2024机械系统单片机控制训练课设指导书

机械系统单片机限制训练设计指导书

沈阳理工高校

机械学院

龚民

2024-10-20

目录

机械系统单片机限制训练任务书.........................................1

第一部分设计说明书参考书目........................................2

其次部分设计题目........................................3

题目1交通灯限制器（1,2,3号同学做）..............................3

题目2中断应用设计一有急救车的交通灯限制（4,5,6号同学做）……5

题目3循环彩灯（7,8,9号同学做）.................................6

题目4键值识别（10,11,12号同学做）............................8

题目5数码显示（13,14,15号同学做）.............................10

题目6A/D转换（16,17,18号同学做）............................11

题目7D/A转换（19,20,21号同学做）............................13

题目8波形发生器（22,23,24号同学做）...........................15

题目9串行EEPROM读写（25,26,27号同学做）....................16

题目10单片机限制电机转速（PWM）（28,29,30号同学做）..........17

题目118253多路定时/计数器（31,32,33号同学做）..............19

题目12三相步进电机限制（34,35,36,37号同学做）................20

第三部分常用芯片引脚图.............................................24

机械系统单片机限制训练任务书

设计题目：_____________________________________

依据学号选择题目，每个人依据详细题目填写

设计内容：1、总体方案设计

2、选择可编程接口芯片

3、设计硬件电路

4、编写汇编语言程序

5、程序调试及验证

6、编写课程设计说明书（参考书目见第一部分）

时间支配：1、总体设计1天

2、选择芯片及设计硬件电路1天

3、编写汇编语言程序1天

4、程序调试及验证1天

5、编写课程设计说明书0.5天

6、答辩0.5天

指导老师：_______

教研室主任：____

主管院长：_______

年月日

其次部分设计题目

题目1交通灯限制器（L2,3号同学做）

一、要求

设计制作一个模拟的十字路口交通灯限制系统要求：

1.正常状况下东西与南北两个方向轮番点亮红、绿灯信号，每次持续时间30S,中间

有2s的黄灯过度。

2.东西与南北两个方向各设一个紧急迫换按钮。某个方向按下时，该方向紧急迫换为

绿灯，以便于特种车辆通过。

3.扩展试验箱上的74LS273做为输出口，限制六个发光二极管光灭，模拟交通灯管理。

二.目的

1.驾驭用定时器延时方法。

2.驾驭软件延时进行定时限制的方法。

3.驾驭定时器中断处理方法。

首先必需了解交通路灯的亮灭规律。本题目须要用到试验箱上八个发光二极管中的六

个，即红、黄、绿各两个。不妨将Ll（红）、L2（绿）、L3（黄）做为东西方向的指示灯，将

L5（红）、L6（绿）、L7（黄）做为南北方向的指示灯。而交通灯的亮灭规律为：初始态是两

个路口的红灯全亮，之后，东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮，东西方向通车，延时

30s后，东西路II绿灯灭，黄灯起先闪耀2s。闪耀若干次后，东西路口红灯亮，而同时南北

路口的绿灯亮，南北方向起先通车，延时30S后，南北路口的绿灯灭，黄灯起先闪耀2s。

闪耀若干次后，再切换到东西路口方向，重复上述过程。各发光二极管的阳极通过爱拧电阻

接到+5V的电源上，阴极接到输入端上，因此使其点亮应使相应输入端为低电平。

四.编程要点

交通等的延时可用两种方法：软件延时和定时器延时。软件延时可先编写一段延时1S

的子程序，然后在主程序中反复调

用，以实现30s和2s的延时。同

时送出信号去限制相应的交通灯

和调用相应的数码显示子程序。定

时器延时可以通过单片机内部定

时器T0产生中断来实现。T0可工

作于方式1，每100MS产生一次中

断，由中断服务程序实现3GS和

2S的延时，同时送出信号去限制

相应的交通灯和调用相应的数码

显示子程序。

74LS273的输出00〜07接发光二

极管L1〜L8,74LS273的片选

CS273接片选信号CSO.

五.基本任务

1.利用试验设备正确接线。画出整体原理图。

2.调通使二极管发亮子程序。

3.调通延时子程序或中断服务程序。

4.调通主程序。

5.画出程序流程图

题目2中断应用设计一有急救车的交通灯限制（4,5,6号同学做）

一、要求

在题目1的内容的基础上增加允许急救车优先通过H勺要求。当有急救车到达时，两个方

向上的红灯亮，以便让急救车通过，假定急救车通过路口的时间为10秒，急救车通过后，

交通灯复原中断前的状态。本题目以单脉冲为中断申请，表示有急救车通过。

二.目的

1.驾驭用定时器延时或软件延时进行定时限制的方法。

2.驾驭外部中断技术的基本运用方法。

3.驾驭中断处理程序的编程方法。

三.原理

交通灯的亮灭规律见题目lo

四.编程要点

本题目中断处理程序的应用，最主要是如何爱护进入中断前的状态，使得中断程序执行

完毕后能回到交通灯中断前的状态。要爱护的寄存器，除了累加器ACC、标记寄存器PSN外,

还要留意：（1）主程序中的延时程序和中断处理程序中的延时程序不能混用。其次，主程序

中每执行一步经74LS273的端口输出数据的操作时，应先将所输出的数据保存到一个单元

中。因为进入中断程序后也要执行往74LS273端口输出数据的操作，中断返回时假如没有复

原中断前74LS273端口锁存器的数据，则显示往往出错，回不到中断前的状态。

还要留意一点，主程序中往端口输出数据操作要先架存再输出，例如有如下操作：

MOVA,#OFOH（0）

MOVX@R1,A（1）

MOVSAVE,A（2）

程序假如正好执行到（1）时发生中断，则转入中断程序，假设中断程序返回主程序前

须要执行一句MOVA,SAVE指令，由于主程序中没有执行（2）,故SAVE中的内容事实上是

前一次放入的而不是（0）语句中给出的OFOH,显示出错，将（1）、（2）两句依次颠倒一下

则没有问题。发生中断时两方向的红灯一起亮10秒，然后返回中断前的状态。

五.基本任务

1.利用试验设备正确接线。画出整体原理图。

2.调通使二极管发亮子程序。

3.调通延时子程序或中断服务程序。

4.调通主程序。

5.画出程序流程图

题目3循环彩灯(7,8,9号同学做)

一.要求

由8031内部定时器1按方式1工作，即作为16位定时器运用，每0.1秒钟T1溢出中

断一次。P1口的PL0〜P1.7分别接发光二极管的L1〜L8。要求编写程序模拟一循环彩灯。

彩灯变更花样可自行设计，例程给出的变更花样为：①LI、L2、…L8依次点亮；②LI、L2、…L8

依次熄灭；③LI、L2、…L8全亮、全灭。各时序间隔为0.5秒。让发光二极管按以上规律

循环显不卜去。

—.目的

1.驾驭用定时器延时或软件延时进行定时限制的方法。

2.驾驭外部中断技术的基本运用方法。

3.驾驭中断处理程序的编程方法。

三.原理

1.定时常数的确定

定时器/计数器的输入脉冲周期与机器周期•样，为振荡频率的1/12。本试验中时钟

频率为6.0MHZ,现要采纳中断方法来实现0.5秒延时，要在定时器1中设置一个时间常数,

使其每隔0.1秒产生一次中断，CPU响应中断后将R0中计数值减一，令R0=05H,即可实现

0.5秒延时。

时间常数可按下述方法确定：

机器周期=12♦晶振频率:12/(6X10")=2us

设计数初值为X，则(2e+16-X)X2X10=0.1,可求得X二】5535

化为十六进制则X=3CAFH,故初始值为TH1=3CH,TL1=AFH

2.初始化程序

包括定时器初始化和中断系统初始化，主要是对IP、IE、TCON、TMOI)的相应位进行

正确的设置，并将时间常数送入定时器中。由于只有定时器中断，IP便不必设置。

3.运用电路

5

1

P

试验板连接：P1.0〜P1.7分别接发光二极管L1〜L8即可

四.编程要点

中断服务程序除了要完成计数减一工作外，还要将时间常数重新送入定时器中，为下一

次中断做打算。主程序则用来限制发光二极管按要求依次亮灭。

五.基本任务

1.利用试验设备正确接线。画出整体原理图。

2.调通使二极管发亮子程序。

3.调通延时子程序或中断服务程序。

4.调通主程序。

5.画出程序流程图

题目4键值识别（10,11,12号同学做）

一.要求

利用试验箱上的825EA可编程并行接口芯片和矩阵键盘，编写程序，做到在键盘上每按

一个数字键（0〜F）,用发光二极管将该代码显示出来。

二.目的

1.驾驭8255A编程原理。

2.了解键盘电路的工作原理。

3.驾驭键盘接II电珞的编程方法。

三.原理

1.识别键的闭合，通常采纳行扫描法和行反转法。

行扫描法是使键盘上某一行线为低电平，而其余行接高电平，然后读取列值，如所读列

值中某位为低电平，表明有键按下，否则扫描下一行，直到扫完全部行。

行反转法识别键闭合时，要将行线接一并行口，先让它工作于输出方式，将列线也接到

一个并行口，先让它工作于输入方式，程序使CPU通过输出端口往各行线上全部送低电平,

然后读入列线值，如此时有某键被按下，则必定会使某一列线值为0。然后，程序对两个并

行端口进行方式设置，使行线工作于输入方式，列线工作于输出方式，并将刚才读得的列线

值从列线所接的并行端口输出，再读取行线上的输入值，那么，在闭合键所在的行线上的值

必定为0。这样，当一个键被按下时，必定可以读得一对唯一的行线值和列线值。

2.试验电路

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QQQnlQIU

r-.Jr-T.J.J

试验板连接：将键盘RUO〜RL17接8255A的PBO〜PB7；KA10-KA12接8255A的PAO〜PA2；

PC0-PC7接发光二极管的U〜L8；8255A芯片的片选信号8255CS接CSO。

四.编程要点

1.程序设计时，要学会敏捷地对8255A的各端口进行方式设置。

2.程序设计时，可将各键对应的键值（行线值、列线值）放在一个表中，将要显示的

0〜F字符放在另一个表中，通过查表来确定按下的是哪一个键并正确显示出来。

五.基本任务

1.利用试验设备正确接线。画出整体原理图。

2.设计键值识别程序并调试运行正确（可以运用一种方法）。

3.将键值在LED上显示出来。

4.画出程序流程图。

题目5数码显示(13,14,15号同学做)

一.要求

做成一个电子钟，利用试验箱上的六个数码管显示分、秒，做成一个电子钟。

二.目的

1.进一步驾驭定时器的运用和编程方法。

2.了解七段数码显示数字的原理。

3.驾驭用一个段锁存器，一个位锁存器同时显示多位数字的技术。

三.原理

1.动态显示就是一位一位地轮番点亮显示器的各个位(扫描)。将8031CPU的P1口当

作一个位锁存器运用，74LS273作为段锁存器。

2.利用定时器1定时中断，限制电子钟走时，利用试验箱上的六个数码管显示分、秒,

做成一个电子钟。显示格式为：XX分XX秒

定时时间常数计算方法为：

定时器1工作于方式1,晶振频率为6MHZ,故预置值Tx为：

(2e+16-Tx)x12xl/(6xl0e+6)=0.Is

Tx=15535D=3CAFH,故TH1=3CH,TL1=AFH

3.运用电路

试验板连接：将Pl口的P1.0〜P1.5与数码管的输入LED1〜LED6相连,74LS273的00-07

与LED-A〜LED-Dp相连，片选信号CS273与CS0相连。去掉短路子连接。

四.编程要点

1.编制LED子程序

2.主程序包括初始化和调用显示分和秒程序

3.定时器1中断服务程序

五.基本任务

1.利用试验设备正确接线。画出整体原理图。

2.编制显示程序并调试运行正确。

3.画出程序流程图。

题目6A/D转换（16,17,18号同学做）

一.要求

利用试验台上的ADCC809做A/D转换器，试验箱上的电位器供应模拟电压信号输入，编

制程序，将模拟量转换成数字量，用数码管显示模拟量绻换的结果。

二.目的

1.驾驭A/D转换与单片机的接口方法。

2.了解A/D芯片ADCD809转换性能及编程方法。

3.通过设计了解单片机如何进行数据采集。

三.原理

1.ADC0809读写原理

A/D转换器大致有三类：一是双积分A/D转换器，优点是精度高，抗干扰性好，价格便

宜，但速度慢；二是逐次靠近法A/D转换器，精度、速度、价格适中；三是并行A/D转换器,

速度快，价格也昂贵。

ADC0809属其次类，是八位A/D转换器。每采集一次需lOOus。

ADC0809START端为A/D转换启动信号，ALE端为通道选择地址的锁存信号。试验电路

中将其相连，以便同时锁存通道地址并起先A/D采样转换，故启动A/D转换只需如下两条指

令：MOVDPTR,#PORT

MOVX@DPTR,A

A中为何内容并不重要，这是一次虚拟写。

在中断方式下，A/D转换结束后会自动产生EOC信号，将其与8031CPU板I:的INTO相

连接。在中断处理程序中，运用如下指令即可读取A/D转换的结果：

MOVDPTR,即ORT

MOVXA,@DPTR

2.电路原理

Vee

巾

47NO21方D7

26msb2-1

N1-T020D6

_KKEN2272-2D5

=N2819

仅312-3D4

B1N-218

7N42-4D3

4务B2-3

N2-5

B35-415D2

=KN62-6D1

・^-514

72-7DO

VeeH-617

证XIsb23

47--712VRE

AO

三)625

C0缴24A1

ADD-B23A2

C0O

HADD-C224臀6RD.

VALE

ENABLE工=H~lcso迎

START

CLOCKfoe741

试验板连接:将ADC0809的片选信号CS0809接CSO；电位器的输出信号ANO接0809的ADINO；

EOC接CPU板的INTO.

四.编程要点

学习ADC0809原理（参考教材第8章内容），了解本试验电路原理，数码管显示模拟量

参照题目5。

五.基本任务

1.利用试验设备正确接线。画出整体原理图。

2.编制采集模拟电压信号及显示程序，并调试运行王确。

3.画出程序流程图。

题目7D/A转换(19,20,21号同学做)

一.要求

利用DAC0832,编制程序产生锯齿波、三角波、正弦波。三种波形轮番显示。

二.目的

1.了解D/A转换的基本原理。

2.了解D/A转换芯片0832的性能及编程方法。

3.了解单片机系统中扩展D/A转换的基本方法。

三.原理

1.DAC0832读写原理

D/A转换是把数字量转换成模拟量的变换，从D/A输出的是模拟电压信号。产生锯齿波

和三角波只需由A存放的数字量的增减来限制；要产生正弦波，较简洁的手段是造一张正弦

数字最表。取值范围为一个周期，采样点越多，精度就越高。

在试验板上，输入寄存器占偶地址端口，DAC寄存器占较高的奇地址端口。两个寄存器

均对数据独立进行锁存。因而要把一个数据通过0832输出，要经两次锁存。典型程序段如

下：

MOVDPTR,#PORT

MOVA,#DATA

MOVX©DPTR,A

INCDPTR

MOVX@DPTR,A

其中其次次I/O写是一个虚拟写过程，其目的只是产生一个股信号。启动D/A。

2.正弦波的波形数据如下：

DATAO:DB80H,83H,86H,89H,8DH,9()H.93H,96H

DB99H,9CH,9FH,0A2H,0A5H,0A8H.0ABH,0AEH

DBOBIH,0B4H,0B7H,0BAH,0BCH,0BFH,0C2H,(K：5H

DB0C7H,0CAH,0CCH,0CFH,0D1H,0D4H,0D6H.0D8H

DBODAH,ODDH,ODFH,OE1H,0E3H.0E5H,0E7H,0E9H

DB0EAH,0ECH,0EEH,0EFH,0FIH,0F2H,0F4H,0F5H

DBOF6HOF7HOF8H,0F9H,0FAH,0FBH,0FCH,0FDH

DB0FDH.0FEH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH

DBOFFH,OFFH,OFFH.OFFH,OFFH,OFFH,OFEH.OFDH

DB0FDH,0FCH.0FBH,0FAH,0F9H,0F8H,0F7H,0F6H

DB0F5H,0F4H,0F2H.0F1H,0EFH,0EEH,0ECH,0EAH

DB0E9H,0E7H,0E5H,0E3H,0E1H,0DEH,0DDH,0DAH

DB0D8H.0D6H,0D4H,0D1H,0CFH,0CCH,0CAH,0C7H

DB0C5H,0C2H,0BFH,0BCH,0BAH,0B7H,0B4H,0BlH

DB0AEH,0ABH,0A8H.0A5H,0A2H,9FH,9CH,99H

DB96H,93H,90H,8DH,89H,86H,83H,80H

DB80H,7CH,79H,76H,72H,6FH,6CH,69H

DB66H,63H,60H,5DH,5AH,57H,55H,51H

DB4EH,4cH,48H,45H.43H,4()H,3DH,3AH

DB38H,35H,33H,30H,2EH,2BH,29H,27H

DB25H,22H,20HJEH,1CH,1AH,18H,16H

DB15HJ3HJ1HJ0H,0EH,0DH,0BH,0AH

DB09H,8H,7H,6H,5H,4H,3H,2H

DB02H,1H,0H,0H,0H,0H,0H,0H

DB00H,0H,0H.0H,0H,0H,1H,2H

DB02H,3H,4H,5H,6H,7H,8H,9H

DBOAH,OBH.ODH,OEH.1OHJ1HJ3H,15H

DB16H,18H.1AH』CH,1EH,20H,22H,25H

DB27H,29H,2BH.2EH,30H,33H,35H,38H

DB3AH,3DH,40H,43H,45H,48H.4cH,4EH

DB51H,5IH,55H,57H,5AH,5DH,60H,63H

DB69H.6CH,6FH.72H,76H,79H.7CH,80H

3.电路原理

AO>>2XrefWR1

・I

CSWR2

CS0832

IsbDIOILE

msbDI7

DI6Rfb

DI5Iout2

DI4loutl

DIS

DI2

DI1SQ

乂N

Vref上

试验板连接：将DAC0832的片选CS0832接CSO,输出端OUT接示波器探头；将短路端子DS

的1、2短路。

四.编程要点

学习ADC0809原理（参考教材第8章内容），深化了解本试验电路原理。查阅有关产生

锯齿波、三角波、正弦波。三种波形方法。

五.基本任务

1.利用试验设备正确接线。画出整体原理图。

2.编制采集模拟电压信号及显示程序，并调试运行正确。

3.画出程序流程图。

题目8波形发生器（22,23,24号同学做）

一.要求

编程实现用DAC0832进行数/模转换，依据选择输出正弦波（正弦波的波形数据见题目

7）、三角波、锯齿波、方波，频率可以调整。

二.目的

1.了解D/A转换的基本原理。

2.了解D/A转换芯片C832的性能及编程方法。

3.了解单片机系统中扩展D/A转换的基木方法。

三.原理及手段

见题目7

四.编程要点

学习ADC0809原理（参考教材第8章内容），深化了解本试验电路原理。查阅有关产生

锯齿波、三角波、正弦波、方波四种波形方法。能够实现频率可调整。

五.基本任务

1.利用试验设备正确接线。画出整体原理图。

2.编制采集模拟电压信号及显示程序，并调试运行正确。

3.画出程序流程图。

题目9串行EEPROM读写（25,26,27号同学做）

一.要求

将16位数据写入93C56的28H地址单元，然后从相同的地址单元将数据读入80c31

内部RAM50H、51H并显示。查看

二.目的

1.驾驭80c31单片机外部串行EEPROM扩展的方法。

2.熟识93c56芯片的京口及读写方法。

三.原理

单CS93系列

片CLK串行

机DIEEPROM

DO

93c56与80c31的接口方式如上图所示。CS、CLK、DLDO均接至80c31的I/O

口。当EEPROM芯片为93c46时，ORG为读写方式选择，ORG为高时为16位读写方

式，反之则为8位读写方式。而对93c56,ORG为空脚，读写方式始终为16位。

试验接线:CS接P1.0,CLK接Pl.l,DI接Pl.2,DO接PL3。

四.编程要点

1.自行查阅93C56芯片原理及应用的方法。

2.由于各信号均由软件产生，编程时要留意其时序关系。

五.基本任务

1.利用试验设备正确接线。画出整体原理图。

2.编制程序，并调试运行正确。

3.画出程序流程图

题目10单片机限制电机转速（PWM）（28,29,30号同学做）

一.要求

1.通过ADC0809采样0—5V的电压值（由电位器产生）。

2.依据采样值产生占空比不同的脉冲信号，限制电机转速。

二.目的

1.了解直流电机PWM调速的原理。

2.学习ADC0809的工作原理，驾驭其编程方法。

三.原理及手段

1.所需设备：CPU挂箱（CPU模块8OC31*、接口挂箱、对象挂箱、8位并行A/D、

D/A模块、PWM电机调速模块

2.PWM电机调速模块原理图所示（参考教材A/D、D/A部分及机电传动教材）。

3.试验连线：

（DAD0809模块的A.OUT接ADINO,CS0809选择CS3,CLK接CPU挂箱时钟发生

电路的CLK3。

（2）CPU模块的P1.0接PWM调速模块的PWMIN插孔，并将PWM调速模块的S端

跳线短接。

4.运行自编程序PWM,调整A.ADJ电位器，视察电机转速的变更。

四.编程要点

启动0809：调延时，读0809,高四位送R4,用0FH-高四位送R5（认为FH为高）R4

中是P1.0高的延时次数，R5为P1.0低的延时次数，或者反之。重复上述步骤。

五.基本任务

1.查资料学习直流电机调速原理。

2.利用试验设备正确接线。画出整体原理图。

3.编程调试程序。

4.画出程序流程图

题目118253多路定时/计数器（31,32,33号同学做）

一.要求

将三个定时/计数器分别设为不同的工作方式，对同一输入信号计数，在三个输出端分

别对输入信号进行2分频、4分频、8分频，用示波器视察其波形。设定+、-键确定分频大

小（初值自定）。

二.目的

1.了解8253定时/计数器的的工作原理，驾驭其编程方法。

2.驾驭读取键盘信息的方法。

三.原理及手段

1.所需设备：CPU挂箱、接口挂箱、CPU模块（80C31）、定时器及并行I/O扩展模块

2.8253应用原理图所示。

CS8253接CS2,8253cLK0~8253CLK2接CPU挂箱的CLK2,GATE0-GATE2接

K1（高电平）。

4.自编程序运行，用示波器分别视察0UT1、0UT2、0UT3的波形。变更输入信号的

频率，视察输出信号的变更。

四.编程要点

1.编读键盘子程序，确定分频大小。

2.8253初始化。

3.调用读键盘子程序，存储分频值。

4.依据分频值设定计数器0,计数器1,计数器2初值。

5.等待。

五.基本任务

1.学习8253定时器工作原理。

2.依据试验设备正确连接键盘和8253,画出整体原理图。

3.调通读键盘子程序，

4.调通主程序。

5.画出程序流程图。

题目12三相步进电机限制（34,35,36,37号同学做）

一.要求

1.连接两个键表示电机正反转。再连接两个键表示电机转动的步数（初值自定）C

2.连接一个LED显示正反转的状态。E表示正转，F表示反转。

3.接收从键盘传来的步数及方向信息，驱动步进电机按相应的方向前进相应的步数。

二.目的

1.驾驭步进电机的工作原理和限制方法。

2.驾驭读取键盘信息的方法。

三.原理及手段

I.硬件资源：本试验设备由45BC340c型步进电机及其驱动电路组成。

2.步进电机原理：

一般电动机都是连续旋转，而步进电动却是一步一步转动的，故叫步进电动机。每输入

一个脉冲信号，该电动机就转过肯定的角度（有的步进电动机可以干脆输出线位移，称为直

线电动机）。因此步进电动机是一种把脉冲变为角度位移（或直线位移）的执行元件。

步进电动机的转子为多极分布，定子上嵌有多相星形连接的限制绕组，由特地电源输入

电脉冲信号，每输入一个脓冲信号，步进电动机的转子就前进一步。由于输入的是脉冲信号,

输出的角位移是断续的，所以乂称为脉冲电动机。

随着数字限制系统的发展，步进电动机的应用将渐渐扩大。

步进电动机的种类许多，按结构可分为反应式和激励式两种；按相数分则可分为单相、

两相和多相三种。

反应式步进电动机的结构示意图

图7是反应式步进电动机结构示意图，它的定子具有匀称分布的六个磁极，磁极上绕有

绕组。两个相对的磁极组成一组，联法如图所示。

模块中用到的45BC340型步进电机为三相反应式步进电机，下面介绍它单三拍、六拍及

双三拍通电方式的基本原理。

1）单三拍通电方式的基本原理

设A相首先通电（B、C两相不通电），产生A-A'粕线方向的磁通，并通过转子形成闭

合回路。这时A、A，极就成为电磁铁的N、S极。在磁场的作用下，转子总是力图转到磁阻

最小的位置，也就是要转到转子的齿对齐A、A，极的位置（图8a）；接着B相通电（A、C

两相不通电），转了便顺时针方向转过3（）。，它的齿和C、C'极对齐（图8c）。不难理解,

当脉冲信号-一个一个发来时，假如按A-C-B-A-*…的依次通电，则电机转子便逆时针方

向转动。这种通电方式称为单三拍方式。

(a)A相通电(b)B相通电(c)C相通电

单三拍通电方式时转子的位置

2)六拍通电方式的基本原理

设A相首先通电，转子齿与定子A、对齐(图9a)。然后在A相接着通电的状况下

接通B相。这时定子B、B，极对转子齿2、4产生磁拉力，使转子顺时针方向转动，但是A、

A'极接着拉住齿1、3,因此，转子转到两个磁拉力平衡为止。这时转子的位置如图3b所

示，即转子从图(a)位置H依时针转过了15。。接着A相断电，B相接着通电。这时转子齿2、

4和定子B、B'极对齐(图9c),转子从图(b)的位置又转过了15°。其位置如图9d所示。

这样，假如按A>A>B-B»B、C»C»C、AM…的依次轮番通电，则转子便顺时针方向一

步一步地转动，步距角1E°。电流换接六次，磁场旋转一周，转子前进了一个齿距角，假

如按A-A、C-*C~C、B-B-B、A~A…的依次通电，则电机转子逆时针方向转动。这种通

电方式称为六拍方式。

a.A相通电b.A、B相通电c.B相通电d.B、C相通电

六拍通电时转子位置

3）双三拍通电方式的基本原理

假如每次都是两相通电，即按A、B-B、C-C、A-A、…的依次通电，则称为双三拍

方式，从图3b,和图3d可见，步距角也是30°。因此，采纳单三拍和双三拍方式时转子走

三步前进了一个齿距角，每走一步前进了三分之一齿距角；采纳六拍方式时，转子走六步前

进了一个齿距角，每走一步前进了六分之一齿距角。因此步距角0可用下式计算：

0=360°/ZrXm

式中Zr是转子齿数；m是运行拍数。

一般步进电动机最常见的步距角是3。或1.5。。由上式可知，转子上不只4个齿（齿

距角90°）,45BC340c有40个齿（齿距角为9°）.为了使转子齿与定子齿对齐，两者的

齿宽和齿距必需相等。因此，定子上除了6个极以外，在每个极面上还有5个和转子齿一样

的小齿。步进电动机的结构图如图1（）所示。

三相反应式步进电动机的结构图

由上面介绍可知，步进电动机具有结构简洁、维护便利、精确度高、起动灵敏、停车精

确等性能。此外，步进电动机的转速确定于电脉冲频率，并与频率同步。

4）驱动电路

本模块采纳星型接发，三相绕阻的公共端接+12V,另三端限制信号先经74HC04反相

后驱动NPN三极管2N2222A,由三极管输出驱动步进电机，原理如图11所示：

三相步近电机驱动电路

3.连线CS03273006AOI<->B02<_>C。

四.编程要点

1.编制读键盘子程序。

2.编制LED显示了程序。

3.编制驱动三相步进电机转动子程序。

可参考下列流程图：

初始化

正转一步反转一步

I步数.一I

]___

五.基本任务

1.学习驾驭三相步进电机工作原理

2.调通读键盘子程序。

3.调通LED显示子程序。

4.调通限制三相步进电机转动程序。

5.利用试验设备正确接线。画出整体原理图。

6.画出程序流程图。

第三部分常用芯片引脚图

一、单片机类

1、MCS-51

芯片介绍:MCS-5I系列单片机是美国Intel公司开发的8位单片机，又可以分为多个子系歹h

MCS-51系列单片机共有40条引脚，包括32

P1.0—140—Ver条I/O接口引脚、4条限制引脚、2条电源引

Pl.1—239—PO.O/AD

PI2—33R—PO1/AH脚、2条时钟引脚。

P1.3—437—PO.2/AB

PI.4—536一PO.3/AD引脚说明：

P1.5—35—PO.4/AD

P1.6—803134——PO.5/ADP0.0〜P0.7：P0□8位口线，第一功能作为

p|78JJiPvA.V/nV通用I/O接口，其次功能作为存储器扩展时

KST—9805132—PO.7/AB

RXD/P3.0—1031一FX/M的地址/数据复用口。

TXD/P3,1—11875130—ALE/PROG

iNTO..P3.2—1229—FSENP1.0-P1.7：P1口8位口线，通用I/O接口

fNTl/P3.3—1328——P2.7仆5

T0/P3.4—1437—P2.6/M无其次功能。

T1/P3.5—1526—P2.5/A3〜：口位口线，第一功能作为

WR/P3.6—1625——P2.4/A2P2.0P2.7P28

>/P3.7—1724—P2.3/A1通用I/O接II,其次功能作为存储器扩展时

XTAL2—1823—P2.2/Ao

XTAL1-1922—112.1/A传送高8位地址。

Vss—2021——P2.0/m

P3.0〜P3.7：P3口8位口线，第一功能作为

通用I/O接口，其次功能作为为单片机的限

制信号。

ALE/PROG：地址锁存允许/编程脉冲输入信号线（输出信号）

PSEN：片外程序存储器开发信号引脚（输出信号）

EA/Vpp：片外程序存储器运用信号引脚/编程电源输入引脚

RST/VPD：复位/备用电源引脚

2、MCS-96

芯片介绍：MCS-96系列单片机是美国In©公司继MCS-51系列单片机之后推出的16位单

片机系列。它含有比较丰富的软、硬件资源，适

1

RXD/P2,1-12-RESET

TXD/P2.0-23-EXTINT/H.2用「要求较高的实时限制场合,它分为48引脚和

HS1.0—48

3447-Vpd68引脚两种,以48引脚居多。

HSI.1-4546-VREF

HSI.2fHS0.4-5645-ANGND

HSI.3/HSO.5—6744_ACH4/P04

H9D.0—7843-ACH5/P05引脚说明:

HS0.1—42-ACH7/P07

8941

HS0.2—90-ACH6/PQ5

A140

HS0.3—110139--ES

Vss一1*1238—Vee

*1RXD/P2.ITXD/P2.0：串行数据传出分发送和接受

Vpp一112337-Vss

136

PWM/P2,5—1134-XTAU引脚，同时也作为P2口的两条口线

114535

WRL/WR—134-XTAL2

N.C—1A56-ALE/ADV

*133

READY-116732-RD

A15T4.7—1i731-AE0/P3.0〜：高速输入器的输入端

*18HS1.0HS1.3

A14P46—18930-AD1/P3.1

A1

Al3^4.5—19029-AD2/P3.2

228

A12T4.4—201-AEB/P3.3

227〜：高速输出器的输出端（有两个和

A1VP4.3—221226-AD4/P3.4HS0.0HS0.5

AK/P4.2—222325-AD5/P3.5

AS/P4.1—2734-AD6/P36HS1共用）

AfiT4.0—2U4-AD7/P3.7

MCS96系列Vcc：主电源引脚（+5V）

Vss：数字电路地引脚（0V）

Vpd：内部RAM备用电源引脚（+5V）

VREF：A/D转换器基准电源引脚(+5V)

AGND：A/D转换器参考地引脚

XTAL1、XTAL2：内部振荡器反相器输入、输出端，常外接晶振。

CLKOUT：内部时钟发生器的输出引脚，供应频率位晶茶频率的1/3的脉冲供外部运用.

PWM/P2.5:脉宽调制信号输出端/P2口的一位口线

WR：写信号

N.C：未用

READY：片外存储器就绪信号

A8/P4.0〜A15/P4.7：高8位地址线/P4门口线

RST：复位引脚

EXTINT/P2.2：外部中断/P2口口线

ACH4/P0.4〜ACH7/P0.7：A/D转换器通道4〜7/P0口高4位

EA；左处程序存储器运用信号

”日忘：地址锁存允许信号/地址有效

RD：读信号

AD0/P3.0〜AD7/P3.7：地址低8位、数据/P3口8位口线。

二、可编程接口芯片

1、8155

芯片介绍：8155内部带有256字节的静态RAM,两个可编程的8位并行I/O口PA、PB口

一个可编程6位并行并行I/O口PC口，一个可编程

PCs—140一Voc

PQ—239—PCz的14位减法计数器TC,其引脚说明如下：

TIMERIH—338—PCi

RESET—437—PC6AD0-AD7：8位地址/数据线

PCs—536—PB?IOA?：IO和RAM选择限制线，高电平选择10口

TIMEROUT—635—PB6

10/M—734—PBsCE：片选信号输入线，低电平有效

CE—833—PR

RD—932—PBsALE：地址允许锁存值号线」当其为负跳变时把

而一1031—PB2

ALE—1130—PBiADO〜AD7的地址以及CE、IO/M的状态锁

ADo1229PBo

ADi—1328—PAT_入片内锁存器

AD2-----1427-PM

AD3-----1526—PAsRD：读选通信号输入线，低电平有效

ADi—1625—PAi：写选通信号输入线，低电平有效

AD3-----1724—PAsWR

心一1823PA2TI：计数器的计数脉冲输入线

AD7—1922—PAi

Vss—2021一PAoTO：计数器的输出信号线

8155

RES