電院科創3第一次報告--基本控制電路的製作與調試

 

1.焊接部分

            按照圖紙所示,將相應元件焊接到板子上.

圖1 控制電路板原理圖(Schematic Prints.pdf)

本次製作需要添加的元器件名稱及規格如下所示:

Item	Designator	Description	Comment
1	C3,C5,C7	貼片膽電容,豎線爲正端	10uF
2	C4,C6,C8	貼片電容,無極性	0.1uF
3	D1	3.3v電源指示燈,與R6配套使用,按照箭頭方向爲從正到負	發光二極管
4	J1,J2	接左右電機控制線	XH-2.54底座 4pin
5	J3	5v電源接入	XH-2.54底座 3pin
6	J4	編程器接入,有線通信接口	XH-2.54底座 5pin
7	JP1,JP2	通信選擇	3pin單排針
8	R5	電阻	1K
9	R6	電阻	220
10	S1	開關	自鎖開關7*7
11	U1	AMS1117-3.3電源	電源芯片
12	U2	單片機,先焊接一個20pin芯片底座	STC11L02單片機

圖2 元器件名稱及規格(全部元件規格可參見stcmcuCar.xls)

焊接注意事項:

            1)此爲雙面板,元器件應統一放置在印有白色的元器件名稱的一面,切勿放在反面.

            2)此板包含較多的貼片元件,對焊接技術要求較高.對於貼片元件,可先在其中一個貼片上上好錫,然後將元器件的一端先焊接在該貼片上,再將剩下的一端焊上去.貼片元件都較小,可用鑷子輔助.

            3)焊接應基本遵循元器件由矮到高的原則,先焊接電阻和電容和U1和D1,然後焊接J1-J4,接着焊接JP1,JP2和S1,最後焊接U2的底座.

4)JP1和JP2的3pin跳針,連接12是開啓藍牙功能,連接23是串口,所以我們還需要把23連上.

5)開關S1焊接的時候將開關上的一個藍點(用記號筆做了記號的)對準板子上的一個點即可,同理,J1-J4的底座方向也要與板子上畫的相同,C3,C5,C7上有一個豎線的一端是正極,D1上有一個綠色的小箭頭與板上方向一致即可.U2的一段有一個凹進去的內圓,對準即可.

6)小車原有的幾塊板子的焊接可能也會有問題.最好可以順便測試修理下.以絕後患!小車已有的所有板子的原理圖及元器件規格等可參見KC1-Course-handout1.pdf

焊完後的板子如下所示:

2.調試部分

完成了板子的焊接後,先可以簡單測試下.將小車原有的在頂上的控制板拆下,將3pin的電源插頭插入剛做的板子上,D1應該會發出紅光(與開關狀態無關),證明電源工作基本正常.

然後需要製作USB線以及編程調試,具體可參看http://eelab.sjtu.edu.cn/Course/mod/forum/discuss.php?d=645

由於我們使用的是新的小車,上述地址中的部分信息已失效.以下爲可用信息摘錄:

3、USB線的使用

USB轉串口RS232通信電纜，TTL電平，用於單片機的串口和計算機USB口連接，通訊速率高達1M，並帶+5V電源。可以用於沒有串口的電腦或筆記本進行單片機編程、通信測試。可以直接與單片機的RS232 TTL信號連接，省去了RS232或485芯片；也可以用它實現各通信設備向目前流行的USB接口的轉換,+5V電源可直接用於+5V電路供電。

舊款USB轉TTL線（帶藍色線的)	新款USB轉TTL線(帶綠色線的）
四線：RS232 TTL RXD 蘭色 TXD 白色 +5V 紅色 （不用，請剪掉） GND 黑色	四線：RS232 TTL RXD 白 色 TXD 綠 色 紅色 無用，不接 GND 黑色

使用時請注意絕緣，不要短路，尤其是TXD與GND不能碰到一起，+5V和GND更不能碰到一起，由此引起的通信線損壞自行解決。

串口線最新驅動:

http://eelab.sjtu.edu.cn/Course/file.php/10/3/PL2303_Prolific_DriverInstaller_v110.zip

安裝後，電腦上將多出一個串口（com2或3或其他），（設備管理器可查到）通過程序控制串口的輸出。

使用時，將該線的白色（TXD）和黑色（GND）接入小車單片機的RXD腳和GND腳(在單片機小板上有字標明) 即可建立小車和計算機的串行通信。

其餘兩根線不用，請做好絕緣。

測試方法：

使用串口調試軟件，設定好串口號，通信速率，將線的TXD與線RXD(白色和藍色，千萬不能將黑色與任意一根接在一起，會短路！)接在一起，發送數據後可同時收回，可確認線是好的。

一款串口調試軟件：http://eelab.sjtu.edu.cn/Course/file.php/9/Car/AccessPort.rar

製作好的usb線如下所示:

電腦上需要的操作:

1) 安裝單片機的集成開發環境KeilforC51: http://eelab.sjtu.edu.cn/Course/file.php/9/Car/KeilC51v750a_Full.rar

2) 安裝STC-ISP下載編程燒錄軟件: http://www.stcmcu.com/datasheet/stc/stc-isp-v4.80/stc-isp-v4.80-not-setup.EXE

3) 安裝串口線驅動: http://eelab.sjtu.edu.cn/Course/file.php/10/3/PL2303_Prolific_DriverInstaller_v110.zip

4) 設置keil,增加對STC型號芯片的支持,需下載:http://www.stcmcu.com/datasheet/stc/STC-CDB/UV2.CDB

先將keil/uv2/下的uv2.cdb文件進行備份,然後用下載的新的文件進行替換即可.

調試部分注意事項1:

1) 確保原有的小車部件的工作正常.

2) 確保製作的USB線的幾根線之間相互絕緣.

然後就可以開始寫程序調試了.已經寫好了一個簡單的測試程序,可以測試小車前進,後退,左轉和右轉的基本功能.

小車完成後的樣子:

寫程序的基本步驟:

1) 打開keil uVision2,選擇Project->New Porject

然後選擇保存位置及工程的名字.然後選擇CPU的類型爲STC11L02.如果沒有該選項,說明補丁沒有打好,可參照上面 電腦上需要的操作(4) 打好補丁文件.

2) 在左邊的視窗中選中Target1然後選擇Project->Options for Target 'Target 1'

在打開的窗口中選擇Output選項欄,將Create HEX File打上鉤,並將後面選擇爲HEX-80.

3) 下面就可以創建代碼文件並編程了.具體可參看樣例程序carTestMotor.

先編譯,編譯成功後生成可執行文件,同時會創建一個以工程名命名的 target1.hex文件,我們要的就是這個文件

4) 打開stc-isp-v480.exe

a) 在MCU Type 的地方選擇STC11L02

b) 選擇剛纔生成的 target1.hex 文件

c) 查看你係統的設備管理器,選擇相應的USB轉的com端口,如果找不到可能是驅動沒裝好,可以參看上面的 電腦上需要的操作(3) 安裝驅動

d) 不需要做更改

e) 選擇Downloads/下載,單片機的電源必須要打開,然後按開關復位單片機的狀態,在提示框中就能夠看到程序連接下載成功等信息了..如果提示你需要給MCU上電,說明沒有成功,可以檢測單片機是否供電正常,串口是否有連接正常,JP1,JP2的跳針是否正確,以及開關在斷開復位後必須處於合上的狀態.

5) 注意事項:

每次重新生成.hex文件想要下載到單片機上時,必須在STC-ISP中重新選擇該文件,不然還是上次的版本.

步驟3中的波特率一般不用調整,會自動適應,有的電腦可能驅動問題,可以強制設定,一般9600-38400都可以.

樣例程序中有較詳細的註釋,應該能看懂,主要的幾個問題摘如下:

1) 電機的狀態控制,enable端都是低電平有效,即enable端爲0時,電機運轉,爲1時停止.

2) dir端,爲0時是向前,爲1時爲向後,當然這與你具體的安裝方法有關.這裏以J1連接右輪,J2連接左輪爲例,可根據自己情況調整.

3) 中斷控制.沒啥好說的,中斷頻率據實測大約爲25KHz.

以上..

(ps:還缺少那根USB線的詳細製作過程..一方面那個接頭用的那些元件我也說不清楚..另一方面..我的都全部用膠帶封起來了..不想再拆掉拍照一步步來了..)

 

附程序代碼:

motor.c:

/* FILENAME: motor.c (ControlMotor) AUTHOR: Zhengji Tao ([e-mail]) LastModfied: Apr 25, 2010 DESCRIPTION: The control program for the motor Func Added : 1) set motor status */ #include "motor.h" #include <reg51.h> #include <absacc.h> sbit drv_motor_enb0 = P3^3; //left -- J2 sbit drv_motor_enb1 = P3^5; //right -- J1 sbit drv_motor_dir0 = P3^2; sbit drv_motor_dir1 = P3^4; /* useage: to set the motor status index = 0 -- left wheel 1 -- right wheel status = 0 -- disable < 0 -- enable and backward > 0 -- enable and forward */ void drv_motor_set_status(unsigned char index, short status) { if(index == 0) { if(status == 0) { drv_motor_enb0 = 1; //high voltage to disable the motor } else { drv_motor_enb0 = 0; //low voltage to enable the motor if(status > 0) { drv_motor_dir0 = 0; //low voltage to forward } else { drv_motor_dir0 = 1; //high voltage to backward } } } else { if(status == 0) { drv_motor_enb1 = 1; } else { drv_motor_enb1 = 0; if(status > 0) { drv_motor_dir1 = 0; } else { drv_motor_dir1 = 1; } } } } 

 

timer.c:

/* FILENAME: drivers/timer.c VERSION: 1.1.0.0 AUTHOR: Tony Huang ([e-mail]) RELEASE DATE: July 27, 2007 DESCRIPTION: The implement of the driver of internal timer MODIFICATION: Aug 1, 2007 ADD FUNCTION: drv_timer_istimeout() ADD FUNCTION: drv_timer_wait_jeff() */ #include <reg51.h> #include "config.h" #include "timer.h" #ifdef DRIVER_TIMER void drv_timer_init( BOOL t1_gate, BOOL t1_is_counter, unsigned char t1_mode, BOOL t0_gate, BOOL t0_is_counter, unsigned char t0_mode ) { unsigned char command = (t1_gate << 7) |(t1_is_counter << 6) |(t1_mode << 4) |(t0_gate << 3) |(t0_is_counter << 2) |(t0_mode); TMOD = command; } void drv_timer_enable(unsigned char n) { if(n) { TR1 = 1; } else { TR0 = 1; } } void drv_timer_disable(unsigned char n) { if(n) { TR1 = 0; } else { TR0 = 0; } } #endif 

 

main.c:

/* FILENAME: main.c (selftest) AUTHOR: Zhengji Tao ([e-mail]) LastModfied: Apr 25, 2010 DESCRIPTION: The selftest program for the car Func Added : 1) motor contrl 2) timer0 interrupt */ #include <reg51.h> #include <absacc.h> #include "timer.h" #include "motor.h" #define SECOND_TIMES 5000 int cnt = SECOND_TIMES; unsigned char seconds = 0; //to initialize the system void system_init(void); //to delay sec (seconds) void wait(unsigned char sec); //the test the motor void motor_test(void); void main(void) { system_init(); // disable drv_motor_set_status(0, 0); drv_motor_set_status(1, 0); motor_test(); while(1) ; } void motor_test(void) { // move forward drv_motor_set_status(0, 1); drv_motor_set_status(1, 1); wait(2); // move backward drv_motor_set_status(0, -1); drv_motor_set_status(1, -1); wait(2); // turn left drv_motor_set_status(0, -1); drv_motor_set_status(1, 1); wait(8); // turn right drv_motor_set_status(0, 1); drv_motor_set_status(1, -1); wait(8); //disable drv_motor_set_status(0, 0); drv_motor_set_status(1, 0); } void system_init(void) { drv_timer_init(0,0,2,0,0,2); TH0 = 0xec; TL0 = 0xec; TH1 = 0xe8; TL1 = 0xe8; drv_timer_enable(0); drv_timer_enable(1); ET0 = 1; EA = 1; } void timer0_int(void) interrupt 1 using 1 { //close interrupt EA = 0; //count if(cnt > 0) { cnt --; } else { seconds++; cnt = SECOND_TIMES; } //start interrupt EA = 1; } void wait(unsigned char sec) { unsigned int expire = seconds + sec * 5; while(expire > seconds) ; } 

 

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