基于c单片机的步进电机运动控制系统的研发

湖北工业大学商贸学院毕业设计PAGEPAGE4摘要随着数字电子计算机的广泛应用，单片机的应用也已深入到了社会领域的各个方面。为此选本次毕业设计课题为：基于P89C668单片机的步进电机运动控制系统的研发，P89C668单片机属于．Philips的增强型8051系列。本设计是利用单片机来控制步进电机的运转，通过键扫描，程序的控制来实现步进电机的起、停，正、反转，加、减速的运动状态。本次设计应用到的开发工具是：ProtelDXP2004和uVision2，本系统是应用汇编语言进行控制的。正文中首先简单描述了课题背景，开发环境和需要完成的功能；接着介绍了系统方案设计，其中包括硬件选型和开发工具两部分，论述了本次毕业设计所应用的各种设备的功能及其工作过程，此部分为系统的硬件设计做作准备；最后详细介绍了系统硬件的设计，附有相应的电路图，并给出了系统的硬件设计总图。在正文中还简单描述了增强型8051单片机的电路接口的硬件调试。关键词：单片机，步进电机，8051

ABSTRACTAlongwiththedigitalcomputerwidespreadapplication,themonolithicintegratedcircuitapplicationalsothoroughlyarrivedsocialdomaineachaspect,Forthisanthologygraduationprojecttopicis:BasedontheP89C668SinglechipMicrocomputer.SteppingMotormovementcontrolsystemresearchanddevelopment,theP89C668SinglechipMicrocomputerbelongstoPhilipstheenhancement8051series.ThisdesigniscontrolsaSteppingMotorrevolutionusingSinglechipMicrocomputer,throughthekeyscanning,theprocedurecontrolrealizesSteppingMotorstops,thereverse,addsthestateofmotionwhich,decelerates,ThisdesignappliesthedevelopmentkitisProterDXP2004andμVision2,thissystemcarriesonthecontrolusingtheassemblylanguage.Inthemaintextfirstsimplydescribedthetopicbackground,thefunctionwhichthedevelopmentenvironmentandneedstocomplete;Thenintroducedthesystemplandesign,includingthehardwareshapinganditstheworkprocesswhichthisgraduationprojectapplies,thispartforsystemhardwaredesign,attachesthecorrespondingcircuitdiagram,andhasproducedthesystemhardwaredesignassemblydrawing.Alsosimplydescribedtheenhancement8051SinglechipMicrocomputerelectriccircuitconnectionshardwaredebugginginthemaintext.Keyword:SinglechipMicrocomputer,SteppingMotor,8051前言紫本次毕业设荐计的课题是塌基于P89作C668的课步进电机运盒动控制系统愉设计，在设悬计阶段，对漏三极管，二金极管，电阻墨，电容，发繁光二极管，特P89C系语列单片机，么光电隔离器政，步进电动聪机驱动器等掠元器件有了精比较好的了眉解，并拟定旁了相应的总扰系统设计。机在级本次设计过协程中，掌握既了基本的集贿成电路的基拴本分类方法痒和功能查找葛方法，以及膨工作特性，惜掌握了实验使开发板的基用本使用方法卵，掌握了固菜件开发集成询环境森μ跑Visio稳n的基本使施用方法，对避Prote晴l摔DXP20糊04的使用伯有了很好的但掌握，学会抹了实验开发王板的在线调秒试方法等，狼本设计可分项为硬件设计屿，软件设计珠两个主要的不部分。其中耐，硬件部分挽，是对单片康机做选型和吹处理步进电注动机的选用命。对803行1和P89程C668两求种单片机做厚了分析比较如，确定了使纽用：P89窜C668单状片机。软件樱部分结合稻本设计的特鲜点和自己的层实际情况，焦用汇编语言怜完成软件部民分的程序设闪计，并结合救硬件进行了侄调试。婚设塌计本身就是威一项辛苦又育有趣，而且设可以调动积敲极性的活动军。通过这次稠设计，使我武学到了很多鸦新的知识，特使我把以前枯学习的有关畜电子、控制就以及单片机挎等课程的知既识加以综合杜的运用。这勾次设计让我恶认识很深。

唯第一章恐绪论权1.1患课题背景执步寻进电动机是追一种能完成报增量运动的凉电磁机械，块它将输入的宫数字脉冲信乡号转换成电替机转轴的输点出角度。在蜡开鉴环方式下，吩步进电机的贤输出步数总觉是和输入指僻令的脉冲数醋相等，每个崖脉冲都使电静机转轴前进款一个步进角问，并依靠它园特有的定位愈转矩将转轴请准确地锁定演在相应的步岁距位置。但遗是，在开环殿控制方式下构，步进电动姓机的速度控亮制有着较大抽难度：在高急速运行时，奉电机易丢失骑输入脉冲，寺造成失步；艘在低速时，贫步进电动机答的转速响应询有较大波动汪，运行不平该稳；特别是棍当电机负载绵变插化时，电机绕的转速波动葬更大，调整填更不容易。奖当输入脉冲瓦频率很低时键，步进电机鄙转子就处于视步进运行状跟态，银由井于步进电机棋具备快速启报动和停止的毙能力，它的栋步距角和转主速仅与脉冲勒频率有关而换不受电压波探动和负载变挥化的影响，磁也不受环境童条件的影响水，在不丢步妻的情况下运附行，其步距考误差不会长检期积累．正伤是因为上述梨优点，它已胖经被广泛地捡用于自动控凯制系统中作拢为执行元件案．同时随着月近年来大规剂模集成电路站的发展以及刊各种单片机泊的迅速发展莫和普及，利于用单片机与驶集成电路来汇控制步进电独机不但灵活疤、方便、易励于实现，而恨且它还具有鄙成本低的特牵点．阻步户进电动机是匀本次毕业设羽计需要设计卸的一个很重阴要的元件，秆而单片机在渴本次毕业设昨计中也是一惹个需要解决筛的十分重要移的元件。现秩在对单片机鬼的发展情况赏作相应的介浓绍：悦1弊976年，薯首例4位8禁048微控矿制器问世，济1980年挂，首例8位荒MCS一5慢1微控制器觉问世，掀起侄第一次嵌入焰式浪潮，各解个微电子公险司竞相研制狠自己的微控饮制器。20映年来传统微负控制器的更遮新，归纳如衬下几个方面庄：侦1阴．微控制器员的CPU仍昼以CISC警(复杂指令骄集系统)为振主，但向R矩ISC(简沾单指令集系电统)演化。肉2反．提升指令疾执行速度弃提聚高8位的振唉荡器频率或赵减少每机器凡周期包含的印振荡周期数瓶，都可以提夸高指令的执旦行速度，如或Ph虫il宰ips公司馒把12M命H济z的805两l从每机器城周期所含振键荡器周期数停由聪12改为6序，获得2倍低速，因此，还提升8位微隙控制器工作缎频率已经受锅到普遍的重衫视。日3厦．集成大容段量片上FL康AS查H械存储器，实阿现ISP、箱IAP龟近备几年，8位骨微控制器竞庸相采用FL旗ASH存储段器，已成趋和势，因为它第集成密度高烟、价格便宜赞、技术先进尾、可以取代顷PROM、梁EPROM粗、0TP和悬EEP承ROM等。厅Ph瓶il坦ips公司辩推出的兼容垃于8051助的沾P晶89C66拆8单片机是逃具有32K缠B／64K绑BFLA少SH的芯片文，由于片上核集成了1K倘B的引导和秤擦除／烧录艺用ROM固直件，所以能风够更好地支养持ISP和鸣IAP，顺患便指出，效P唱89C66躬8还增加了竿片上RAM接，最多到8胶KB。敏4卖．普遍使用谅混合信号集微成技术未用拐CMOS工猜艺将数字和君模拟电路集岗成于一个片应上的技术已滑经成熟，有崇力的削减了序片外的附加根器件，提高色了性能并缩屈短了产品上站市时间。套5奔．增加可联鸟网的外设接茎口纵目奏前，大量的薪独立键盘，之小型掌上电纳脑也使用了索MCS一5盐1系列的8怖3C51。守因此要求将抹内嵌8位微单控制器地设氧备接入In担terne佛t地呼声渐冻高。朱6炮．追求低电干压、低功率贫、低价位、鼻PLC(少镜腿芯片)序降近低工作电压姜无疑可以成扫平方地降低患功率，所以各开始出现多瞧电压供电的写微控制器，歼CPU训部分工作于云1．5V～沫2．5V，租而I／0口继工作于3．公3V～5V朋。为实现低郑功耗，应尽龄可能将片外争器件集成于资一个片上，视这样便于一剂同暂停，一桶同休牵眠高或部分运行殃。外当聪代(即第二达代)嵌入式奔微控制器，视主流情况如槐下：禽1灾．DSP与颜MPU相结嗽合，协助解污决网络与多袭媒体所需实辰时处理的高诵速运算问题满，DSP与进境入今日嵌入填式的芯核，脂与MP剩U项构成芯核的答左右脑。台2细．今日嵌入寨式芯核的M狡P敢U磨多是RIS穿C结构，取廉其特有的高曲速度，低能惩耗，小尺寸飘，低价位的群特点。欺3喘．32位的歼RISC杏—沉DS茶P廊，双核结构道成为今日嵌抖入式芯片的怒主流形式。币新一轮32头位嵌入式应培用的兴起，截8位微处理舰器和32位葵微处理器相过辅相成结合王，构成了五火彩斑斓的实痕际应用系统留。同时，也痕说明了80膛5l系列单河片机的软硬拌件机构至今卖仍有生命力躲，借助于操咽作系统的威誓力，805幼l系列单片火机仍可以继树续在嵌入式免系统发挥更红大的作用。帽8位微控制规器因其价廉狗，指令短，怨易于仁开螺发使用，加译上嵌入式C哭语言的普及漂，片上F勺L熄ASH存储封的采用和多进种多样的集李成，将持续尽受到普遍的肌欢迎。就当今，80颈51系列单轰片机已经是哲一个在特性语上与其他系劲列有较大的衬差异，由不会同厂家生产度，多种型号腥芯片组成的菜单片机大家造庭，805采l系列的各叉种芯片超过腐了400种耗。Phi慰li纤ps是最早反获得MCS烂-奴5l技术授酬权的公司，奋也是后继发梨展805l体产品最多、悟最系统的公梁司。该公司葡的805l稿增强核集中叫反应了最新烧技术对MC诚S持-累51核的全弯面提升。在朴此基础上集百中生产了3构个基础系列捆的主干产品液，即：撇P89C5施1x2／5是2X／54角X2／58迎X2与P8裁9C60X诱2／61x叼2系列(完诵全以805毅1增强核为债基础)；蛋P89CR彩A2／RB童2／RC／拌RD2(增段强+PCA尽)和P89振C660／垂662／6乖64／66虚8(805狠1增强核+鞭PCA+I御2顽C)。隶Phili刑ps公司单段片机功能多绞，品种齐全段，其中的增手强型805桃1系列功能制更为强大，掀因此本课题加拟采用该公城司的．P8咏9C668赏单片机作为盏控制芯片。淡1.2悔课题研究意辈义磨毕辩业设计是大招学教学中的番重要环节，轨是大学生能快力培养的重苹要手段。是泰对基础知识葛和专业知识弄的一次综合色性考查，是圆大学生进入群社会前的一壮次提前练兵救，对大学生拘未来的生活葵和工作起到丘非常重要的嘉作用。照本恶次的设计课历题是基于P三89C66低8单片机的稳步进电机运刻动控制系统踢的研发。包堵括系统方案慕设计，开发刺工具开发环医境的应用，吹系统硬件电险路设计，系聚统软件设计渐四大部分。税系统方案设赵计包括总体紫方案设计和陷细节部分的屈方案设计；驰本次设计用晚到的开发工乡具是Pro栗tel胃熔DXP和滑μ药Visio值n2；系统输硬件设计包经括键盘和显缩示电路的硬盖件设计，步学进电机驱动惭电路的设计洋；系统软件葛设计包括键撕盘和显示电听路的软件设驰计，步进电聪机驱动电路竿的软件设计植等内容。具激体的详细内客容在以后的愧各典章节中会一港一详细介绍聚。猫在酷设计的准备须阶段，做了弯大量的准备创工作，认真勇学习了二极盗管，三极管俘的作用，性墨能，极性的槽辩识；电阻劈的标识与辩钓识方法；电曲容的标识与泻辩识方法，骆电容极性的镇判断；对集承成电路的基竹本分类，功遗能和不同集爷成电路的工墙作特性有了亡比较全面的液了解。对万医用表的使用日有了更好的隐掌握；对P背hilip碰s的805组1系列单片狐机有了比较慨全面的了解爬，其中对P冶89(；6微68西单片机有了榜全面的掌握沙，为我们的巷设计工作奠英定了坚滥实的基础；晶步进电动机扎也是这次设苦计的重要元地件之鞭一逗，因此对它抄的工作原理夕和工作特性奏有了比较侮全面的掌熄握。暴在斥本次设计中啄，我们利用卸Prote禁lDXP湾2004和辈μ膛V追ision相2分别完成浇硬件电路图姜的绘制和程怀序的调试工东作。本设计箱还用到LE暴D发光二极呢管，光电隔建离器TLP嚼52柳1岸-司4，驱动器腿ULN20跟03A等元放器件。银1.3孟论文完成任晓务添本假设计主要完具成利用招P五89C66冰8单片机通饥过软件和按航键扫描来实边现步进电动抹机的起停、征加减速、以谋及姥正柄反转控制。穿并附以发光匪二极管来显功示步进电动祖机的各种运圣动状态。顾本故设计首先进井行了系统方语案的设计，殖包括硬件选现型和开发工设具两大部分汇。硬件选型六中主要介绍携了步进电动鸣机特点，工奏作原理；同P死89C66尸8单片机的错基本性能，黑特点和重点日功能描述。费开发工具主天要介绍了冈μ雷V狼ision珍的功能和P达rotel边DXF2芬004的功阻能，使用方脉法。接着也摊就是第三章川，是本设计耕的重点：系亦统硬件电路缸设计，均给警出了各功能栋电路原理图司。主要包括肺ISP剖功埋能电路设计贡，键盘和显税示电路设计勒，步进电动碎机驱动电路攀设计和系统腾硬件电路设蜂计总图。第升四章是系统另软件设计实混现，介绍了驳各功能模块忘的作用，给痛出了系统软凑件的结构框疮图和流程图速。在正文的嘉后面带有附西录，里面附疑有中英文对细照和系统软傻件的程序代泡码模。

身第二章娃系统方案设友计茫2.1卵概述齿随着工业水绩平的提高，汽市场竞争的点激烈，人民万需求的巨大卵变化，各行庆各业对其自学己产品质量破的要求也更拉加严格，提摧高生产效率出，扩大产品浅原材料的来赔源，降低生朱产成本也是买生产厂家非添常重视的方雨面。而生产搞效率的提高赴，就必须在芦改进生产设恶备上来实现钻。对于制造开行业来说更设是如此，惹于是基于P艇89C66更8单片机的怠步进电动机谎运动控制系琴统的研发就稀成了本次毕棒业设计的课豆题。极2.2阅硬件的选型僵妄本设计硬件证选型包括步露进电动机选幸型和P89杜C668单候片机的选型幅，现对它们描的特点和功采能分别描述拌如下。么悲步进电动机控一、步进电旋动机简介桥步克进电机作为隔执行元件，庸是机电一体盒化的关键产煮品之一，广误泛应用在各尺种自动化控尘制系统中。仰随着微电子持和计算机技滤术的发展，谈步进电机的粪需求量与同烦俱增，在各寺个国民经济以领域都有应稍用。腿步疮进电机又称活电脉冲马达初，它是将电冶脉冲信号转垒换成机械角惨位移的执行北元件。其特根点是：转子害的角位移的情大小及转速脸分别与输入形的电脉冲数赌及其频率成弄正比，毫并在时林间绑上与输入脉饮冲同步，因姨此可以通过授改变输入电绞脉冲的频率宽来实现调速度：由于其转凳轴的输出的陕角位移量与统输入的脉冲筒数成正比，雀于是可以通离过控制脉冲劫个数来控制悟步进电动机拣的角位移量洋。步进电动向机有利于装息置或设备的脆小型化和低劣成本，而且倚很容易用微出机实现数字且控制。因此埋，广泛应用测于众多的领闹域中并得以书不断的发展镇，并实现机烂电一体化和戒自动化。壳随得着混合式步花进电机的产宇生和应用，债其输出功率酸和力矩不断纤增加，成本崭与价格却不汁断降低，为休步进电机的玻推广应用打约下了良好的亚基础。步进风电动机的应违用领域十分饥广泛，在机陶械、冶金、剥电力、电此子缴、仪表、轻烤工当，以至医疗丈、印刷等行玉业航都有使用。六例如：计算蚕机的外设、碧办公自动化唇中的打印机择、传真机的岸送纸机构、定数控机床，粮记数指示装短置，阀门控孔制，纺织机游，等均有应养用。一般都傻用在工作难劈度较高，工粗作条件较差冠，或要求速已度快、精度头高的场合。瓶随着大功率喜器件品质的逆提高，步进弄系统正在稳胖步进入普通巧功率甚至大荣功率的工业及领域。兰二病、步进电动钞机的特点啄步滚进电动机具丢有转矩大，谱惯性小，响伟应频率高的想优点。另外排还有以下特烂点：游1毒．步进电机珍的工作状态兼不易受各种眼干扰因素(置如电源电压把的波动、电红流的大小不凝波形的变化萝、温度动)掩的影响，只亿要在他们的途大小未引起屈步进电机产址生层“眠丢步骄”牧现象之前，稻就不影响其唐正常工作；规2押．步进电机旅的步距角有码误差，转子尖转过一定步亮数以后也会猪出现累计误陆差，但转子融转过一转以训后，其累计方误差为励“臂零毕”毛，不会长期态积累，因此伤输出的转角弊或位移精度忘高；略3溜．控制性能捆好。在起动汗、停止、反扭转时不易伐“给丢步走”弄。步进电动长机通常不用昂反馈就能对龄位移或速度面进行精确控做制，因此被评广泛应用于带开环结构(避有时也在闭相环机电控制幸系统中应用巩)的机电一播体化系统中铺，使系统简扯化，并可靠印地获得较高帽的位置精度嘴。哨4钉．采用直接测数字控制性筛能好。步进暮电机是根据净脉冲个数决昆定旋转角度啄的，单片机江只需记住脉瓦冲个数就能厘计算出电机动的旋转角度披，从而计算劝出被控对象洋的行进距离号。省去了路培程检测模块吩，从而简化朋了设计。乓出于可以用隆数字信号直始接控制，因灰此很容易与汁微型机算计伐相连接实现鹊机电一体化愧控制。步进乱电机的特征等：烫优点阿缺点谋不需要反馈胳控制，电路拨简单摩效率低芽容易与微型孩机算计连接比容易引起失旬步叹停止时有保体持转矩医有时发生震折荡现象畏维护方便，豆价格便宜结5．步进电匆动机具有白纺锁能力(变闻磁阻式)和借保持转距(惕永磁式)。毅6．步进电周动机的动念按H向应快，侨易于起停、离证反转及变愚速。伍速负度可在相当化宽的范愧围何内平滑调节享，低速情况请下定仍能保证获铜得很大转矩箭，因此一振般逢利用不刻用雕减速器而直迷接驱动负载忽。步进电动退机只能通过茫脉冲丘电劈源供电才能敲运行，它不黄能直接使用奋交流电源和粉直流电源。傅步进电动机瑞存在振荡和范失步现象，肌必须对控制慌系统和机械亏负载采取响监应的措施。溉涌三、强步进电机的找工作原理分锄析笔步创进电机主要出是有定子和馅转子构成。酒定子的主要回结构是绕组相，三相、四马相、五相步皮进电机分别形有3个、4恰个、5个绕委组，其他依圈此类推。绕量组按一定的助通电顺序工随作，这个通地电顺序称为浇“朵相序唉”衡。转子的主破要结构是磁漂性转轴，当胆定子中的绕肃组在相序信沉号作用下有衰规律的通电郊、断电工作屠时，转子周仓围就会有一府个按此规律加变化的电磁哗场，因此一久个按规律变旅化的电磁力扭就会作用在除转子上，转掏子总是力图以转动到磁阻税最小的位置辽，正是这样租，使得转子弟按一定的步揪距角转动，穗使转子发生王转动。湖步品进电动机的晒工作状态由诱控制信号实夫现，在步进挥电动机的单枯片机控制中隐，控制信号骑由单片机产以生，其基本绕控制方式如痛下：胆1浆．相序控制营方式萌步脊进电动机的炭通电换相顺慢序严格按照商步进电动机瘦的工作方式兴进行，通常都我们是把通民电换相这一译过程称为脉登冲分配。现糖以四相步进最电动机为例绕分析四相步总进电动机的离工作方式：隆四炸相步进电动厚机的工作方罚式有三种：第四相单四拍巧，四相双四央拍，四相单缠双八拍。墙“津单胆”偿、鲁“捆双贴”某、炮“越拍字”规的意思是：创“巩单狭”蕉指每次切换念前后只有一该相绕组通电侨，巴“搜双血”搁指的是每次最有两相绕组局通电：而从钓一种通电状喜态转换到另民一种通电状反态就叫作一帆“赞拍越”庙。懂(1)显鹊四相单四拍屑步进电动机喜的工作原理贡，其实就是杆电磁铁的工玻作原理。又浮环形分配器骨送来的脉冲志信号，对定迹子绕组轮流捉通电，设先秃对A相绕组宪通电，B、吗C、D三相翻都不通电。律由于磁通具荡有力图沿磁剩阻最小路径待通过的特点室，因此在A胃极附近的转嗓子就只受到割径向力的作煌用而无切线嘉力，故转矩酒为零，转子给被锁定在这誉个位置上。碗此时B、C感、D三相的盆定子齿则和卸转子齿在不与同的方向各胁错丌360府。统／(k*m亭*z)的角钓度，其中k纵表示通电方颈式，当为单慰拍时取k=讯1，双拍时府取k=2；菌m为定子绕大组的相数；禽z为转子的邀齿数。随后贩A相断电，糕B相控制绕贴组通电，则源转子就和B常相定予齿对纱齐，转子顺嘴时针方向旋想转360告。束／(k*m泛*z)的角框度。然后使宫B相断电，阵C相通电，舱同理转子又毙沿顺时针方倡向旋转36运0恐。旦／(k*m疯*z)的角蚀度。转子就蹄按照A燥—虏B饶—筑C将—或D百—轧A汗……种的旋转顺序访运动下去。占(2)倒止四相双四拍异工作方式原惩理隔当邮步进电动机载按照AB广—摘BC俗—利CD始—狼DA亭—魂AB它……截的顺序通电拉，则就成了赔四相双四员拍工作方式舍。其工作原剖理与四相单辫四拍相同，模此处不进行情详细说明。王(会3)朽梢四相单双八建拍工作方式扩原理脆当便步进电动机掀按照AB衡—折BC塞—理CD痛—辰DA忽—麦A塞B抗…拿的顺序通电造时，闪则随就成了四相际单双八拍工猛作方式。其充工作原理为劫：当A和B摆通电时转子啦稳定位置将被会停留在A殃、B两定子奔磁极对称的折中心位置上奋。因为每一模拍，转子转签过一个步距诞角。依次顺秘序通电，则掀步进电动机埋沿一定的方才向旋转。签2捏．转向控制搞方式筹如南果按给定的傅工作方式正躁向顺序通电蛇换相，步进挪电动机就『脏F转；如果短按相反的顺属序通电换相缺，则电动机秆就反转。例却如，步进电运动机先前的壁工作方式为卸A亚—驴B袜—禾C烤—犬D泪—葱A些…货此时，步进泻电动机按顺击时针旋转。季若改为A备—萌D翠—无C送—精B顶—甚A炉…胸时，则步进滚电动机的转海向与原来相芒反，即，逆秋时针旋转。岗步叨进电动机工倒作时的通电钳控制脉冲，鲁必须严格按扯照步进电动章机所要求完铸成的工作方崇式进行顺序标控制。虹四紫、步进电动很机的驱动间要歉使步进电动埋机输出足够帝的转矩，就垃必须采用功染率驱动器对往控制信号进雪行放大以驱借动负载工作粘。步进电动档机的功率驱屡动电路有多茄种，可以用海晶体管驱动尾电源，高频彩晶闸管驱动述电源等；驱稻动电源可以状是单电压驱抹动、高低电两压驱动、高珠频调压驱动蚁、以及细分牵驱动等。锣下忌面介绍几种冬典型驱动电膜路：猫1送．单电压驱压动电路，它姜是驱动电路裕的一种，其赠工作原理是粪：当输入的壤信号为低电戚平时，一级苍放大三极管痕的发射级的逗电压为负，步此时功率管虹截止。当输奖入的为高电雁平时，一级坡放大三极管哨的发射级的嘴电压为正，归此时功率管蹄饱和导通，扮步进电动机劲的响应相的冶绕组中有电突流。只要某酱相为逻辑高踢电平，相应轻的相便导通额。在这种驱暖动电路中为肤了防止电机士过流及改善碰驱动特性，盯需要串接限乖流电阻。由炒于步进电机刚锁步时，限波流电阻要消猪耗掉大量的祝功率，因此科限流电阻要恰有较大的功捧率容量，并眨且键开刚关管也要有矿较高的带载知能力。此种堡驱动电路中概的电阻较多融，功率消耗圾大，电源的败效率低。餐2际．高低电压闷驱动电路，奖为了改善步择进电动机的塌频率响应，兼改善激磁师电所流的波形，挽一种方法是杯提高电流上壶升时间段的抖激磁电压，宪当电流上升漂到一定值后用，再将激磁页电压减为额即定值。即在抚步进电动机禽移步时，加您额定或超过皆额定值的电搞压，以便在位较大的电流黎驱动下，使些电机快速移涛步；而在锁蹄步时，则加贪低于额定值带的电压，只破让电机绕组盲流过锁步所艰需的电流值银。这样，既需可以减少限锹流电阻的功荷率消耗，又用可以提高电鹿机的运行速队度，但这种寒驱动方式的疲电路要复杂揭一些。驱动挠脉冲的分配笨可以使用硬炊件方法，即怪用脉冲分配组器实现。现丽在，脉冲分幻配器已经标有准化、芯片凝化。步进电暂机控制(包扒括控制脉冲行的产生和分新配)也可以芬使用软件方楼法，即用单乘片机实现，末这样既简化摔了电路，也钟降低了成本葵。使用单片岁机以软件方也式驱动步进匀电机，不但糖可以通过编准程方法，在餐一定范围内多自由设定步乓进电动机的谷转速、往返库转动的角度亏以及转动次腰数等，而且舅还可以方便岩灵活地控制央步进电机的亚运行状态，埋以满足不同宗用户的要求艳。因此，常研把单片机步似进电机控制晃电路称之为铅可编程步进革电机控制驱沸动器。采用非高低电压驱新动电源，步鸟进电动机绕旋组不需要串帖电阻，电源之功率损耗较允小。贱3稻．斩波型驱帮动电路，这缎种电路采用卫单一高压电酿源供电，以张加快电流上桥升速度，并茶通过对绕组赵电流的检测玉，控制功放辜管的开和关低，使电流在继控制脉冲持排续期间始终股在规定值上狗下，来使步座进电动机工茫作。牲欣霞单片机选型骑能如今单片机定种类的繁多荒为选用带来摧很大不方便傍，根据本毕汗业设计的实坐际需求，有秋两种类型(院8031和凝增强型80拾51)比较无适合。因此喇，有必要对坡他们作简要时介绍，以选节择其一。现己对8031玉作简要介绍摸。矮一、803匠l单片机介伏绍顿8表031单片景机是MCS架-触5l系列单与片机的一种脏基本产品，壳现对其进行归简单描述，鞭如下：纵古·胜8031单养片机有一个车8位的CP尊U，一个1涝28字节R锋AM，21牙个特殊功能眨寄存器，4嚷个8位并行什I／0端口戴，1个全双竭工异步串行帮端口，2个秤16位定时使器／计数器抬，5个具有棍优先级别的稼中断源。傻臣·辈在803l梯外接叉一鞭片程序存储专器后，就构次成了一个具敏有完整功能范的微机应用债电路。脱仓·物在软件方面蹄，当8遗0盐31的晶振肠频率为12稻M泥HZ列时，指令周丝期为1葬μ断s，绝大多辨数指令执行寒时恼间拜为1～2券μ妖s满，最长4医μ充s。斩吗·扑大部分指令脂为1字节或雕2字节，最上长3字节。驾态·静此外，80晴31所具有宋的乘除法指记令，多种形墙式的位操作讽类指令和逻励辑运算指令宜也是独具特候色的。堤莫·扯8031单慨片机有4个捕存储器空间代，分别安排课4种不同功擦用的存储器举：骑(牌1)内部数塑据存储器，挥集成于片内停，统一编址刊。林(预2)特殊功磁能存储器，杆集成于片内荡，统一编址寒。俊(绞3)程序存抛储器，安排军在片外，单卧独编址。呢(后4)外部数动据存储器，太安排在片外进，单独编址桥。乳二绍、P89C季668单片却机病1径．描述巧P迷89C66挥0／662赏／664／如668单片用机内带6K冤B／32K糟B／64K统B／64K慌BFla岔sh存储器吸，该存储器货既可并行编事程，也可以潮串行在系统源编程(IS灿P)。径在实际的成骨型产品中，学可通过IS划P升级用户玻程序。饭在盈Bo供o哭tROM弃程序中，可蛋通过一个默办认的串行下戒载器(华U顾AR拐T辟)对Fla黎sh存储器絮作ISP编低程，而在朝Flas晴h代码区中筋并不需要有栏调用下载器欣的代码，用爸户程序可通迷过调用在B护ootRO咐M中的标准慈子程对Fl烛ash存储险器擦写和再上编程即(I告AP)。趣该从器件在6个慎时钟周期内膏执行一条指芝令，是传统鼠的80C5歼1的两倍。足一个0TP沾结构位让用违户选择传统博的12个时天钟周期。其鹅指令集和8喜0C51相翻同。它有四筛个8位I／液0口，三个恼16位定时股器／事件计猛数器，多中瘦断源，四个泡优选级，可愁嵌套中断结佳构，一个增民强型UAR豪T和片内振辱荡器以及时求序电路。意P居89晨C首660／6硬62／66吃4／668吧新增特性使袜其成为一个穗功能强大的启单片机，为垂某些应用提暑供絮F辜WM，高速迹的I／0和劳加／减计数摔，如汽车控摸制。抄2转．特点冶(澡1)使用8强0C51中绞央处理单元甲，具有片内眉可ISP和瓜IAP编程罗的Flas划h存储器，厘BootR慨OM包括底鸦层的Fla刘sh编程子黑程序用于经堂过UART爆下载，可历I帆AP编程，华可用兼容8湿7C51硬何件接口的并撤行编程器编忧程。叫(肉2)每个机壳器周期6个将时钟周期操猴作标准，每要个机器周期议12个时钟疏周期操作可浪选,在每个粪机器周期6怒个时钟周期兄下速度高达妻20MHz乖相当于40亿MHz性能直在每个机器姥周期12个玩时钟周期下垄速度高达3担3MHz。棚(趁3)完全静芦态操作，R孟AM可外部碎扩展到64握K字节，4昏个中断优先户级，8个中瞎断源，4个叛8位I／O盘口。顿(嫂4)全双工钟增强型UA寨IH包括桢袜错误检测和鸡自动地址识秆别。锄(川5)功耗模截式控制，包乎括时钟可被查中止和继续茎，空闲模式瞧，掉电模式梅。绑(自6)可编程兵的时钟输出兔，两个DP赏TR寄存器绑，端口异步数复位1，低营EMI禁止画AI艳E领，逢P告C串行接口穷。醒(杀7)可编程产的计数器阵转列PCA，咸包括PWM插和捕捉／比抹较两部分，纠非常适合I凳PMI应用师。租综骂合以上可知桂，选择增强乏型8051斤(P89C细668)单彻片机较适合惯。现对P8似9C668前单片机的重需点功能描述篮如下。能挑欢3．P89俊C668重辉点功能描述唇句吊定时器／计写数器O和1泼：歉棚拦2个16位边定时器／计称数器：定时刚器0和定时炸器1。两者业可配置成定恶时器或事件扶计数器。用轰作呢‘良定时器早’逆功能时，每等经过一个机旅器周期，寄惜存器加l。悦因此，可以叨将一个机器奶周期看作计柳数周期。由诱于一个机器贞周期由6个联振荡周期组画成，所以，昏定时器的计谦数率为1／灰6振荡频率练。密用有作类‘刮计数器扩’俗功能时，每滚当外部计数流管脚，T0舞或T1，发岸生一次1到拖O的跳变，兔寄存器加1缸。此功能中肿，外部输入路脚每个机器王周期被采样布一次。翻当奸在一个周期巩内采样为高万而下一个周苗期内采样为离低时，计数口值增加1。芝新的计数值更在检测到跳伯变的周期的谅下一周期出脊现在寄存器菠中。由于识娇别1到0的蓬跳变，要占飞用2个机器才周期(12略个振荡周期查)，因此最唯大计数速率垫为1／12野振荡频率。物外部输入信植号的占空比麦不受限制，录但为了保证丢给定电平能帖在改变之前棋被检测到，打外部输入信毛号的状态至帝少要保持一维个完整的机傲器周期。除窄了彩‘否定时器青’孔或缓‘径计数器惜’棕的选择外，筑定时器0和希定时器1还吃有4种工作狼模式可供选绒择。地老‘让定时器碍’投和纺‘叔计数器忽’谅功能通过特阿殊功能寄存目器指T炭MOD的慢C/运T位米选择沫。两个定时忽器／计数器齿都有4种工要作模式，由若TMOD的蚊两位(M1商，M0)进另行选择。涂尊葬三、ISP摸功能介绍桶胳院系统内编程惜(ISP租——僵InSy简stem茄Progr滩ammin菠g)功能是燃P89C6串68增强型松8051单腔片机的特色竹之一。IS筝P是指电路米板上的具有桶该功能的单咬片机（例如回：P89C背668）可被以编程写入突最终用户程质序代码，而搬不需要从电融路板上取下忠该器件。同铲时，已经编兆程的单片机悔也可以用：羽ISP方式代进行擦除并蚀可以实现再昆次编程。议在彻ISP模式刃下得电时，普可以进行I通SP操作，稼在ISP模谁式下单片机姑通过串行端疼口与外部主踏机如PC机郊或终端通信院。单片机从博主机接收命颠令和数据用济于擦除和再梳编程代码存骡储区等等。知当ISP操系作结束时，猴应重新配置旋单片机这样动才能正常进腰行下一次操贝作。半I蝴SP的工作杏，是通过两木个特殊的寄色存器：Bo左otVe塑ctor引源导向量和S法tatus桥Byte务状态字节的除配置来实现质的。系统复蕉位失败时．鼠MCLJ检录测Stat纱usBy战te的内容饮。如果St桶atus艘Byte为桂0时，系统塘上电复位后因执行从地址驾0000h柜处说开举始，用户应城用程序当S古tatus劳Byte及的内容大于舱0时，Bo卫otVe碰ctor的瞒值作为执行础程序的地址申高位字节，米低位字节为势00H。工膊厂的缺省设精置是Boo非tVec蜘tor等于川0FC铲H资，也就是说罪，Boot硬恨Vecto固r内容工厂墨掩模ROM帜的ISP伸Boot终ROM的地慰址为0FC境00H，用鲁户可以修改写Boot鸣庙ROM的B装oot湾逮Vecto胞r内容。注意：月当擦除St村atus薯Byte或趁Boot扒Vecto蒙r闷，两个同时附也被擦除。英在擦除和修困改Stat冬usBy怀te后必须猜对Boot虏Vect桨or再编程宗。厉在疲复位失败时榨，boot扑load众er在下列援情况下也会笼被执行：朗保羞持PSEN嘉为低电平畏E旁A管脚电压室大于VIH书P垦2虽.煌6和P2暮.炕7是高电平延或是悬浮腹上刊电复位时A财LE为高电栏或悬浮，非元零的情况相诸同，这样可魄以使系统正疾常执行最终亮用户程序，歼也可手工迫含使系统进入右ISP操作倚。ISP的疲特性是可以抵使闪速EP叉ROM通过着串行端口进蜡行编程。层I姑SP允许使粥用较宽范围寄的波特率，赞而与振荡频场率无关，因爷此可以通过隶检测接收一泛个字符的时兆问来实现。撕ISP操作罪时，需要传吐送一个初始摇字符(大写唉字母U)到怠P89C舱668，以央确定波特率政。ISP固骆件能在接收散到字符后自州动回应。援表启示数据记录口，魂“回0l盛”茫表示文件结雕束标志。在秧I五SP应用中亚，还用到其剧它的记录类赌型表明命令素或数据。折当俘P咬89慈C科668接收叙到一个记录肯，轮记良录中的信息胁则在内部贮鼻存起来，并骑且完成校中验和的计算款。接收到整变个记录之后流，才执行表骂示记录类型俘的操作。谈对烟于数据类型镰的记录(记份录类型为0丛0)则要进猜行一个额外挑检测。当记炊录中的校验航和与计算中缩的校验和相眠符，而且记踏录中所有字博节都被成功隆编程的情况扶下，单片机签才砌发送字符。者2.3畜开发工具怪2病μ恒V饰isio甲.3.1固n2炭一、礼μ娱V葡ision欣2简介谷K缴eilC雹51疤μ拐Visio净n2集成开糠发环境是K允eilS尝oftwa修re胖’忆Inc／K改eilE宽lektr吼onik规GmbH开原发的基于8亦0C51内谎核的微处理竹器软件开发交平台，内嵌避多种符合工伸业标准的开耗发工具，可躬以完成从工豪程建立到管鼻理、编译、失链接、目标桥代码的生成倘、软件仿真栏、硬件仿真且等完整的开苍发流程。尤絮其是C编译此工具在生产溉代码的准确锹性和效率方庆面达到了较忽高的水平，码而且可以附捏加灵活的控顷制选项，在可开发大型项灰目时非常理贞想。份μ财Visio腔n2支持所搬有的Kei易l80C江51的主要如工具软件，害包括C51哈编译器、宏典汇编器／定泡位器和目标循文件至暑H票ex格式转崇换器，兽μ骆沿Visio突n2可以自桨动完成编译递、汇编、链赤接程序等操娇作。搂二匪、粘μ获v我ision狮2的功能祖1咽.格μ铁visio校n2fo找rWin栗dows：宜是一个集成合开发环境，失它将项目管跪理、源代码恐编辑和程序恢调试等组合拍在一个功能煎强大的环境趋中：兰2敌.炸C51国际外标准化C交阁叉编译器：吃从C源代码稼产生可重定赶位的目标模旬块：咳窃3扎.型A51宏汇负编器：从8滥0C51汇调编源代码产笼生可重定位饮的目标模块梦：竭4让.智BL51链捆接器／定位触器：组合由乳C51和A倦51产生的裹可重定位的奖目标模块，糖生成绝对目绿标模块：画5疾.涨μ珠visio敏n2的软件市调试器：未μ给visio斯n2软件调学试器能十分哀理想地进行俭快速、可靠供的程序调试晃。调试器包锦括一个高速帮模拟器，可累以使用它模知拟整个80谈C51系统听，包括片上询外围器件和葡外部硬件。凡当从器件数号据库选择器艘件时，这个逼器件的属性盲会被自动配佣置：踩6对.别μ戚visio喷n2的硬件挺调试器：斜μ革visio妥n2硬件调纤试器提供了益几种在实际吓目倒标硬件上测浪试程序的方挂法。安装M使ON51孟目放标鉴控器到世目诊标系统，并阵通过Mon版it0苗r-京51接口下认载程序，使饰用高级GD夕I接口，将丰μ勿vi叶sjon2免调试器同类府似于DP筛-良51PR0唉单片机综合悦仿真实验仪仿或者TKS焦系列仿真器晨的硬件系统膜相连接，通路过终μ杀visio很n2的人机您交互环境指美挥连接的硬脑件完成仿真琴操作：寇7抽.栗LIB51热库管理器：良从目标模块拍生成链接器沃可以使用的揪文件：坑8暂.饰OH51目阻标文件幕至莲HEX格式豆的转换器：暑从绝对目标旬模块生成I拌ntel皆Hex文件否：捞9识.眠RTX-5税1实时操作扒系统：简化惜了复杂的实冤时应用娘软件项目的撤设计。定贡P师rotel易DXP2桌004凤我们在做设讨计的过程中擦，需要绘制网大量的图纸肢，以电路设杰计为例；完贝成一个电子姑产品的设计覆，就必须先补把自己的思介想用特有的半语言山客图形表达出防来，就需要出绘制出电原载理图、印刷毯板图、元件欣排列图、阻踏焊剂图、工并艺说明、明司细表、元件资表等图纸资关料。而手工元绘制这些图糟纸需要花费替大量的时间芽，并且要修捏改这些图纸倾也十分的繁印琐，还很容川易出现不必新要的错误，威工作效率极妨其的低。现怎在，我们可桐以将以上图当纸用计算机批来进行设计显管理，工作屯效率和质量拍有了大幅度桑的提高。下径面来分别谈慎论丝Prote椅lDXP登2004穴的渗优点和功能勺和一般使用陕方法。壮P狗rotel若DXP油2004的拍优点和功能描：偶1用.掌非常容易修只改，尤其式嗓印刷版图。盼2都.炕设计好印刷印版图后，可平以自动生产死元件排列图顽，焊接剂图率。树3抽.端设计好的印亦刷板图可以思与电原理图慰进行自动校衰对，它会在俊检查报告中丑注明那些元洽件之间连接如有错误，线龄条之间的问恩距是否小于降你所要求的讲距离。然后当你就可以根途据检查报告蜓来修改印刷躺板图，使用悲这项功能比故人工校对可绳提高效率一牢百多倍。快4孟.架随时可以通拦过打印机得千到理想的图批纸。虏5链.棍设计完电路元后就需要制幅作其他的设狼计文档。如慎：工艺说明治、明细表、鞋元件表等。送我们虽然也它可以用言W提PS等停工控具将其打印灾出来，但不倍能满足规范关化的文档要劳求。因为在塌舰范化的文妈档当中，有呆拟制、审核病、工艺、描椒图、校对等步小栏目。它张们的位置、薄字体、大小浑各有异同。府而且还有许锹许多多的表场格线，线条持有粗有细。桨用胞W红PS等软件疫要想一模一扭样地打印出安来是小可能烫的。凶为它掘们的表格线比是用汉字制款表线，一条炮表线需要占拾据炮一花个汉字的高怀度和宽度，筛而且不允许贸插入图形和挨连接数据库激，排版功能时也十分有限稿。帝第三章浪系统硬件设榜计实现3.1概述直本次毕业设易计的系统硬盖件总体上分响为三大块：湖通信接口和疑ISP功能振电路设计；哄键盘与显示柏电路设计；亦驱动电路设耗计；其中驱弟动电路设计销是本次设计淘的核心，而霞其他的两个螺部分是为驱窗动电路部分赠服务的。它妄们的结构框引图如下所示矛：缴图3．1硬器件系统结构眠框图判3腿.港2霸赤通信接侮口或和ISP功饿能电路设计悉嫂由于单片机朗中的程序有您可能需要改咐写和控制单忧片机，为了辜方便改写和嗓控制，本设崇计选用通信民接口和IS绞P功功能距电路来实现收。阶I由SP模式下亭，不需要特宇定的振荡频译率产生波特冰率或编程脉雹冲时序，用融户需要提供搏给P89C故668产生取恰当时序的负信息。押P杯89C66驼8的在系统书内编程是通煮过标准RS脊-坝232C串克口来完成的抢，它是一种役内嵌的在线肆可编程，只少需要增加少按量的电路板锹面积和元件届。因此只要渐微机配备了捞RS肚-淡232C串秧口，就可以疤直接通过下究载电缆来完迫成程序的下秆载，使用非摘常方便。因虽此具备IS昼P功能的单疮片机系统和源普通单片机礼系统的设计夫在别的方面墓没什么区别虫，只是在R绵S企-行232C串缝口的设计上夺做纷一下小置的变动即可醒，IS扔P嘱，用到了5唤个管脚：T吉XD，RX奥D，Vss小，Vcc和浅Vpp，对惧于P89C辩668来说应，Vpp饲=醒5V，其硬淡件原理电路揭图见附录二钩中的图3鬼.枣1所示。皮一晌、电路原理口和器件选择说在袍这劫里惊列出图辟中送的摆主杠要器件名称申及其在电路危中的主要功佳能：青园P89C6添68：单片伙机，控制发盏光二极管的什输入，产生有一定时间的咐延时。急M颠AX232化：单片机串精口的电平转瑞换芯片，它跃的内部结构摘也是达林顿陆的，专门用谅来驱动继电躲器的芯片，逮其内含有反山电动势的二出极管。漠1逢.么接口信号筋M订AX232集是异步串行蜜通讯中应用鼻最广泛的标波准总线，它闷包括了按位笔串行传输的写电气和机械缸方面的规定菌，适用于数灭据终端设备套(DTE)肝和数据通讯重设备(DC馆E)之问的律接口，其中摇DTE主要排包括计算机孩和各种端机仁，而DCE饥的典型代表芝是调制解调颗器古(论MO请—夜DEM)。日2营.关电气特性喜M拆AX232辱标准对电器大特性、逻辑胜电平和各种烤信号线功能勤都作了规定搬：对于数据弟，逻辑左“汇0芝”皂的电平高于岗-辽3V，逻辑闷“送1闻”舒的电平低于慈+3V；对甚于控制信号袖，接通状态国(0N)即赞信号有效的沿电平高于按+3V，断蹈开状态(O松FF)即信笛号无效的电障平低于缴-饲3v．因此多，实际工作费时，应保证俭电平在+3杂V到贞±俘15V之间顷。乏U汽LN200邮3的输出端以允许通过I蒜C电流20蹄0mA，饱鲁和压降VC扰E约喇1V庸左右，耐压吗约为36V爽。用户输出窜口的外接负测载可根据以虽上参数估算弦采用集电极趟开路输出，漠输出电流大妇，故可以直叙接驱动继电译器或固体继滤电器(SS化R)。思外蒙接控制器件倍，也可直接摧驱动低压灯怀泡。粮O止SC晶振，肿本次设计中炉选择的是1演2MHz的枕立式晶振。向L贫EDl~L拌ED4：发也光二极管，差用来显示步嚼进电动机的油状态。推R奏I劝~扛R3：限流灰电阻，防止例发光二极管住过流烧毁。顾阻值330棵痛欧。你二减、地址分配友和连接耽在顾此仅列出设乞计中单片机摸与各个模块谎管脚的连接阀。锈T职xD：MA跑X232的坡11财引脚，MA袜X232的胡TTL电平机输入引脚，觉连接单片机叼的TXD，鸦TTL串口手输入信号。涂R凭xD利:誉MAX23诚2的12引粗脚，MAX炭232的T恢TL电平输不出引脚，连茫接单片机的追RXD，T话T韵L眨串口输入信烦号。跳SEG淡—住IN敞:锯MAX23啄2的14引锐脚，MAX耍232的R助S--23添2电平输出救引脚，连接妻RS深-居232的R将XD，RS吐-消232的串使口搜输入信号。汇3知.伸3键盘和显舍示电路设计曾孝键盘是一组蹈按键的集合伸，它是最常难用的单片机收输入设备，场操作人员可溜以通过键盘念输入数据或旬命令，实现涂简单的人机娱通讯，按键错是一种常廉开蛛型密开灿关，平时(决常态)按键欠的两个触点词处于断丛开订状态，当键糕按下时才闭刻合(短路)别。派按混键的闭合稳闹定时间的长含短由操作人炎员的按键动京作决定，一警般为零点几彼秒至数秒，乒常常出现键竹抖动的情况撞，在此不予晕讨论。损在铃键盘扫描的幼控制方式，工在单片机系等统中，为了千节省硬件，崇通常采用行蝶列矩阵式非络编码键盘，兼单片机对它勿的控制通常消有以下几种垂方式：泽1蹦.妹程序控制扫众描方式，即而利用程序连蚂续地对键盘牲进行扫描。群2云.韵定时器扫描到方式，即单秒片机定时地块对键盘进行维扫描。也3疾.缠中断扫描方卵式，即键按秤下引起中断看后，单片机法对键盘进行颈扫描。鱼发拥光二极管常哨用作单片机樱最常用、最文简单的输出津设备，可以寄用来显示单聋片机或执行件元件的运行劣结果和运行煮状态等，设直计中采用二泊极管来显示窝各种不同情求况下相应的作运行和控制蚀状态，例如傻：电动机的档正反转状态神，ISP使羡能状态等等晒，这样可为刃使用者提供抚醒目的感官饮提示。请参改见附录二中发的图3．2屋键盘和显示卡电路原理图吵。孩键灰盘和显示硬萌件电路的设驴计主要功能倡是：通过按引键(S1～杆S4)来控冒制显示器件端——袭发光二极管谣的状态。疫1痰．电路原理驰和器件选择感在插这里列出和利本设计相关虫的关键部分呀的器件名称女及其在电路挠中的主要功斩能。遇P的89C66禾8：单片机暖，控制键盘碎的电平输出换。疏L藏ED0～戒L检ED3：发铃光二极管，抱用于显示键员盘的输入状恐态。炉U交L余N2003漆A：该芯片抛包含多个高孙电压的实用做型达林顿管炼，还封装了秘一系列的电观阻器，内部闲电路图如图怕3．3所示烤。雕图3倡.扑3柄U眼LN200中3A内部结句构政s1～s4庸：S1、S释2是两个带描有自锁功能尖的按钮，S鸭lS3、S去4是两个点圾动开关。教2勉.凳地址分配和税连接因只盯列出和本设资计电路相关熊的、关键部僵分的单片机啊。各个功能敞管脚的连接泉和相关的地派址分配。栗P脆1则.俱4～P1址.品7饰：阳与独立的键艇盘的输出管歉脚相连，控益制和检测键爬盘的输入。念P系1掌.紫0～P1音.迈3：接上拉筑电排阻，控恭制独立键盘衔的扫描线处巾于高电平。恰S岸1～S4：牛S1是与P储1吗.休4膨相连控制步壮进电动机的扶启动停止按观钮，当P1疾.路4为高电平椅时，步进电冰动机启动，拜并且发光二孩极管点亮；来S2是与P胞1佳.颤5相连用来睛控制步进电挥动机的正反缎转，当P1肃.禽5为高电平暂时，发光二扯极管循环闪葡烁和步进电首动机反转；乐S3与P1锡.紫6用来控制农步进电动机花的加速，同我时二极管指艰示，当P1咳.拍6为低电平朗时，步进电建动机加速转渐动；S4是尊与P1征.陕7相连用来急控制步进电兽动机的减速练转动，当P阿1粱.羞7为低电平恶时，步进电姑动机减速转饮动。贱3祝.咳4步进电机论驱动电路设勿计大站步进电机的计运行要有一蛛电子装置进齿行驱动，这签种装置就是验步进电机驱朱动器，它是责把控制系统括发出的脉冲旧信号，加以寨放大以驱动敲步进电机。叮步进电机的乔转速与脉冲欠信号的频率惭成正比，控嘱制步进脉冲疑信号的频率恐，可以对电白机速度进行酸控制；控制离步进脉冲的仗个数，也可扩以对电机定纠位。催典幅型的步进电番机驱动控制缠系统主要由钞三部分组成贪：四1购.经步进控制器密，由单片机稼实现。训2严.折驱动器，把应单片机输出般的脉冲加以祝放大，以驱蝶动步进电机尖。碌3苦.跪步进电动机圆。是执行元咸件，用于带建动其他的工它作元件来完商成所需要的翻功能。达上开述的三部分代在我们设计啄的过程中都暮集成到了芯魔片之中，是少由芯片来进拘行控制的，搭ISP可以鸭直接下载。六步钱进电动机驱明动电路图见尾附录3燥.哲4图。设计贷的过程中用披到了TLP寻521华—趟4芯片。捎电存路原理和器圆件选择算在赤这早列出和挥本电路有关打的、关键部床分的器件名希称及其在电烘路中的主要撞功能：割P仍89C66早8：单片机方，通过化U调LN200先3对光电耦乎合器进行控勇制。疏ULN2铅0注03A跑：撕使单片机串冶口的甲电估平转换芯片染。皇TLP52史1厚—耽4：光电耦益合器。它将诊微机系统与踢各种传感器级、开关、执吸行机构从电测气上隔离奉开朝来，很大一束部分干扰将戚被阻挡。光画电隔离电路低利用光隔离伤组成的光电授隔离电路将独控制器与外泥部的驱动电享路隔离掌开糊来，使得外怀部电路的变见化不至于影优响或者损坏床控制系统，湿从而提高系沾统的可靠性摧，增强抗干邀扰能力。光均电隔离器最谅重要的参数蒜是电流传输缓比CTR，土应注意通常沉其值为0六.顷2～0度.越9。输入数武字信号提供伟一定的电流熔(5洞—童10mA)各时，光电隔饥离器才会把峰放大的数字丰电平输出。磁光电隔离器捐联结时应注扎意信号『F始负逻辑。光烘电隔离器的叔输入、输出另端两个电源寇必须单独供狼电，否则，蹲如果使用同筋一电源外部船干扰信号可疮通过电源串附到系统中来竖。坟光跳电隔离器的栽工作原理是烦：当它的发年光二极管工禾作时，光电悬管受光的影浙响有电流通啊过，这些电穷流基本上受稠光的照度控然制，它可以查作为开关使狠用，这时发糕光二极管和路光电管平常观都处与关断绵状态，在发拴光二极管通殿过电流脉冲躲时，发光晶臭体管在电流回脉冲持续的窄时问内通过不。光电耦合腿器件也可作宰为线性耦合巾器使用，在昌发光二极管愿上提供一个岩偏置电流，懂再把信号电县压通过电阻悲耦合到发光尸二极管上，番引起其亮度煮的变化，这秧样，光电晶乞体管接受到致的时再偏置铺电流上增、婚减变化的光暂信号。惑内部结构如耗图3古.辫5所示。控缴快晓灶网图3源—督5TL合P叔521建-珍4内部机构哲P89C6局68单片机悬的P0现.古0～P0叼.诚3连接驱动茅芯片U侵L窝N2003新的输入口I泥Nl～IN旷4。厘当P0周.插0口出现高总电平时，通萌过UL状N遭2003转赞换芯片控制罪U4，发光游二极管发光滥，光电晶体券管导通，进岛而控制步进乎电动机的状欣态。其他端着口均如此。辜3．5系统春硬件电路设嫩计总图回此系统硬件值电路图是我秒们设计的总妥图，包括犹上玉述各部分的慰硬件电路：塔I东SP硬披件电路图，丑键盘和显示播硬件电路图注，步进电动辫机驱动电路新图三部分，潜系统硬件电符路设计原理蚁图如附录二酒中图浮“袋增强型80冈51单片机陷步进电机控励制系统硬件嫁总图精”锁所示。

臭第四章区统系统软件设嘴计实现复4锹.罩1系统的软芒件构成淹愁本设计应用认的是汇编语渔言进行编程疼，系统程序案的总体设计添思路是：利剩用单片机对冤键盘进行扫碑描，根据按夸键的状态来苹设置相应的腊状态位，然式后根据各状虚态位的值输采出相应的控蕉制信号，进伸而实现对步郑进电动机的并启动、停止旷、正反转、推加速以及减来速的控制，诞并把系统的毕运行状态在焰显示电路中疼显示出来。叠本设计的软遭件部分由键圣盘和显示电插路的软件设种计，步进电额动机控制的失软件设计两翅大部分构成塘。系统结构徒框图可表示白为：P89C668单P89C668单片机键盘扫描键盘扫描步进电动机驱动程序步进电动机驱动程序键盘显示键盘显示田图4．1系滋统结构框图川现对框图中鉴各部分的功嗓能作简要分鸽析：赠1寇.皮P89C6坛68单片机作：是本设计骨的核心器件梯，用于控制盖整个系统的携各种工作。某信号的接受杨，发出，处穿理等。些2躲.春步进电动机番驱动模块程羽序：步进电脏机的运动是紫靠脉冲驱动榆，单片机每叫一个脉冲，核步进电机就车往前走一步芹，在这个过性程中，脉冲距要按一定的斩顺序送出，进当脉冲的时怖问间隔是相献等的时候，谊步进电机就冠按一定的速绕度转动，如先果改变驱动慢脉冲的发送果频率，则电帖机转动速度店就会发生变讽化。域3杰.招键盘扫描功坦能，是通过盐存储在单片尖机里面的键哗盘扫描程序袄根据键盘的阀输入蜡状态最来设置和控断制整个系统搬运行的状态跪位，从而最其终控制步进和电动机的运僚动状态。喉4乌．键盘显示酿功能：是指举通过显示器讽(本骆设羊计中应用发像光二极管)区的亮与灭来舱提示，步进克电动机的起何、停间、互正、反转，逃加、减速等步的运动状态艇。勇4擦.事2系统软件名流程图及其留说明蛮吼软件的设计冬主要是控制尼步进电机的旅运动状态，押即控制单片斧机发送的驱导动脉冲的发干送频率。可姿采用下面两究种方法实现耐：语①饺采用软件定挺时，诵②捷采用硬件定遥时，本设计棉所采用的就院是后一种方殃法。苦主程序流程鸣图如下图所敌示：摸开始开始调用键盘扫描调用键盘扫描电机停转QD=1?嚼网接提白绞与否电机停转QD=1?电机运转恐饱邮震搅身梯是电机运转JK=1?JK=1?加大定时初值屑肝袋厕饶妄掩是加大定时初值JM=1?刊辫哈否冤盘恰JM=1?减小定时初值弦蜜秩猫麻呈是减小定时初值淘些藏预绕否驴图4．1主勤程序流程图腔主程序流程评图的说明：痰程胖序奉开节始，按K1诚，洗K2，K3呜，K4顺序左逐步进行扫始描，判断是录否有按键按商下。步置局状喘态絮位，通过对赠P89C6浅68端口的贴控制，若P趋1口有按键粪按下，即使梳其保持低电滔平，则相应渣的P0口控禽制的步进电夕机的线圈通延电，使步进洗电机僵开谜始转动。若丘P1口没键副按汪下隶，则P0口割线圈无电流残通过，此时悟步进电机停仙止转动。仓步进电机宁正反转控制宜程序在中断案中进行，此鲁时不与考虑烂，下文有专旋门的介绍。泥祖判断是否进连入步进电机停的加减速状留态，程序通诚过改变每次串进入中断时房，改变定时低初值的办法买来实现，加蒸大定时初值恼，则每次步扭入中断的时件间减小，电树机在每一相膜的通电时间曲减小，达到抚加速目的。滚减速也与此茎理论相同。入口钥键盘扫描程无序流程图：入口P1.4=1=1暗闭恒朗剩孕NP1.4=1=1矛尿疑绑镇YQD=1QD=0QD=1QD=0P1.5=1昼黄裹缸躺斗NP1.5=1春妄拦鸡溪YZX=1ZX=0ZX=1ZX=0P1.6=0塑拐份腊升党瞧P1.6=0绕号龄刷汁延时消桃深钻祝白Y抢N延时消弄叨绘铃诸好JK=1JK=1返回P1.7=0述创翠贴婶荣N返回P1.7=0腊理妨桶否Y延时延时JM=1JM=1返回主程返回主程银图4典.侮2键盘扫描打程序流程图就键盘扫描程宾序流程图说疼明：颠步进电动机围运动状态控跳制叼读膏取P1口的霉状态，在P渴1口的高四单位中若状态和为高电平，焰则无键按下狠，此时P1孤.蛮O点亮，其亭余的灯为熄地灭状态。若衔为低电平则丢有键按下，翠相应的灯的光亮灭与电机寒的状态紧密肠对应，执行炕过程为：肥K议1按下，步咽进电机谷开恰始转动，否针则程序继续贫扫描下一键留。钩欠K2求按下，步进窜电机正转，教K2葵弹起步进电才机反转(在络中断中进行睛)埋弯K3关为常开开关苍，按下一次遗，加速一次拳。被K院4为常开开郊关，按下一摄下，减速一殖次。韵每距一次操作完黑成，键盘扫纷描程序就执辫行一次。哥消积除抖动的方辈法兴按摔键本身是机抽械开关，在虑触电闭合和展断开的瞬间粒会出现电压今抖动的现象蚀，必须去除统抖动的影响缘，才能正确搭的识别被按温下的键，本容设计采用软捏件延时12凑MS来消除帆抖动。纠滔睁等待键释放舌：芬酱毁得到闭合键补对应的键码弹以后，继续绘延时并判断刻按键的状态赴，直到闭合鼻的按键释放输，再根据键接码转到响应面的键处理子筐程序中。龙4屠.滤3显示程序料设计安院显示器件用笑以显示系统剂的整个运行调状态。本设世计采用发光锤二极管来显涨示单片机和锁电动机的得迎电状态，并川直接模拟步诸进电动机的衫运行状态。变端口及作用列如下所示：锁P忧1钓.备O口的二极廊管用于显示辆电机的停止父状态，当启掏动按键没有斯被按下时该竿二极管发光腰。纵P也1边.乒1口的二极询管用于显示槽电机的启动括状态，当启隙动按键按下伐时该二极管均发光。此P伪1猛.使2口的二极从管用于显示找电机的正转罩状态，当转宅向按键没有赔被按下时该茫二极管发光响。亏P单1使.崇3口的二极走管用于显示鉴电机的反转减状念，当转才向按键按下梳时该二极管剪发光。计相观关的显示控凭制程序请详凤见附录二。幼步进电机封正毯反转程序流料程图：入口入口现场保护现场保护反转ZX=1?反转ZX=1?正转正转现场恢复现场恢复返回返回洋图4．36泉中断及步进步电机正反转串程序流程图油程序的说明罪：厚进入中断程贵序前，对步读进电机的运耳行方向状态高位ZX进行马设置，若Z基X钥=血1则正转，段ZX=O则薯进入反转程仍序旧进练入中断首先纱保护现场，秘目的是中断剪完成后，能指回到原来的纪程序中，保旦证原来程序崭的顺利进行谦。蝇在哗中断程序中告，通过对运钳行方向状态炕位的读取，极来实现步进百步进电机的晌正反转。勒中较断结束，返傲回原来主程驰序，进行下疲一循环。甜其辞程序代码见祝附录悠一滥。

串第五章宗澡设计总结锅本设计课题妨是夺“箱基于P89县C668单丰片机的步进滚电机运动控数制系统研发盈”墓的软硬件设野计。我是做笼硬件设计的洋。在设计准努备阶段，做狱了很多的实凶验，为了查低找到自己所攻需要的资料狼，阅读了大遗量的书籍，笔也走了很多昌弯路，培养烂了鸽自己倾的能力。在旷设计过程中判，进一步熟罪练了对朴μ挂visio贡n和Pro罪telD封XP200风4的使用。娇本次设计使刊用的是P8阔9C668尸单片机，对坡其基本功能溪和个管脚功勤用有了较全满面的了解；骨同时训练了交LED显示开，键盘的扫员描的设计与益调试的能力免，进一步学木习了步进电观动机的运动先特性控制。款另外还让我叮了解了一些兄单片机外围裹器件的设计岩，特别是在和软硬件调试艘的过程中，篮一次次出现起的错误和不裳断的改正，婶有效的培养最了我在细节斤方面毛要具备脸足够的细心膝而在全局上羊又要顾全大耻局等方面的浓综合素质。蚀总吵的说来，从眉查阅资料到植方案的完成宿，从硬件的尼设计到系统含软件的调试丑，无不充满间了坎坷与艰过辛，曾有过烛遇到问题时诉的苦恼，调脑试时找不到券问题原因时螺的郁闷，也虫有经过辛苦龙问题解决后笨的喜悦。设既计完成了，戏回首设计过拳程我体会颇锡深：蝇1制.垒磨练了自己谋的毅力和培尚养了坚持不远懈的恒心，有本次设计是惨一项极具挑裙战性的工作积，每一个环限节都马虎不运得，既要有泡理论上的依兄据也有实验而的支持，尤坦其在系统调钓试时，更是薄靠这种坚韧神的毅力和坚袍持不懈的恒线心才使得我朱们继续前进痕。凡事都不既是一蹴而就扭的，都需要逗通过自己的浪辛勤耕耘，士扎扎实实的身干，才可能衡会有满意的材结果。不同锣的只是过程昌的长短，一各份耕耘一份衔收获。铜2显.单培养了自学克能力和快速垂接受新知识臂的能力。在点本次设计中更，使用的P挖89C66零8单片机，狠以前从没有页接触过，只倘有现学现用胡。本次设计同的过程是不款断的学习知病识，学完后径又马上的用膊于实践，实州践中发现问鹅题时，又去寿学习的过程拾。在这个过愧程中，需要福有较强的自退学能力和快荷速接受新知孤识的能力。略我体会到不器管做什么事育情，只要做斜就要用心的会去做，用自窗己的智慧去温做，努力把讽事情做的最犬好。帖未炼3拳.茅培养了团队瞧合作精神。理随着现代科科学技术的发劈展，社会分春工越来越细娱，而每个系妄统的设计不翅可能踢由哄一个人独立逆完成，都将洪山团队一起坏协作瓦开护发完成，这彼次设计也体今现了这一点住。让我深深灿的体会到，瞧把大的看似脂很难或者根捕本不能实现窃的，但实际土上可以实现职的目标，若摘分为几个部漫分，分阶段示的来逐一完疏成，最后你棵会发现，这雪个目标是如记此的不堪一痕击。自信，顿其实已经成阴功了一大半再了。呢经滥过一百多个菜日日拾夜夜的奋战衣，在老师耐党心的指导下异圆满的完成娇了本次设计铁的任务。

致谢就感谢导师芹刘晋老师的热心欢指导和不懈乳的教导。感似谢院系领导叠给予提供的范实验和设计姑环境，让我迈们有了很好慧的设计的环所境。突毕初业设计完成猎了，现在回喂顾这段时间苍来看看我做户的毕业设计棒，不足之处史在所难免，齿然而埋在心积里溉更多的却是祥那份成功和煮喜悦之情的堆收获。三个阶月前对单片敢机的模模糊事糊我，通过补本次毕业设真计，在导师榆的指导及自胞己的努力和袋同学之间相贵互学习相互伴帮助下，使锤我有了长足秀的进步。拥在绿此，我要特狗别感谢荐刘夏老师对我们次所倾注的心秒血，付出的洪努力，晃刘践老师严谨的贤治学作风，宣无私的奉献绳精神，对科份学的敏感洞望察力及对科震学事业的执吃着追求，使微我受益无穷怎，对我即将塞踏上的工作攀之路将有着该无可限量的因帮助。每次鸣的硬件电路短设计和软件煌的调试工作奇刘绪老师都在旁白边细心的指妻导着我们，争我们的每一妄次小小的失洗误都逃不过甲刘区老师的眼睛搜，却使我改垫掉了不仔细顺的坏习惯，肆养成了做事插严谨的良好择作风。每个坚节假同当我绘们想到设计渐室做设计的谱时候，宇刘升老师这种无正私的精神和拔对我们毕业童设计的关怀精，我打心歪里考感动。在这膏里陵我还要感谢齿我的我的合染作伙伴愤朱思播同学，由于挡他的帮助才横使得我们这艇次的毕业设煮计顺利完成价。

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