)文件中分別進(jìn)行編譯，然后進(jìn)行連接把他們合成一個(gè)

56、可執(zhí)行文件，以供運(yùn)行。</p><p>　　(8) 可以用/*…*/對(duì)C語言程序注釋。/和*之間不允許留空格，只是部分可以出現(xiàn)在程序的任何位置，注釋可以為若干行。</p><p>　　總之，C言程序可以由若干個(gè)源文件做成，每個(gè)源文件可以包含編譯預(yù)處理命令和一個(gè)或多個(gè)函數(shù)，每個(gè)函數(shù)由函數(shù)首部和函數(shù)體組成。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)開發(fā)工具</p>

57、<p>　　2.2.1 Altium Designer 6.0工具</p><p>　　Altium Designer 為完整的板級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)。Altium Designer6.0 集成了 FPGA 設(shè)計(jì)的 PCB工具。Altium Designer是業(yè)界第一款也是唯一一種完整的板級(jí)設(shè)計(jì)解決方案。Altium Designer拓寬了板級(jí)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)界限，集成了 FPGA 設(shè)計(jì)功能，從而允許工程師能將

58、系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的 FPGA 與 PCB設(shè)計(jì)集成在一起。Altium Designer以強(qiáng)大的設(shè)計(jì)輸入功能為特點(diǎn)，在 FPGA 和板級(jí)設(shè)計(jì)中，同時(shí)支持原理圖輸入和HDL硬件描述輸入模式；同時(shí)支持基于 VHDL 的設(shè)計(jì)仿真，混合信號(hào)電路仿真、布局前/后信號(hào)完整性分析。Altium Designer 的布局布線采用完全規(guī)則驅(qū)動(dòng)模式，并且在 PCB 布線中采用了無網(wǎng)格的SitusTM拓?fù)溥壿嬜詣?dòng)布線功能；同時(shí)，將完整的 CAM輸出功能的編輯結(jié)合在一

59、起。 基于 Altium新推出的支持 Livedesign的 DXP平臺(tái)，Altium Designer 在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程中充分發(fā)揮其卓越的性能。</p><p>　　Altium Designer 6.0，它是完全一體化電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的一個(gè)新版本，也是業(yè)界第一款也是唯一一種完整的板級(jí)設(shè)計(jì)解決方案 。Altium Designer 是業(yè)界首例將設(shè)計(jì)流程、集成化 PCB 設(shè)計(jì)、可編程器件（如 FPGA）設(shè)計(jì)和基

60、于處理器設(shè)計(jì)的嵌入式軟件開發(fā)功能整合在一起的產(chǎn)品，一種同時(shí)進(jìn)行 PCB和 FPGA 設(shè)計(jì)以及嵌入式設(shè)計(jì)的解決方案，具有將設(shè)計(jì)方案從概念轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K成品所需的全部功能。 </p><p>　　這款最新高端版本Altium Designer 6.0除了全面繼承包括99SE，Protel2004 在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點(diǎn)以外，還增加了許多改進(jìn)和很多高端功能 Altium Designer6.0拓寬了板級(jí)設(shè)計(jì)的

61、傳統(tǒng)界限，全面集成了 FPGA 設(shè)計(jì)功能和 SOPC設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能，從而允許工程師能將系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的 FPGA 與 PCB設(shè)計(jì)以及嵌入式設(shè)計(jì)集成在一起。 </p><p>　　首先：在 PCB部分，除了 Protel2004 中的多通道復(fù)制；實(shí)時(shí)的、阻抗控制布線功能；SitusTM自動(dòng)布線器等新功能以外，Altium Designer 6.0 還著重在：差分對(duì)布線，F(xiàn)PGA 器件差分對(duì)管腳的動(dòng)態(tài)分配， PCB和 FP

62、GA 之間的全面集成，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)引腳優(yōu)化和非凡的布線效果。還有 PCB文件切片，PCB多個(gè)器件集體操作，在 PCB文件中支持多國語言（中文、英文、德文、法文、日文）,任意字體和大小的漢字字符輸入，光標(biāo)跟隨在線信息顯示功能，光標(biāo)點(diǎn)可選器件列表，復(fù)雜 BGA 器件的多層自動(dòng)扇出，提供了對(duì)高密度封裝（如 BGA）的交互布線功能, 總線布線功能，器件精確移動(dòng)，快速鋪銅等功能。 交互式編輯、出錯(cuò)查詢、布線和可視化功能，從而能更快地實(shí)現(xiàn)電路板布

63、局,支持高速電路設(shè)計(jì)，具有成熟的布線后信號(hào)完整性分析工具. Altium Designer 6.0 對(duì)差分信號(hào)提供系統(tǒng)范圍內(nèi)的支持，可對(duì)高速內(nèi)連的差分信號(hào)對(duì)進(jìn)行充分定義、管理和交互式布線。支持包括對(duì)在FPGA 項(xiàng)目?jī)?nèi)部定義的 LVDS信號(hào)的物理設(shè)計(jì)進(jìn)行自動(dòng)映射。 LVDS 是差分信號(hào)最通用的標(biāo)準(zhǔn)，廣泛應(yīng)用于可編程</p><p>　　其次， 在嵌入式設(shè)計(jì)部分，增強(qiáng)了 JTAG器件的實(shí)時(shí)顯示功能，增強(qiáng)型基于 FP

64、GA 的邏輯分析儀，可以支持32 位或64 位的信號(hào)輸入。除了現(xiàn)有的多種處理器內(nèi)核外，還增強(qiáng)了對(duì)更多的32 位微處理器的支持，可以使嵌入式軟件設(shè)計(jì)在軟處理器，F(xiàn)PGA 內(nèi)部嵌入的硬處理器，分立處理器之間無縫的遷移。使用了 Wishbone 開放總線連接器允許在 FPGA 上實(shí)現(xiàn)的邏輯模塊可以透明的連接到各種處理器上。Altium Designer 6.0支持 Xilinx MicroBlaze，TSK3000 等32 位軟處理器，Pow

65、erPC 405 硬核，并且支持AMCC 405 和 Sharp BlueStreak ARM7 系列分立的處理器。對(duì)每一種處理器都提供完備的開發(fā)調(diào)試工具。 引入了以FPGA為目標(biāo)的虛擬儀器，當(dāng)其與 LiveDesign-enabled硬件平臺(tái)NanoBoard 結(jié)合時(shí)，用戶可以快速、交互地實(shí)現(xiàn)和調(diào)試基于 FPGA 的設(shè)計(jì)，可以更換各種 FPGA 子板,支持更多的 FPGA 器件，例如 Cyclone II,Stratix II , P

66、roASIC3,Virtex-4,MAX </p><p>　　第三，在原理圖部分，新增加“靈巧粘帖”可以將一些不同的對(duì)象拷貝到原理圖當(dāng)中，比如一些網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)， 一頁圖紙的BOM表，都可以拷貝粘帖到原理圖當(dāng)中。原理圖文件切片，多個(gè)器件集體操作，文本筐的直接編輯，箭頭的添加，器件精確移動(dòng)，總線走線，自動(dòng)網(wǎng)標(biāo)選擇等！ 強(qiáng)大的前端將多層次、多通道的原理圖輸入、VHDL開發(fā)和功能仿真、布線前后的信號(hào)完整性分析功能。在信號(hào)仿

67、真部分，提供完善的混合信號(hào)仿真,在對(duì)XSPICE 標(biāo)準(zhǔn)的支持之外，還支持對(duì) Pspice模型和電路的仿真。對(duì) FPGA 設(shè)計(jì)提供了豐富的 IP內(nèi)核，包括各種處理器、存儲(chǔ)器、外設(shè)、接口、以及虛擬儀器 。 </p><p>　　Altium Designer 6.0以強(qiáng)大的設(shè)計(jì)輸入功能為特點(diǎn)，在 FPGA 和板級(jí)設(shè)計(jì)中，同時(shí)支持原理圖輸入和 HDL硬件描述輸入模式；同時(shí)支持基于VHDL的設(shè)計(jì)仿真，混合信號(hào)電路仿真、

68、布局前/后信號(hào)完整性分析.Altium Designer 6.0的布局布線采用完全規(guī)則驅(qū)動(dòng)模式，并且在PCB布線中采用了無網(wǎng)格的 SitusTM拓?fù)溥壿嬜詣?dòng)布線功能；同時(shí)，將完整的 CAM 輸出功能的編輯結(jié)合在一起。 </p><p>　　Altium Designer 6.0中的Board Insight(TM) 系統(tǒng)把設(shè)計(jì)師的鼠標(biāo)變成了交互式的數(shù)據(jù)挖掘工具。 Board Insight 集成了“警示”顯

69、示功能，可毫不費(fèi)力地瀏覽和編輯設(shè)計(jì)中疊放的對(duì)象。工程師可以專注于其目前的編輯任務(wù)，也可以完全進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的任何其他對(duì)象，這增加了在密集、多層設(shè)計(jì)環(huán)境中的編輯速度。 Altium Designer 6.0 引入了強(qiáng)大的‘逃逸布線’嘗試將每個(gè)定義的焊盤通過布線剛好引到BGA邊界，這令對(duì)密集BGA類型封裝的布線變的非常簡(jiǎn)單。 顯著的節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間，設(shè)計(jì)師無需手動(dòng)就可以完成在一大堆焊盤間將線連接這些器件的內(nèi)部管腳。 </p>

70、<p>　　Altium Designer 6.0極大地增強(qiáng)了對(duì)高密板設(shè)計(jì)的支持可用于高速數(shù)字信號(hào)設(shè)計(jì)，提供大量新功能和改進(jìn)，改善了對(duì)復(fù)雜多層板卡的管理和導(dǎo)航，可將器件放置在 PCB板的正反兩面，處理高密度封裝技術(shù)，如高密度引腳數(shù)量的球型網(wǎng)格陣列 (BGAs)。 </p><p>　　Altium Designer 6.0極大減少了帶有大量管腳的器件封裝在高密度板卡上設(shè)計(jì)的時(shí)間，簡(jiǎn)化了復(fù)雜板卡的設(shè)計(jì)導(dǎo)航

71、功能，設(shè)計(jì)師可以有效處理高速差分信號(hào)，尤其對(duì)大規(guī)?？删幊唐骷系拇罅?LVDS資源。Altium Designer 6.0 充分利用可得到的板卡空間和現(xiàn)代封裝技術(shù)，以更有效的設(shè)計(jì)流程和更低的制造成本縮短上市時(shí)間。 </p><p>　　2.2.2 Keil開發(fā)工具</p><p>　　現(xiàn)在單片機(jī)開發(fā)中使用最為廣泛的集成開發(fā)環(huán)境主要有Intel和Keil公司推出的集成開發(fā)環(huán)境Keil μ

72、 Vision。Keil μ Vision集成度高，應(yīng)用方便，雖然這個(gè)開發(fā)環(huán)境主要是用來開發(fā)單片機(jī)C語言程序的，但也可以開發(fā)匯編語言程序，能夠進(jìn)行程序的仿真調(diào)試。甚至他還可以和一些硬件仿真器連接，直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，功能非常強(qiáng)大，現(xiàn)在更為流行。</p><p>　　Keil μ Vision集成開發(fā)環(huán)境是用于開發(fā)基于80C51內(nèi)核單片機(jī)的軟件。該開發(fā)平臺(tái)內(nèi)嵌入多種復(fù)合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具，可以完成從工程建立和

73、管理、編譯、連接、目標(biāo)代碼的生成、軟件仿真、硬件仿真等完整的開發(fā)流程。其C編譯工具在產(chǎn)生代碼的準(zhǔn)確性和效率方面達(dá)到了較高的水平，而且可以附加靈活的控制選項(xiàng)，這些特點(diǎn)在開發(fā)大型項(xiàng)目時(shí)非常理想。由于Keil本身是一個(gè)純軟件，不能直接完成硬件仿真功能，因此必須外掛接類似TKS系列仿真器的硬件才可以進(jìn)行仿真。</p><p>　　Keil μ Vision的組成及各部分的功能：</p><p>　

74、　(1)μ Vision2 IDE </p><p>　　μ Vision2 IDE包括一個(gè)工程管理器，一個(gè)功能強(qiáng)大并有交互式錯(cuò)誤提示的編譯器，選項(xiàng)設(shè)置生成工具在線幫助?？梢允褂忙?Vision2 創(chuàng)建源文件，并將多個(gè)文件做成應(yīng)用工程加以管理。μ Vision2 可以自動(dòng)完成編譯、匯編、鏈接程序的操作，使開發(fā)人員可以只專注于開發(fā)工作的效果。</p><p>　　(2)LIB51庫管理器&l

75、t;/p><p>　　LIB51庫管理器可以從由匯編器和編譯器創(chuàng)建的目標(biāo)文件建立相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)庫。這些庫是按規(guī)定格式拍立的目標(biāo)模塊，可在以后被鏈接器所使用。當(dāng)鏈接器處理一個(gè)庫時(shí)，僅僅使用了苦衷程序的目標(biāo)模塊，而不是全部加以引用。</p><p>　　(3)C51編譯器和A51匯編器</p><p>　　由μ Vision2 IDE創(chuàng)建的源文件可以被C51編譯器或A51匯編

76、器處理生成可重定位的目標(biāo)文件（object file）。Keil C51編譯器遵照ANSIC語言標(biāo)準(zhǔn)支持C語言的所有標(biāo)準(zhǔn)特性，還可以直接支持80C51結(jié)構(gòu)特性。Keil A51宏匯編器支持80C51及其派生系列的所有指令集。</p><p>　　(4)BL51連接器/定位器</p><p>　　BL51連接器使用從庫管理器中提取出來的目標(biāo)模塊，以及由編譯器匯編器生成的目標(biāo)模塊創(chuàng)建一個(gè)含有絕

77、對(duì)地址的目標(biāo)模塊。絕對(duì)地址的目標(biāo)文件或模塊包括不可重定位的代碼和數(shù)據(jù)，所有的代碼和數(shù)據(jù)都被固定在具體的存儲(chǔ)器單元內(nèi)。絕對(duì)地址目標(biāo)文件可以用于以下目的：</p><p>　　①編程EPROM或其他存儲(chǔ)器設(shè)備；</p><p>　　②由μvision2調(diào)試器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行調(diào)試和模擬；</p><p>　?、凼褂迷诰€仿真器進(jìn)行程序測(cè)試。</p><p>

78、;　　(5)μvision2硬件調(diào)試器</p><p>　　μvision2硬件調(diào)試器向開發(fā)者提供了幾種在實(shí)際目標(biāo)硬件上測(cè)試程序的方法，包括以下幾種方式：</p><p>　　使用高級(jí)GDI接口，將μvision2調(diào)試器同類似TKS系列仿真器的硬件系統(tǒng)相連接，通過μvision2的人機(jī)交互環(huán)境指揮連接的硬件完成仿真操作。</p><p>　　安裝MON51目標(biāo)監(jiān)控器

79、到開發(fā)者的目標(biāo)系統(tǒng)-，并通過Monitor-51接口下載資源程序；</p><p>　　(6)RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)</p><p>　　RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是針對(duì)80C51單片機(jī)系列的一個(gè)多任務(wù)內(nèi)核。RTX51實(shí)時(shí)內(nèi)核簡(jiǎn)化了需要對(duì)實(shí)時(shí)事件進(jìn)行反應(yīng)的復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試。這個(gè)內(nèi)核完全集成在C51編譯器中，使用非常簡(jiǎn)單，任務(wù)描述表和操作系統(tǒng)的一致性由BL51連接器/定位器自動(dòng)進(jìn)行控

80、制。</p><p>　　(7)μvision2軟件調(diào)試器</p><p>　　μvision2軟件調(diào)試器可以進(jìn)行快速可靠的程序調(diào)試。該調(diào)試器包括一個(gè)高速模擬器，開發(fā)人員可以使用它模擬整個(gè)80C51系統(tǒng)，包括片上外圍器件和外部器件。當(dāng)開發(fā)人員從器件期間數(shù)據(jù)庫選擇單片機(jī)器件時(shí)，這個(gè)器件的屬性會(huì)被自動(dòng)配置。</p><p><b>　　2.3 需求介紹<

81、/b></p><p>　　2.3.1 角度傳感器</p><p>　　工程上通常把直接作用于被測(cè)量，能按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成同種或其他種量值輸出的器件，稱為傳感器。傳感器處于測(cè)試裝置的輸入端，其性能將直接影響整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的工作質(zhì)量。無論何種傳感器，盡管他們的原理、結(jié)構(gòu)不同，使用環(huán)境、條件、目的不同，其性能技術(shù)指標(biāo)也不盡相同，但其基本要求卻是相同的。目前，角度傳感器有單軸和雙軸之分。通

82、常具有一個(gè)測(cè)量軸X軸的為單軸傳感器。有兩個(gè)測(cè)量軸X軸和Y軸為雙軸傳感器。</p><p>　　KM110BH/2130/2190型角度傳感器用于角測(cè)量。KM110BH/2130產(chǎn)生線性輸出信號(hào)，它與磁場(chǎng)方向成正比。KM110BH/2190產(chǎn)生一正弦信號(hào)。工作溫度在-40°C～125°C。角度范圍KN110BH/2130為-15～15°,KM110BH/2190為-45～45°

83、;。</p><p>　　KM110BH/2270型角度傳感器用于-35°～35°強(qiáng)磁場(chǎng)角位移無接觸測(cè)量。傳感器具有靈敏度和零點(diǎn)調(diào)節(jié)電路。KM110BM/2270，產(chǎn)生正弦輸出信號(hào)，信號(hào)是磁場(chǎng)方向的函數(shù)，角度測(cè)量范圍為70°，工作溫度可達(dá)100°C。</p><p>　　KM110BH/2390型角度傳感器用于強(qiáng)磁場(chǎng)角度位移無接觸測(cè)量領(lǐng)域。KM110

84、BH/2390產(chǎn)生的輸出電壓與磁場(chǎng)方向偏移呈線性關(guān)系。線性角度測(cè)量范圍大于90°；無接觸，因此無磨損；5V電源電壓；比率電壓輸出信號(hào)；工作溫度可達(dá)125°C。</p><p>　　KM110BH/2430/2470型30°～70°角度傳感器用于強(qiáng)磁場(chǎng)角度位移無接觸測(cè)量領(lǐng)域。KM110BH/2430產(chǎn)生的輸出電壓與磁場(chǎng)方向呈線性關(guān)系。KM110BH/2470產(chǎn)生一正弦輸出電壓

85、信號(hào)。角度測(cè)量范圍30°或70°；無接觸，因此無磨損；易安裝，易使用；角度電壓輸出信號(hào)；工作溫度可達(dá)125°C；在-15°≤α≤15°范圍，精度±0.5°，抗電磁干擾性好。</p><p>　　KMA20/30/70型無接觸角度傳感器用于無接觸角位移測(cè)量領(lǐng)域。KMA20/30產(chǎn)生一個(gè)線性電壓輸出信號(hào)與角位移成比例。KMA20/70產(chǎn)生一個(gè)正弦電

86、壓輸出信號(hào)，是角位移的函數(shù)。角度測(cè)量范圍30°或70°；無接觸，因此無磨損；易安裝，易使用；機(jī)械調(diào)節(jié)；5V電源電壓，比率電壓輸出信號(hào)；工作溫度可達(dá)125°C。</p><p>　　KMA20/90型無接觸角度傳感器用于無接觸角度測(cè)量領(lǐng)域。KMA20/90產(chǎn)生的線性電壓輸出信號(hào)與角位移成比例。線性角度測(cè)量范圍>90°；無接觸，因此無磨損；易安裝，易使用；機(jī)械調(diào)節(jié)；5V電

87、源，比率電壓輸出信號(hào)；工作溫度可達(dá)125°C；電磁兼容性能好。</p><p>　　KMZ41是利用稀薄鎳鐵導(dǎo)磁合金的磁阻效應(yīng)做成的角度傳感器，片內(nèi)包含兩個(gè)相互獨(dú)立的單臂鎳鐵導(dǎo)磁合金電阻電橋，兩個(gè)電橋的放置方向相差45°，各自具有獨(dú)立的電氣特性和機(jī)器特性。鎳鐵合金構(gòu)成的磁性電阻阻值較大，且電阻值會(huì)隨著內(nèi)部磁矢量和流過電流之間的角度變化而變化，但其內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度較小，所以在實(shí)際應(yīng)用中為了準(zhǔn)確測(cè)量，

88、必須外加磁場(chǎng)。</p><p>　　電子傾角傳感器是一種精密的角度測(cè)量設(shè)備。其小巧的外形和堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)非傳常適用于安裝空間有限和環(huán)境條件苛刻的場(chǎng)合。電子傾角傳感器針對(duì)用戶的實(shí)際應(yīng)用，有模擬、比率、數(shù)字和串行等輸出形式，選擇其輸出信號(hào)不但可表征具體傾角值，還可表征傾斜方向。高精度，盡重57g。全量程為-60～60°。</p><p>　　DAS-20雙軸傾角傳感器是將兩個(gè)單軸傾角產(chǎn)品

89、相結(jié)合，其獨(dú)特的拱形結(jié)構(gòu)和電路原理，可提供與X、Y軸傾角呈線性的輸出信號(hào)。DAS-20雙軸傾角傳感器適用于一些高性能的應(yīng)用場(chǎng)合，其性能價(jià)格比較水銀開關(guān)和其他水平傳感器更優(yōu)越。它具有四個(gè)輸出點(diǎn)，同時(shí)提供比率輸出、脈沖數(shù)字輸出。用戶可采用自行單獨(dú)焊接，或選用接插件形式。具有零位和滿度可調(diào)整，直流供電，同時(shí)提供比率和數(shù)字脈寬輸出設(shè)計(jì)思路等特點(diǎn)。量程為-20°～20°工作溫度為-20°C～65°C。<

90、;/p><p>　　SCA60C單軸傾角傳感器應(yīng)用于智能車身平衡檢測(cè)、教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示、產(chǎn)品開發(fā)等等；角度轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，輸出為模擬電壓值，可以接帶 AD的單片機(jī)的輸入口。傾角信號(hào)模擬電壓輸出［0-180°］對(duì)應(yīng)［0.5-4.5V］可單片機(jī) AD采集；雙向傾斜信號(hào)報(bào)警輸出；輸出有效信號(hào)低電平指示燈亮；左傾斜時(shí)輸出左傾報(bào)警信號(hào)綠燈亮，右傾斜時(shí)輸出右傾斜報(bào)警信號(hào)黃燈亮；左右傾斜角度報(bào)警范圍0-90°

91、，90-180°全范圍可調(diào)，調(diào)整精度為±1°帶安裝孔，方便固定安裝；電路板傾斜信號(hào)為 TTL高低電平，可直接接單片機(jī) IO口。</p><p>　　2.3.2 步進(jìn)電機(jī)</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速

92、的目的。步進(jìn)電機(jī)能將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)角位移或線位移；具有快速啟動(dòng)和停止的功能。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子為多極分布，定子上嵌有多相星形連接的控制繞組，由專門電源輸入電脈沖信號(hào)，每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子就前進(jìn)一步。由于輸入的是脈沖信號(hào)，輸出的角位移是斷續(xù)的，所以又稱為脈沖電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)為開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化

93、的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。步距角和轉(zhuǎn)速不受電壓波動(dòng)和負(fù)載變化的影響。再不是不得情況下步距誤差不會(huì)長(zhǎng)期累積。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡(jiǎn)單。</p><p>　　雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的交流電機(jī)，直流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)

94、方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非容易，它涉及到機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)及電機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的

95、目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。 一般用在精確定位方面。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)指標(biāo)及術(shù)語：</p><p>　　(1)步距角精度： 步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同，四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在15%以內(nèi)。 <

96、/p><p>　　(2)失步： 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。 </p><p>　　(3)失調(diào)角： 轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。 </p><p>　　(4)最大空載起動(dòng)頻率： 電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式、電壓及額定電流下，在不加負(fù)載的情況下，能夠直接起動(dòng)的最大頻率。 </p

97、><p>　　(5)最大空載的運(yùn)行頻率： 電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。 </p><p>　　(6)運(yùn)行矩頻特性： 電機(jī)在某種測(cè)試條件下測(cè)得運(yùn)行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運(yùn)行矩頻特性，這是電機(jī)諸多動(dòng)態(tài)曲線中最重要的，也是電機(jī)選擇的根本依據(jù)。</p><p>　　其它特性還有慣頻特性、起動(dòng)頻率特性等。 電機(jī)一旦選定，電機(jī)的靜力矩確

98、定，而動(dòng)態(tài)力矩卻不然，電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩取決于電機(jī)運(yùn)行時(shí)的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機(jī)輸出力矩越大，即電機(jī)的頻率特性越硬。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)根據(jù)單片機(jī)輸出給驅(qū)動(dòng)電路的脈沖信號(hào)確定步數(shù)，從而隨著擺桿擺動(dòng)調(diào)節(jié)平板的位置保持水平。步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（PM） ，反應(yīng)式（VR）和混合式（HB） 永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度 或15度； 反應(yīng)式步進(jìn)一般

99、為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國家80年代已被淘汰； 混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而三項(xiàng)步距角為0.9度，五相步進(jìn)角一般為 0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。</p><p><b>　　2.3.3 單片機(jī)</b></p><p>　　單片機(jī)通常由

100、單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有中央處理器CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和I/O接口電路等主要的計(jì)算機(jī)部件。單片機(jī)又稱單片微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)主要具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　(1)受集成度的限制，片內(nèi)存儲(chǔ)容量小。ROM一般小于8KB，RAM小于256B，但可在外部擴(kuò)展，通常ROM和RAM可分別擴(kuò)展至64KB。</p><p>　　(2)可靠性高。芯片是按照工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求涉及的，其抗

101、工業(yè)噪聲干擾能力優(yōu)于一般通用的CPU；程序指令、常數(shù)、表格固化在芯片內(nèi)ROM中不易被破壞；許多信號(hào)通道均在一個(gè)芯片內(nèi)，故可靠性高。</p><p>　　(3)易擴(kuò)展。片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必需的部件。芯片外部有許多擴(kuò)展用的總線及并行、串行輸入/輸出端子，可方便地構(gòu)成各種規(guī)模的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　　(4)控制功能強(qiáng)。為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)有極其豐富的條件

102、分支指令、I/O接口的邏輯操作及位處理指令。一般說來，單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微處理器。</p><p>　　(5)體積小、功耗低、價(jià)格便宜、易于產(chǎn)品化。</p><p>　　單片機(jī)分為通用型單片機(jī)和專用型單片機(jī)兩類，通常所說的單片機(jī)是指通用型單片機(jī)。所謂通用型單片機(jī)就是把所有可開發(fā)的資源全部提供給用戶使用，其適應(yīng)性較強(qiáng)，應(yīng)用范圍較廣。而專用型單片機(jī)是針對(duì)某些特定場(chǎng)合

103、或功能專門設(shè)計(jì)的芯片，其適用范圍有一定的局限性，但它的指令執(zhí)行時(shí)間短、運(yùn)算速度快、精度高。</p><p>　　在未來相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，8位單片機(jī)仍是單片機(jī)的主流機(jī)型。這是因?yàn)?位廉價(jià)單片機(jī)會(huì)逐漸侵入4位機(jī)領(lǐng)域；另一方面8位增強(qiáng)型單片機(jī)在速度及功能上向現(xiàn)在的16位單片機(jī)挑戰(zhàn)。因此，未來的機(jī)型很可能是8位機(jī)和32位機(jī)共同發(fā)展的時(shí)代。從單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能 看，單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)將向大容量化、高性能化或小容量、低價(jià)格化以及

104、外圍電路內(nèi)裝化和增強(qiáng)I/O接口功能等幾個(gè)方面發(fā)展。</p><p>　　單片機(jī)自身的特點(diǎn)決定了其應(yīng)用非常廣泛，單片機(jī)的應(yīng)用可分為單機(jī)應(yīng)用和多機(jī)應(yīng)用。所謂單機(jī)應(yīng)用，是指在一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中只使用1塊單片機(jī)，這是目前應(yīng)用最多的方式。多機(jī)應(yīng)用是高科技領(lǐng)域應(yīng)用的主要模式。單片機(jī)的高可靠性、控制性能以及高運(yùn)行速度，必然使未來的高科技工程系統(tǒng)采用單片機(jī)多機(jī)系統(tǒng)成為主要的發(fā)展方向。</p><p>　　(1

105、)Intel公司推出的MCS-51系列單片機(jī)以其典型的結(jié)構(gòu)、完善的總線、特殊的功能寄存器的集中管理方式、位操作系統(tǒng)和面向控制的指令系統(tǒng)，為單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。MCS-51系列單片機(jī)可分為兩大系列：51基本型和52增強(qiáng)型。</p><p>　　基于 51 內(nèi)核的單片機(jī)依然是最多的，目前國內(nèi)較常見的有以下幾種。 </p><p>　　PHILPS 公司的的 LPC 系列，基于 80C51

106、內(nèi)核的微控制器，每機(jī)器周期只需 6個(gè)時(shí)鐘，比標(biāo)準(zhǔn) 51 快一倍；嵌入了諸如掉電檢測(cè)、模擬功能以及片內(nèi) RC 振蕩器等功能，可減少外部元件的使用；低功耗。該系列芯片適用于大批量、低成本、低功耗的應(yīng)用，如電子門禁系統(tǒng)、倒車?yán)走_(dá)、里程表等。Philips公司的51系列單片機(jī)是以MCS-51內(nèi)核為基礎(chǔ)的、增強(qiáng)型51單片機(jī)系列。在芯片內(nèi)部增加了非易失性Flash ROM存儲(chǔ)器作為程序存儲(chǔ)器，同時(shí)還采用電可擦除的EEPROM作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。此外，該