畢業(yè)設計----單片機的步進電機控制器的設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　第一章、引 言2</p><p>　　第2章　步進電機概述3</p><p>　　2.1　步進電機的分類3</p><p>　　2.2　步進電機的工作原理

2、4</p><p>　　2.3 步進電機的工作特點7</p><p>　　第3章　系統(tǒng)的硬件設計9</p><p>　　3.1　系統(tǒng)設計方案9</p><p>　　3.2　單片機最小系統(tǒng)10</p><p>　　3.3　串口通信模塊17</p><p>　　3.4　數(shù)碼管顯示電路設

3、計18</p><p>　　3.5　電機驅動模塊設計20</p><p>　　3.6　驅動電流檢測模塊設計22</p><p>　　第4章　系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)29</p><p>　　4.1　系統(tǒng)軟件主流程圖29</p><p>　　4.2　系統(tǒng)初始化流程圖30</p><p>　　4.

4、3　按鍵子程序30</p><p><b>　　結 論37</b></p><p><b>　　參考文獻 38</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　介紹了步進電動機的發(fā)展史,及國內的現(xiàn)狀和步進電動機未來的應用前景。并且闡述了步進電動機

5、轉速、角度、轉矩的控制原理。本文闡述了一種步進電機控制器的設計方案，并繪制了原理圖和PCB板圖，撰寫了程序源代碼。實現(xiàn)了對步進電動機轉速、角度的控制，并完成了實物的制作。這期間主要使用protel99se軟件繪制原理圖和制板，使用proteus7.1軟件進行程序代碼的仿真和功能的理論驗證。最后通過硬件的調試驗證程序代碼的實際功能，完成對控制器的設計。</p><p>　　關鍵詞：步進電動機；控制器。</p&

6、gt;<p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Introduction step enter electric motor of development history, and local present condition and step enter electric motor future of application foreground.

7、And elaborated a step to enter electric motor to turn soon, angle, turn Ju of control principle.This text elaborated a kind of step enter electrical engineering controller of design project, and drew principle diagram an

8、d PCB plank diagram, composed a procedure source a code.Realization to step enter the electric motor turn soon, angle of contr</p><p><b>　　Key words</b></p><p>　　Stepper Motor; Contr

9、oller. </p><p><b>　　第一章、引 言</b></p><p>　　1.1步進電機發(fā)展史</p><p>　　步進電機又稱電動機或階躍電動機，國外一般稱為 Step motor或Stepping motor 等。步進電機的機理是基于最基本的電磁鐵作用，其原始模型起源于1830年至1860年間。1870年前后開始以控制為目

10、的的嘗試，應用于氬弧燈的電極輸送機構中。這被認為是最初的步進電動。此后，在電話自動交換機中廣泛使用了步進電動機。不久又在缺乏交流電源的船舶和飛機等獨立系統(tǒng)中廣泛使用。</p><p>　　20世紀60年代后期，隨著永磁性材料的發(fā)展，各種實用性步進電動機應運而生，而半導體技術的發(fā)展則推進了步進電動機在眾多領域的應用。在近30年間，步進電動機迅速地發(fā)展并成熟起來。從發(fā)展趨向來講，步進電動機已經(jīng)能與直流電動機、異步電動

11、機，以及同步電動機并列，從而成為電動機的一種基本類型。</p><p>　　1.2我國步進電機發(fā)展</p><p>　　我國步進電動機的研究及制造起始于本世紀50年代后期。從50年代后期到60年代后期，主要是高等院校和科研機構為研究一些裝置而使用或開發(fā)少量產(chǎn)品。這些產(chǎn)品以多段結構三相反應式步進電動機為主。70年代初期，步進電動機的生產(chǎn)和研究有所突破。除反映在驅動器設計方面的長足進步外，對反

12、應式步進電動機本體的設計研究發(fā)展到一個較高水平。70年代中期至80年代中期為成品發(fā)展階段，新品種高性能電動機不斷被開發(fā)。自80年代中期以來，由于對步進電動機精確模型做了大量研究工作，各種混合式步進電動機及驅動器作為產(chǎn)品廣泛利用。</p><p>　　1．3步進電機的應用前景</p><p>　　目前，隨著電子技術、控制技術以及電動機本體的發(fā)展和變化，傳統(tǒng)電機分類間的界面越來越模糊。步進電機

13、必然會成為機電一體化元件組件的必然趨勢。由于步進電機具有控制方便、體積小等特點，所以在數(shù)控系統(tǒng)、自動生產(chǎn)線、自動化儀表、繪圖機和計算機外圍設備中得到廣泛應用。微電子學的迅速發(fā)展和微型計算機的普及與應用，為步進電動機的應用開辟了廣闊前景，使得以往用硬件電路構成的龐大復雜的控制器得以用軟件實現(xiàn)，既降低了硬件成本又提高了控制的靈活性，可靠性及多功能性。市場上有很多現(xiàn)成的步進電機控制機構，但價格都偏高。應用SGS公司推出的L297和L298兩芯

14、片可方便的組成步進電機驅動器，并結合Atmega16L單片機可以構成很好的步進電機控制系統(tǒng)。 </p><p>　　第2章　步進電機概述</p><p>　　2.1　步進電機的分類</p><p>　　步進電動機的種類很多，從廣義上講，步進電機的類型分為機械式、電磁式和組合式三大類型。按結

15、構特點電磁式步進電機可分為反應式(VR)、永磁式(PM)和混合式(HB)三大類；按相數(shù)分則可分為單相、兩相和多相三種。目前使用最為廣泛的為反應式和混合式步進電機[7]。</p><p>　　(1)反應式步進電機(Variable Reluctance，簡稱VR)反應式步進電機的轉子是由軟磁材料制成的，轉子中沒有繞組。它的結構簡單，成本低，步距角可以做得很小，但動態(tài)性能較差。反應式步進電機有單段式和多段式兩種類型

16、；</p><p>　　(2)永磁式步進電機(Permanent Magnet，簡稱PM)永磁式步進電機的轉子是用永磁材料制成的，轉子本身就是一個磁源。轉子的極數(shù)和定子的極數(shù)相同，所以一般步距角比較大。它輸出轉矩大，動態(tài)性能好，消耗功率小(相比反應式)，但啟動運行頻率較低，還需要正負脈沖供電；</p><p>　　(3)混合式步進電機(Hybrid，簡稱HB)混合式步進電機綜合了反應式和永

17、 磁式兩者的優(yōu)點?；旌鲜脚c傳統(tǒng)的反應式相比，結構上轉子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能，因此該電機效率高，電流小，發(fā)熱低。因永磁體的存在，該電機具有較強的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運轉過程中比較平穩(wěn)、噪聲低、低頻振動小。這種電動機最初是作為一種低速驅動用的交流同步機設計的，后來發(fā)現(xiàn)如果各相繞組通以脈沖電流，這種電動機也能做步進增量運動。由于能夠開環(huán)運行以及控制系統(tǒng)比較

18、簡單，因此這種電機在工業(yè)領域中得到廣泛應用。由于本設計的設計目的更注重整個系統(tǒng)的有機結合，所以只采用反應式步進電機[7]。</p><p>　　2.2　步進電機的工作原理 </p><p>　　2.2.1　結構及基本原理</p><p>　　步進電機在結構上也是由定子和轉子組成，可以對旋轉角度和轉動速度進行高精度控制。當電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場，該

19、矢量場會帶動轉子旋轉一角度，使得轉子的一對磁極磁場方向與定子的磁場方向一著該磁場旋轉一個角度。因此，控制電機轉子旋轉實際上就是以一定的規(guī)律控制定子繞組的電流來產(chǎn)生旋轉的磁場。每來一個脈沖電壓，轉子就旋轉一個步距角，稱為一步。根據(jù)電壓脈沖的分配方式，步進電機各相繞組的電流輪流切換，在供給連續(xù)脈沖時，就能一步一步地連續(xù)轉動，從而使電機旋轉。電機將電能轉換成機械能，步進電機將電脈沖轉換成特定的旋轉運動。每個脈沖所產(chǎn)生的運動是精確的，并可重復，

20、這就是步進電機為什么在定位應用中如此有效的原因。</p><p>　　通過電磁感應定律我們很容易知道激勵一個線圈繞組將產(chǎn)生一個電磁場，分為北極和南極，見圖2.1所示。定子產(chǎn)生的磁場使轉子轉動到與定子磁場對直。通過改變定子線圈的通電順序可使電機轉子產(chǎn)生連續(xù)的旋轉運動。</p><p>　　圖2.1　 激勵線圈產(chǎn)生電磁場</p><p>　　2.2.2　兩相電機的步進順

21、序</p><p>　　1、兩相電機的單相通電步進順序</p><p>　　在圖2.2中我們很清晰的展示了在單相通電時一個兩相步進電機的典型的步進順序。在第1步中，兩相定子的A相通電，因異性相吸，其磁場將轉子固定在圖示位置。當A相關閉、B相通電時，轉子順時針旋轉90°。在第3步中，B相關閉、A相通電，但極性與第1步相反，這促使轉子再次旋轉90°。在第4步中，A相關閉、B

22、相通電，極性與第2步相反。重復該順序促使轉子按90°的步距角順時針旋轉[8] [9]。</p><p>　　圖2.2　兩相電機的單相通電步進順序</p><p>　　2、兩相電機的雙相通電步進順序</p><p>　　圖2.2中顯示的步進順序稱為“單相激勵”步進。更常用的步進方法是“雙相激勵”，其中電機的兩相一直通電。但是，一次只能轉換一相的極性，見圖2.

23、3所示。在第1步中，兩相定子的A相和B相同時通電，因異性相吸，再加上力的相互作用關系，其磁場將轉子固定在圖示step1位置。在第2步中，兩相定子的A相關閉，而B和a相（此時的a相通電極性與第1步A相反）同時通電，因異性相吸，再加上力的相互作用關系，其磁場將轉子固定在圖示step2位置。在第3步中，兩相定子的a相和b相同時通電，因異性相吸，再加上力的相互作用關系，其磁場將轉子固定在圖示step3位置。在第4步中，兩相定子的b相和A相同時通

24、電，因異性相吸，再加上力的相互作用關系，其磁場將轉子固定在圖示step4位置。按照這樣的通電方式電機就轉過了一周[8] [9]。</p><p>　　兩相步進時，轉子與定子兩相之間的軸線處對直。由于兩相一直通電，本方法比“單相通電”步進多提供了41.1%的力矩，但輸入功率卻為2倍。</p><p>　　圖2.3　兩相電機的雙相通電步進順序</p><p>　　3、步

25、進電機的半步工作方式</p><p>　　電機也可在轉換相位之間插入一個關閉狀態(tài)而走“半步”。這將步進電機的整個步距角一分為二。例如，一個90°的步進電機將每半步移動45°，見圖2.4。但是，與“兩相通電”相比，半步進通常導致15%～30%的力矩損失（取決于步進速率）。在每交換半步的過程中，由于其中一個繞組沒有通電，所以作用在轉子上的電磁力要小，造成了力矩的凈損失。</p>&l

26、t;p>　　從原理圖我們很容易看到半步工作方式其實就是將兩相電機的單相通電工作方式和兩相電機的雙相通電工作方式相互結合起來。</p><p>　　兩相步進電機的工作模式有兩相四拍和兩相八拍等兩種，其中我們在圖2.2和圖2.3中展示的都叫做兩相四拍工作模式，而下面的2.4圖展示的就是兩相八拍工作模式[8] [9]。</p><p>　　圖2.4　兩相電機的半步步進順序</p>

27、;<p>　　2.3 步進電機的工作特點</p><p>　　本設計選用了型號為42BYG型的感應子式步進電機，它與傳統(tǒng)的反應式步進電機相比結構上轉子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能，因此該電機效率高，電流小，發(fā)熱低。因永磁體的存在，該電機具有較強的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運轉過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動小。就目前步進電機

28、的應用情況來說，步進電機的自身特點具體歸納起來有[１０]：</p><p>　　(1) 電機必須加驅動才可以運轉，驅動信號必須為脈沖信號，沒有脈沖的時候步進電機靜止，如果加入適當?shù)拿}沖信號，步進電機就會以一定的角度（稱為步角）轉動。轉動的速度和脈沖的頻率成正比。</p><p>　　(2) 步進電機具有瞬間啟動和急速停止的優(yōu)越特性。</p><p>　　(3) 改變

29、驅動器輸入脈沖的順序，可以方便的改變電機的轉動方向。</p><p>　　(4) 位移與輸入脈沖信號數(shù)相對應，步距誤差不長期積累，可以組成結構較為簡單而又具有一定精度的開環(huán)控制系統(tǒng)，也可以要求更高精度時組成 閉環(huán)控制系。</p><p>　　(5) 電機停止轉動的時候具有自鎖功能。</p><p>　　(6) 步距角選擇范圍大，可在幾十角分至180度大范圍內選擇。在

30、小步距情況下，通?？梢栽谠降退傧乱愿咿D矩運行，因而可以不經(jīng)減速器直接驅動負載工作。</p><p>　　(7) 步進電機不能使用普通的交流電源驅動。</p><p>　　(8) 一般步進電機的精度是步進角的3%~5%，且步距誤差不會長期積累。</p><p>　　(9) 步進電機的力矩會隨轉速的升高而下降：當步進電機轉動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻

31、率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。</p><p>　　(10) 步進電機低速時可以正常運轉,但若高于一定頻率就無法啟動,并伴有嘯叫聲.步進電機有一個技術參數(shù)：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉動，脈沖頻率應該有

32、加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉速從低速升到高速）。</p><p>　　第3章　系統(tǒng)的硬件設計</p><p>　　3.1　系統(tǒng)設計方案 </p><p>　　3.1.1　系統(tǒng)的方案簡述與設計要求</p><p>　　本設計采用單片機AT89S51來作為整個步進電機控制系統(tǒng)的運動控制核心部件，采用了電機驅動

33、芯片L298及其外圍電路構成了整個系統(tǒng)的驅動部分，再加上作為執(zhí)行部件的步進電機來構成了一個基本的步進電機控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的具體功能和要求如下：</p><p>　　1.單片機最小系統(tǒng)板的設計；</p><p>　　2.設計兼有兩相兩拍和兩相四拍的脈沖分配器;</p><p>　　3.實現(xiàn)步進電機的啟停、正轉、反轉控制；</p><p>　　4.

34、驅動電路可提供電壓為12V，電流為0.3A的驅動信號;</p><p>　　5.能實現(xiàn)步進電機的轉速調節(jié)，最低轉速為25轉/分，最高轉速為100轉/分；</p><p>　　6.步進電機的轉速由數(shù)碼管顯示；</p><p>　　7.鍵盤掃描電路的設計</p><p>　　3.1.2　 系統(tǒng)的組成及其對應功能簡述</p><

35、p>　　整個系統(tǒng)的組成包括單片機最小系統(tǒng)，電機驅動模塊，串口下載模塊，數(shù)碼管顯示模塊，電機驅動電流檢測模塊，獨立按鍵等模塊組成。具體框圖如圖3.1所示：</p><p>　　圖3.1　系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　單片機最小系統(tǒng)作為整個系統(tǒng)的控制核心，它主要負責產(chǎn)生控制步進電機轉動的脈沖，通過單片機的軟件編程代替環(huán)形脈沖分配器輸出控制步進電機的脈沖信號，步進電機轉動的角度大小與單

36、片機輸出的脈沖數(shù)成正比步進電機轉動的速度與輸出的脈沖頻率成正比，而步進電機轉動的的方向與輸出的脈沖順序有關。同時單片機系統(tǒng)還負責處理來自電機驅動電流檢測模塊檢測到的電流值。與此同時，單片機將會把電機轉速，電機的轉動方向，以及電流檢測模塊檢測到的電機驅動的電流通過數(shù)碼管顯示出來。</p><p>　　電機驅動模塊負責將單片機發(fā)給步進電機的信號功率放大，從而驅動電機工作。</p><p>　　

37、串口下載模塊主要是負責實行計算機和單片機之間的通信，將在計算機里面編寫好的程序下載到單片機芯片當中。</p><p>　　數(shù)碼管顯示模塊就主要是顯示電機轉速，電機轉向，和通過電機的電流等系統(tǒng)的實時信息。</p><p>　　電機驅動電流檢測模塊主要是檢測通過電機驅動芯片的電流，然后通過運放將檢測到的信號放大，最后將放大后的信號通過模數(shù)轉換芯片ADC0804處理后送給單片機。</p&g

38、t;<p>　　獨立按鍵作為一個外部中斷源，和單片機端口連接，通過它設置了電機的正轉，反轉，加速，減速，顯示電機電流等功能。采用了中斷和查詢相結合的方法來調用中斷服務程序，完成了對步進電機的最佳的及時的控制。</p><p>　　本節(jié)主要是在第一章和第二章的基礎上引出了本論文將要采用的設計方案，并詳細的清楚的一條條列出了設計要實現(xiàn)的基本設計要求。然后是基于我的設計方案，比較簡單的但有條理的描述了系統(tǒng)

39、的各個部分的組成以及其對應的基本功能。通過這一章的內容，我們能對本設計有一個簡單的總體的把握，既是能清楚的知道本題目的設計內容，設計方法，以及最終的預期目標。</p><p>　　3.2　單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　3.2.1　AT89S51簡介</p><p>　　AT89S51是美國ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內含4kbyt

40、es 的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲器,器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲器既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，功能強大。</p><p><b>　　1、主要性能參數(shù)</b></p><p>　　·與MCS-51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容

41、</p><p>　　·4k 字節(jié)在系統(tǒng)編程（ISP）Flash 閃速存儲器 </p><p>　　·1000 次擦寫周期 </p><p>　　·5.0－5.5V 的工作電壓范圍 </p><p>　　·全靜態(tài)工作模式：0Hz－50MHz </p><p><b>　

42、　·三級程序加密鎖 </b></p><p>　　·128×8 字節(jié)內部RAM </p><p>　　·32 個可編程I／O口線 </p><p>　　·2 個16 位定時／計數(shù)器 </p><p><b>　　·6 個中斷源 </b></p&

43、gt;<p>　　·全雙工串行UART 通道 </p><p>　　·低功耗空閑和掉電模式 </p><p>　　·中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng) </p><p>　　·看門狗（WDT）及雙數(shù)據(jù)指針 </p><p>　　·掉電標識和快速編程特性 </p><p&g

44、t;　　·靈活的在系統(tǒng)編程（ISP 字節(jié)或頁寫模式）</p><p><b>　　2、功能特性概述</b></p><p>　　AT89S51 提供以下標準功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲器，128 字節(jié)內部RAM，32 個I ／O 口線，看門狗（WDT），兩個數(shù)據(jù)指針，兩個16 位定時／計數(shù)器，一個5 向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩

45、器及時鐘電路。同時，AT89S51 可降至0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU 的工作，但允許RAM，定時／計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。</p><p><b>　　3、引腳功能說明</b></p><p>　　圖3.2　 AT89S5

46、1</p><p>　　該設計使用到的單片機芯片對應管腳名稱位置等如圖3.2的引腳功能圖詳細說明。</p><p><b>　　·VCC：電源電壓</b></p><p><b>　　·GND：地</b></p><p>　　·P0 口：P 0口是一組8位漏極開路型雙向

47、I／0口，也即地址／數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位能驅動8 個TTL邏輯門電路，對端口寫“l(fā)”可作為高阻抗輸入端用。在和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。在F1ash 編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低8 位）。</p><p>　　·P1 口：Pl 是一個帶內部上拉電阻的8 位雙向

48、I ／O 口，Pl 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4 個TTL邏輯門電路。對端口寫“l(fā)”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 （IIL ）。</p><p>　　·P2 口：P2 是一個帶內部上拉電阻的8 位雙向I ／O 口，P2 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1

49、”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 （IIL ）。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR 指令）時，P2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX@Ri 指令）時，P2 口線上的內容 （也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū) P2 寄存器的內容），在整個訪問期間不改變。Flas

50、h 編程或校驗時，P2 亦接收高位地址和其它控制信號。</p><p>　　· P3 口：P3 口是一組帶有內部上拉電阻的8 位雙向I ／O口。P3口輸出緩沖級可驅動 （吸收或輸出電流）4 個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“l(fā)”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流 （IIL ）。P3口除了作為一般的I ／O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下

51、表所示： P3 口還接收一些用于Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。具體功能如表3.1所示</p><p>　　表3.1　P3口的引腳及功能</p><p>　　·RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。WDT 溢出將使該引腳輸出高電平，設置SFR AUXR 的DISRT0 位（地址8EH）可打開或關閉該功能。DIS

52、RT0 位缺 為RESET 輸出高電平打開狀態(tài)。</p><p>　　·ALE ／PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1 ／6 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE 脈沖。對F1ash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編

53、程脈沖 （PROG）。如 必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。該位置位后，只一條M0VX 和M0VC 指令ALE 才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE 無效。</p><p>　　·PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89S51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期

54、兩次PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的PSEN信號。</p><p>　　·EA ／VPP：外部訪問允許。欲使CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H－FFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被編程，復位時內部會鎖存EA 端狀態(tài)。</p><p>　　如EA 端為高電平（接Vcc 端），CP

55、U則執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。</p><p>　　F1ash 存儲器編程時，該引腳加上+12V 的編程電壓Vpp 。 </p><p>　　·XTALl：振蕩器反相放大器及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p>　　·XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　　·存儲器結構 ：MCS-51

56、單片機內核采用程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器空間分開的結構，均具64KB外部程序和數(shù)據(jù)的尋址空間。 </p><p>　　·程序存儲器 ：如果EA引腳接地（GND），全部程序均執(zhí)行外部存儲器。在AT89S51，假如EA 接至Vcc（電源+），程序首先執(zhí)行地址從0000H－0FFFH （4KB）內部程序存儲器，再執(zhí)行地址為1000H－FFFFH （60KB）的外部程序存儲器。</p><p&g

57、t;　　·數(shù)據(jù)存儲器：AT89S51的具128字節(jié)的內部RAM，這128字節(jié)可利用直接或間接尋址方式訪問，堆棧操作可利用間接尋址方式進行，128字節(jié)均可設置為堆棧區(qū)空間。</p><p>　　4、晶體振蕩器特性 </p><p>　　AT89S51一個用于構成內部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1 和XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外

58、石英晶體或陶瓷諧振器一起構成自激振蕩器。</p><p>　　外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容Cl、C2 接在放大器的反饋回路 構成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容Cl、C2 雖然沒 十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30pF±10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pF ±10pF。</

59、p><p>　　用戶也可以采用外部時鐘。這種情況下，外部時鐘脈沖接到XTAL1端，即內部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。</p><p>　　由于外部時鐘信號是通過一個2分頻觸發(fā)器后作為內部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應符合產(chǎn)品技術條件的要求。</p><p>　　5、Flash 閃速存儲器的并行編

60、程</p><p>　　AT89s51單片機內部4k字節(jié)的可快速編程的Flash存儲陣列。編程方法可通過傳統(tǒng)的EPROM編程器使用高電壓（+12V）和協(xié)調的控制信號進行編程。</p><p>　　AT89S51的代碼是逐一字節(jié)進行編程的。 </p><p><b>　　編程方法：</b></p><p>　　編程前，須設

61、置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號，AT89S51 編程方法如下： </p><p>　　1．在地址線上加上要編程單元的地址信號。</p><p>　　2．在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。</p><p>　　3．激活相應的控制信號。</p><p>　　4．將EA ／Vpp 端加上+12V 編程電壓。</p><p>　　5．

62、每對Flash 存儲陣列寫入一個字節(jié)或每寫入一個程序加密位，加上一個ALE ／PROG編程脈沖。每個字節(jié)寫入周期是自身定時的，大多數(shù)約為50us。改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，重復1－5 步驟，直到全部文件編程結束。</p><p>　　3.2.2　單片機最小系統(tǒng)設計</p><p>　　采用AT89S51單片機構成了控制系統(tǒng)的核心，其基本模塊就主要包括復位電路和晶體震蕩電路。在本設計當

63、中，單片機的P 0口、P 1口、P 2口、P 3口全部參與系統(tǒng)工作，單片機最小系統(tǒng)的接線如圖3.3所示：</p><p>　　圖3.3　單片機最小系統(tǒng)圖</p><p>　　3.2.3　單片機端口分配及功能</p><p>　　1、其中P 0口用于控制數(shù)碼管的具體顯示功能，既是數(shù)碼管的段選。</p><p>　　2、P 1口主要用于控制電機驅

64、動芯片L298的工作，以及ADC0804芯片的編程的讀寫控制。</p><p>　　3、P 2口主要用于控制數(shù)碼管的公共端，既是數(shù)碼管的位選。與此同時還處理鍵盤掃描電路的。</p><p>　　4、P 3口主要用于負責處理ADC0804的模數(shù)轉化芯片的工作。</p><p>　　3.3　串口通信模塊</p><p>　　本設計采用串口通信，來

65、實現(xiàn)計算機與單片機的通信。其具體的電路圖如圖3.4所示。</p><p>　　圖3.4　串口通信模塊</p><p>　　3.4　數(shù)碼管顯示電路設計</p><p>　　本設計的顯示部分可以用液晶顯示的方案可供選擇，液晶顯示和數(shù)碼管顯示的區(qū)別主要體現(xiàn)在以下幾個方面：數(shù)碼管顯示內容單一，而液晶顯示器顯示內容豐富，因為液晶一般都是七段八字的只能顯示單一的內容，而液晶顯示

66、的內容就很豐富；數(shù)碼管還比液晶顯示耗電，而且使用液晶也比使用數(shù)碼管顯得美觀。但是控制液晶顯示器的時候占用的系統(tǒng)資源多，編程更復雜，最關鍵的是液晶顯示的成本是數(shù)碼管的幾十倍，所以考慮到應用價值，最終還是確定選用數(shù)碼管實現(xiàn)本設計的顯示部分功能。</p><p>　　3.4.1　共陽數(shù)碼管簡介</p><p>　　四位共陽數(shù)碼管的管腳分配如下圖3.5所示：</p><p>

67、;　　圖3.5　四位共陽數(shù)碼管管腳定義</p><p>　　數(shù)碼管的管腳排列：從數(shù)碼管的正面觀看，左下角的那個腳為1腳，從1腳開始，按照逆時針方向排列依次是1腳到12腳，其中12、9、8、6為公共角，為位選信號輸入端。剩余的八個腳是段選信號輸入端，其對應方式是A-11、B-7、C-4、D-2、E-1、F-10、G-5、DP-3。</p><p>　　只有詳細的了解了數(shù)碼管的管腳定義，以及段

68、選位選情況，我們才能通過編程對其正常的顯示進行很好的控制。在本設計當中采用了數(shù)碼管動態(tài)掃描的方式進行顯示，下面我們對數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示作一詳細介紹。</p><p>　　數(shù)碼管動態(tài)顯示介面是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp "的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨立的I

69、/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位元選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位元就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。</p><p>　　通過分時輪流控制各個LED數(shù)碼管的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅動。在輪流顯示過程中，每位元數(shù)碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象

70、及發(fā)光二極體的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O口，而且功耗更低。</p><p>　　3.4.2　共陽數(shù)碼管電路圖</p><p>　　本設計選用了數(shù)碼管顯示設計，其段選的控制A、B、C、D、E、F、G、DP按照數(shù)碼管的簡介資料選用了P 0口作為其控制端

71、口，其位選部分由于單片機的控制端口輸出的電壓不足以直接點亮數(shù)碼管，所以在單片機控制端口和數(shù)碼管的位選控制端口加入了三極管，其具體的電路連接如圖3.6所示。</p><p>　　圖3.6　 數(shù)碼管顯示電路</p><p>　　3.5　電機驅動模塊設計</p><p>　　在第一章的1.2.2中已經(jīng)詳細的介紹了目前的電機的驅動技術的基本類型，考慮要硬件設計驅動電路的方法

72、會電路復雜，調試不方便，而且采用多個元器件搭接，成本高。而直接采用集成的驅動芯片時電路穩(wěn)定，成本低，易于控制，所以最終本設計是直接采用電機驅動芯片L298作為電機驅動部分的核心部件。</p><p>　　3.5.1　L298簡介</p><p>　　L298N為SGS-THOMSON Microelectronics 所出產(chǎn)的雙全橋步進電機專用驅動芯片，內部包含4 信道邏輯驅動電路，是一種

73、二相和四相步進電機的專用驅動器，可同時驅動2個二相或1個四相步進電機，內含二個H-Bridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅動器，接收標準：TTL邏輯準位信號，可驅動46V、2A以下的步進電機，且可以直接透過電源來調節(jié)輸出電壓；此芯片可直接由單片機的IO端口來提供模擬時序信號。</p><p>　　L298N 之接腳如圖 3.7所示，Pin1 和Pin15 可與電流偵測用電阻連接來控制負載的電路； OUTl、OUT

74、2 和OUT3、OUT4 之間分別接2 個步進電機；input1~input4 輸入控制電位來控制電機的正反轉；Enable 則控制電機停轉。</p><p>　　圖3.7　L298管腳圖</p><p><b>　　引腳功能介紹：</b></p><p>　　1、1；15腳（Sense A；Sense B）：電流檢測端，分別為兩個H橋的電流反

75、饋腳，不用時可以直接接地；</p><p>　　2、2；3腳（Output1；Output2）：1Y1、1Y2輸出端；</p><p>　　3、4腳（VS）：功率電源電壓,此引腳與地必須連接 100nF電容器；</p><p>　　4、5；7腳（Input 1； Input）：1A1、1A2輸入端，TTL 電平兼容；</p><p>　　5、

76、6；11腳（Enable A；Enable B）：TTL 電平兼容輸入 1EN、2EN 使能端，低電平禁止輸出；</p><p>　　6、8腳（GND）：GND接地端；</p><p>　　7、9腳（VSS）：邏輯電源電壓。此引腳必須與地連接100nF電容器；</p><p>　　8、10；12腳（Input3；Input4）：2A1，2A2輸入端，TTL電平兼容；

77、</p><p>　　9、13；14腳（Out3；Out4）：2Y1、2Y2 輸出端，監(jiān)測引腳15；</p><p>　　3.5.2　電機驅動電路設計</p><p>　　如圖3.8所示，本設計的電機驅動部分是由驅動芯片L298及其外圍電路構成，其中從L298的2、3腳和13、14腳（即芯片的輸出端）依次按順序連成一個插座，分別與步進電機的四根線相連。而5、6、7、

78、10、11、12腳就依次與單片機的P1口的六個管腳相連。通過這一連接實現(xiàn)了單片機與L298以及步進電機的串聯(lián)控制。</p><p>　　圖中很重要的部分是由四個二極管連成的保護電路，其作用是防止由于步進電機的轉速提高而產(chǎn)生的自感電動勢損壞芯片。由于本設計使用的電機驅動電壓是使用了9V (也可以使用12V)，所以二極管的負端接9V的參考電壓。如果驅動芯片的電壓改變，那么這個參考電壓也隨之一起改變。</p>

79、;<p>　　圖3.8　電機驅動電路圖</p><p>　　3.6　驅動電流檢測模塊設計</p><p>　　本設計的驅動芯片電流檢測模塊的實際應用意義在于，檢測流過電機的電流值并及時顯示，對于防止電機過流而損壞電機有一定的意義。從上面的L298的芯片資料當中我們可以知道L298的Pin1和Pin15可與電流偵測電阻連接來偵測電機正常工作的情況下的工作電流。一般檢測電流的方法

80、是通過檢測電壓值，然后通過歐姆定律換算電流值的方法測試電流，本設計也不例外。設計采用的42BYG101反應式步進電機，其額定電流值0.2安，在加上一般常用的電流偵測電阻都是1歐姆或0.1歐姆，這樣換算來檢測到的電壓值一般是在mV級，這樣以來，要是直接將檢測到的電壓值送給ADC0804進行模數(shù)轉換那么由于精度的原因勢必會對檢測結果的準確性造成很大的影響。所以考慮到這一原因我們是先將檢測到的電流值經(jīng)過OP07作放大處理后再將信號送給模數(shù)轉換

81、芯片處理這樣保證了檢測值的可靠性。ADC0804輸出的數(shù)字信號再送給單片機的P 3口，經(jīng)過單片機處理后最后將檢測到的數(shù)字信號通過數(shù)碼管顯示出來。而在顯示這一部分有這樣一個問題，就是步進電機的工作電流不是一個恒定值，它是隨著時間的變化，會在一個小范圍內不停的波動為了使顯示出來的電流數(shù)據(jù)更可靠，</p><p>　　圖3.9 電流檢測框圖</p><p>　　3.6.1　OP07芯片簡介<

82、;/p><p>　　1、OP07功能介紹</p><p>　　Op07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調電壓（對于OP07A最大為25μV），所以OP07在很多應用場合不需要額外的調零措施。OP07同時具有輸入偏置電流低（OP07A為±2nA）和開環(huán)增益高（對于OP07A為300V/mV）的特點，這種低失調、高開環(huán)增益的特性使得O

83、P07特別適用于高增益的測量設備和放大傳感器的微弱信號等方面。</p><p><b>　　2、特點</b></p><p>　　超低偏移：150μV最大</p><p>　　低輸入偏置電流：1.8nA</p><p>　　低失調電壓漂移：0.5μV/℃</p><p>　　超穩(wěn)定時間：2μV/m

84、onth最大</p><p>　　高電源電壓范圍： ±16V至±30V</p><p>　　3、芯片引腳功能說明</p><p>　　1腳和8腳：是偏置平衡（調零端）</p><p><b>　　2腳：為反相輸入端</b></p><p><b>　　3腳：為同向輸入

85、端</b></p><p>　　4腳和7腳：分別為ｖｃｃ－和ｖｃｃ＋</p><p><b>　　5腳：懸空</b></p><p><b>　　6腳：為輸出端</b></p><p>　　其引腳圖如圖3.10</p><p>　　圖3.10　OP07芯片及管腳圖

86、</p><p>　　3.6.2　ADC0804芯片簡介</p><p>　　1、芯片主要技術指標</p><p>　　(1) 分辨率：8 位(0~255)</p><p>　　(2) 存取時間：135 ms</p><p>　　(3) 轉換時間：100 ms</p><p>　　(4) 總誤差

87、：-1~+1LSB</p><p>　　(5) 工作溫度：ADC0804C為0度~70度；ADC0804L為-40 度~85 度</p><p>　　(6) 模擬輸入電壓范圍：0V~5V</p><p>　　(7) 參考電壓：2.5V</p><p>　　(8) 工作電壓：5V</p><p>　　1、芯片引腳功能及說

88、明</p><p>　　接腳說明見下圖：ADC0804 為一只具有20引腳8位CMOS連續(xù)近似的A/D 轉換器。芯片具體引腳圖如圖3.11所示。</p><p>　　圖3.11　ADC0804芯片及管腳圖</p><p>　　(1). PIN1 (CS )：Chip Select，與RD、WR 接腳的輸入電壓高低一起判斷讀取或寫入與否，當其為低位準(low) 時會

89、active。</p><p>　　(2). PIN2 ( RD )：Read。當CS 、RD皆為低位準(low)時，ADC0804會將轉換后的數(shù)字訊號經(jīng)由DB7 ~ DB0 輸出至其它處理單元。</p><p>　　(3). PIN3 (WR )：啟動轉換的控制訊號。當CS 、WR 皆為低位準(low) 時ADC0804 做清除的動作，系統(tǒng)重置。當WR由0→1且CS ＝0 時，ADC08

90、04會開始轉換信號，此時INTR 設定為高位準(high)。</p><p>　　(4). PIN4、PIN19 (CLK IN、CLKR)：頻率輸入/輸出。頻率輸入可連接處理單元的訊號頻率范圍為100 kHz 至800 kHz。而頻率輸出頻率最大值無法大于640KHz，一般可選用外部或內部來提供頻率。若在CLKR及CLK IN加上電阻R及電容C，則可產(chǎn)生ADC工作所需的時序，其頻率約為(1.1RC)</p

91、><p>　　(5). PIN5 ( INTR )：中斷請求。轉換期間為高位準(high)，等到轉換完畢時INTR 會變?yōu)榈臀粶?low)告知其它的處理單元已轉換完成，可讀取數(shù)字數(shù)據(jù)。</p><p>　　(6). PIN6、PIN7 (VIN(+)、VIN(-))：差動模擬訊號的輸入端。輸入電壓VIN＝VIN(+) －VIN(-)，通常使用單端輸入，而將VIN(-)接地。</p>

92、<p>　　(7). PIN8 (A GND):模擬電壓的接地端。</p><p>　　(8). PIN9 (VREF/2):輔助參考電壓輸入端</p><p>　　2、ADC0804工作原理</p><p>　　ADC0804是屬于連續(xù)漸進式（Successive Approximation Method）的A/D轉換器，這類型的A/D轉換器除了轉換

93、速度快（幾十至幾百us）、分辨率高外，還有價錢便宜的優(yōu)點，普遍被應用于微電腦的接口設計上。</p><p>　　以輸出8位的ADC0804動作來說明“連續(xù)漸進式A/D轉換器”的轉換原理，動作步驟如下表示（原則上先從左側最高位尋找起）。</p><p>　　第一次尋找結果：10000000 （假設值≤輸入值，則尋找位＝假設位＝1）</p><p>　　第二次尋找結果：

94、11000000 （假設值≤輸入值，則尋找位＝假設位＝1）</p><p>　　第三次尋找結果：11000000 （假設值>輸入值，則尋找位＝該假設位＝0）</p><p>　　第四次尋找結果：11010000 （假設值≤輸入值，則尋找位＝假設位＝1）</p><p>　　第五次尋找結果：11010000 （假設值>輸入值，則尋找位＝該假設位＝0）<

95、;/p><p>　　第六次尋找結果：11010100 （假設值≤輸入值，則尋找位＝假設位＝1）</p><p>　　第七次尋找結果：11010110 （假設值≤輸入值，則尋找位＝假設位＝1）</p><p>　　第八次尋找結果：11010110 （假設值>輸入值，則尋找位＝該假設位＝0）</p><p>　　這樣使用二分法的尋找方式，8位的

96、A/D轉換器只要8次尋找，12位的A/D轉換器只要12次尋找，就能完成轉換的動作，其中的輸入值代表圖4..10的模擬輸入電壓Vin。</p><p>　　對8位ADC0804而言，它的輸出準位共有28＝256種，即它的分辨率是1/256，假設輸入信號Vin為0～5V電壓范圍，則它最小輸出電壓是5V/256＝0.01953V，這代表ADC0804所能轉換的最小電壓值。</p><p>　　4

97、、分辨率與內部轉換頻率的計算</p><p>　　對8位ADC0804而言，它的輸出準位共有28＝256種，即它的分辨率是1/256，假設輸入信號Vin為0～5V電壓范圍，則它最小輸出電壓是5V/256＝0.01953V，這代表ADC0804所能轉換的最小電壓值。表3.2列出的是8～12位A/D轉換器的分辨率和最小電壓轉換值。</p><p>　　表3.2　A/D轉換器的分辨率和最小電壓值

98、</p><p>　　圖3.12是ADC0804與CPLD&FPGA、8051單片機等典型連接圖至于內部的轉換頻率fCK，是由圖3.12的CLKR（19腳）、CLK IN（4腳）所連接的R（）、C()值來決定。</p><p>　　圖3.12　ADC0804與CPLD&FPGA、8051單片機等典型連接圖</p><p>　　頻率計算方式是：fCK

99、＝1/(1.1×R×C)</p><p>　　若以上圖的R＝10KΩ、C＝150PF為例，則內部的轉換頻率是fCK＝1/（1.1×10 KΩ×150PF）＝606KHz</p><p>　　更換不同的R、C值，會有不同的轉換頻率，而且頻率愈高代表速度愈快。但是需要注意R、C的組合，務必使頻率范圍是在100KHz～1460KHz之間。</p>

100、;<p>　　3.6.3　電流檢測模塊電路圖</p><p>　　如圖3.13所示，OP07的3腳是反向輸入端，4腳是同向輸入端，6腳輸出端。按照如圖所示的接法及對應電阻值的大小，我們很容易知道，此連接后的電壓放大倍數(shù)是80倍，且為同向放大。</p><p>　　OP07放大的信號來源是L298的1腳測電流的小電阻分出來的電壓，然后經(jīng)OP07放大之后的信號送給0804處理。&

101、lt;/p><p>　　圖3.13　電流檢測模塊電路圖</p><p>　　第4章　系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)</p><p>　　本系統(tǒng)的軟件設計主要分為系統(tǒng)初始化、延時子程序、按鍵響應程序，數(shù)碼管顯示程序，讀ADC0804子程序及控制脈沖輸出幾部分，事實上每一部分都是緊密相關的，每個功能模塊對于整體設計都是非常重要，單片機AT89S51通過軟件編程才能使系統(tǒng)真正的運行起來，軟件

102、設計的好壞也直接決定了系統(tǒng)的運行質量。</p><p>　　程序流程圖的設計遵循自頂向下的原則，即從主體遂逐步細分到每一個模塊的流程。在流程圖中把設計者的控制過程梳理清楚。具體程序的講解將在本章各節(jié)做詳細講解。</p><p>　　4.1　系統(tǒng)軟件主流程圖</p><p>　　當給系統(tǒng)供電以后，通過單片機復位電路對系統(tǒng)進行上電復位系統(tǒng)經(jīng)過初始化以后，便開始執(zhí)行按鍵查

103、詢等待相應的操作，當有按鍵按下的時候程序便調用并執(zhí)行相應的子程序，其具體的主流程圖4.1如下所示：</p><p><b>　　圖4.1　主程序圖</b></p><p>　　4.2　系統(tǒng)初始化流程圖</p><p>　　對相應的系統(tǒng)參數(shù)進行初始化，包括系統(tǒng)上電默認運行參數(shù)設定，包括兩相四拍的工作方式，初始速度檔位是30轉/分，系統(tǒng)中斷設定，定

104、時器設定，載入定時器初值和默認的工作參數(shù)等，具體流程圖如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2　系統(tǒng)初始化流程圖</p><p><b>　　4.3　按鍵子程序</b></p><p>　　1、延時子程序：在本延時子程序當中每調用一次延時子程序延時1毫秒。</p><p>　　2、按鍵響應子函數(shù)：在本設計當中按鍵的

105、一端接地，另一端接單片機的對應端口，所以當按鍵按下，既是將單片機對應端口電平拉低。所以在編程的時候判斷按鍵按下是低電平有效。圖4.3畫出的是電機增速和減速的子程序框圖。</p><p>　　圖4.3　增速減速子程序</p><p>　　3、讀ADC0804和模式切換程序框圖如下圖4.4所示，在本設計當中我的模式切換按鍵只有一個，負責電機的正反轉控制，電流控制和電機啟動和停止控制。由于編程的

106、時候設置的系統(tǒng)工作的默認狀態(tài)是正轉，轉速30轉/分。所以通過連續(xù)按模式切換鍵依次實現(xiàn)的功能是電機反轉并顯示轉速，顯示電機電流，系統(tǒng)停止工作，系統(tǒng)正轉并顯示轉速依次切換。編程控制ADC0804工作就主要是負責讀和寫端口的電平來實現(xiàn)的。</p><p>　　圖4.4　讀ADC0804子程序及模式切換子程序</p><p><b>　　4、4 源程序代碼</b></p

107、><p>　　#include <AT89X51.h></p><p>　　static unsigned int count; //計數(shù)static int step_index; //步進索引數(shù)，值為0－7</p><p>　　static bit turn; //步進電機轉動方向static bit stop_flag; //步進電機停止標

108、志static int speedlevel; //步進電機轉速參數(shù)，數(shù)值越大速度越慢，最小值為1，速度最快static int spcount; //步進電機轉速參數(shù)計數(shù)void delay(unsigned int endcount); //延時函數(shù)，延時為endcount*0.5毫秒void gorun(); //步進電機控制步進函數(shù)</p><p>　　void main

109、(void) { count = 0; step_index = 0; spcount = 0; stop_flag = 0;</p><p>　　P1_0 = 0; P1_1 = 0; P1_2 = 0; P1_3 = 0;</p><p>　　EA = 1; //允許CPU中斷 TMOD = 0x11; //設定時器0和1為1

110、6位模式1 ET0 = 1; //定時器0中斷允許</p><p>　　TH0 = 0xFE; TL0 = 0x0C; //設定時每隔0.5ms中斷一次 TR0 = 1; //開始計數(shù)</p><p><b>　　turn = 0;</b></p><p>　　speedlevel = 2;

111、 delay(10000); speedlevel = 1; do{ speedlevel = 2; delay(10000); speedlevel = 1; delay(10000); stop_flag=1; delay(10000); stop_flag=0;</p><p>　　Turn=!turn; }while(1);</