传感技术自学报告
上电前的调试: 在上电前,我们必须确保电路中不存在断路或短路情况,这一工作是整个调试工作的第一步,也是非常重要的一个步骤。在这部分调试中主要使用的工具是万用表,用来完成检测电路中是否存在断路或者短路情况等。特别是数码管的连接部分,有PROTEL制作的PCB确保要和原理图上的图一致,有些在电路板上没法连接的线路,要用短接线把接好,对照着原理图部分,一部分一部分地用万用表测量,注意焊点之间,确保焊点没有短接在一起,同时注意焊点的美观,确保没有开路以及短路的现象出现。 上电后的调试:
在确保硬件电路正常,无异常情况(断路或短路)方可上电调试,上电调试的目的是检验电路是否接错,同时还要检验原理是否正确,在本次自习过程中,上电调试主要只转速测量系统的单片机控制部分、数码管点亮部分、和上位机通信是的电平转换和串口通信部分的硬件调试。 硬件调试之后还需要软件调试,软件调试即为程序调试。
3.4 使用条件和误差补偿
使用过程中可能出现的问题以及补偿方法:
1、霍尔传感器不能产生有效的TTL电平,产生波形不稳
2、单片机的中断服务程序不能执行,不管是定时中断还是外部中断; 3、中断执行低速情况也就是软件记数功能不对;
4、测得的转速不准确,而且在波形频率变化下显示转速却不变 5、单片机显示部分无法工作,显示不稳定; 6、信号发生器模拟转速测量正确,接电机不稳定 补偿方法(针对上述故障一一对应的解决方案):
(1)硬件电路中霍尔传感器应工作在5V电压,中间引脚接地,数据线接单片机的外部中断0。在电机的转轴上还要贴上一粒磁钢,利用霍尔效应产生方波。如果利用万用表检查时发现接5V和地的PCB上的线都坏了,那么就要重新用线接在电路板上。当波形出来后,显示的波形不稳,而且不够理想,后来在信号线与地之间接了472的瓷片电容滤波。波形得到了大大改善;
(2)首先检查程序中的开头,中断入口地址,发现中断定时0的地址写成中断定时1的入口地址了。外部中断没有执行跟没有中断信号加入有关系。在前面还没有解决的时候,我们暂时用信号发生器来代替外部中断9的输入,由于中断执行与否我们没法看到,可以用设置中断点的方法或者利用示波器,在中断服务程序中重新编写一些程序观察单片机的某一输出口的波形变换或者中断程序中让数码管点亮等直观可以看到的方法来检查中断的执行情况;
(3)中断服务程序中程序设计有问题,要先读去反映转速的TH0,TL0,
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再去清0,软件记数的高字节VTT应该在定时中断0中的服务程序中自增的同时清TH0,TL0,在外部中断程序中要读取三字节的记数值后同时清三个记数器,再从中断返回;
(4)在确定转速计算程序的正确性的 条件下出现了转速不准确,就是在调用转换程序时出现了问题,观察程序时发现调用子程序是传送的参数不对,在用寄存器R的时候出现了重复现象,导致转换过程中出现了混乱。在波形频率改变而转速不改变由于在调用显示程序时候在调用之后在显示这里死循环,不能适时进行计算了。
(5)由于显示部分的程序是动态显示,是一位一位的显示,在位选信号这里出现了问题,在左移的时候出现问题,以及显示完一个字型后调用的延时时间不合理导致显示不稳定,出现闪烁现象,改变时间到1毫秒左右就差不多对了。
(6)后来在接信号发生器时候要是接正弦波时候一样发生不稳定跳转的现象,由此可以推测,在传感器输入的信号不是理想的方波,而且电平值不够大,所以在霍尔传感器信号输出端接滤波电容以及一个10K的上拉电阻就可以解决问题了。
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3.5 仿真实验 将本组所设计的传感器通过Multisim仿真之后所输出的图像为:
3.6 小结
本章我收获了以下几点经验:
1、由于本系统采用5V直流电源供电,霍尔传感器要选用工作电压的范围包含5V电压的可以省去再用一个电源的麻烦,单片机等都是工作在TTL电平的,霍尔传感器输出的波形应为TTL电平,以便单片机能够识别。 2、数码管要采用共阴数码管,因为数码管的灌电流可以大些达到几十毫安,但是拉电流比较小,采用共阳数码管可能因为电流过小而数码管不能点亮数码管,还有就是接在上拉电阻再接5V上,最好采用1K的排阻。 3、在制作印制电路板的过程中,由于经验不足,没有考虑在高频电路中平行线之间的干扰,导致当电路上电工作时就发生串扰的现象,选择的焊盘过小,布线是线的宽度不够,稍微大点的电流,就可以把电路烧坏了,还有不稳定,发生干扰等现象,使得连接PC机的电路工作不稳定,在以后的设计过程中需要注意。
4、提高了我的团队协作能力。比如:在焊电路板的时候,经常需要别人
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帮忙摁住电路板或者需要别人帮忙拿住吸锡器等,我们几个做其他任务的同学总是在需要帮忙的时候相互帮忙,一起讨论所碰到的问题,这些过程极大地培养了我的团结协作能力。
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总结
通过本次自习,我收获了以下几点经验:
1、采用单片机技术来实现转速的测量,可以提高转速的测量,可以提高转速测量的精确度,并且加快了采样的速率,具有较好的实时性。本文介绍的转速方法使用于高、低转速的测量,测量精确度与转速无关,因而具有较宽的应用范围和广阔的应用的前景;
2、基于单片机的转速测量系统,具有硬件电路简单,程序简单和运算速度快,测速范围广,抗干扰性能好的特点。在设计的信号处理电路中经过滤波,能够进一步减少误差,是测速精度得到提高;
3、通过本次自习,我深深懂得了要不断把所学知识学以致用,也发现了自己的知识薄弱,还需通过自身不断努力,不断提高自己的分析问题、解决问题的能力,同时也提高了我的专业技能,拓展了我的专业知识面,使我更加体会到要想完成一件事必须认真、踏实、勤于思考、和谨慎稳重;
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