步進電機的驅(qū)動控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　眾所周知，打印機、復印機等已成為日常生活中不可或缺的機電產(chǎn)品，而且人們對其輸出質(zhì)量要求越來越高，作為其中關(guān)鍵技術(shù)的進紙系統(tǒng)對打印質(zhì)量有重要影響。因此，要實現(xiàn)對進紙系統(tǒng)的有效控制，對步進電機的準確控制就顯得更有意義。</p><p>　　本課題為了實現(xiàn)對打印機進紙系統(tǒng)中的步進電機的有效控制，設(shè)計了一套對

2、步進電機的驅(qū)動控制系統(tǒng)及其人機交互系統(tǒng)。該系統(tǒng)以STC89C52單片機為核心控制芯片，它一方面產(chǎn)生步進電機的控制脈沖給驅(qū)動器經(jīng)環(huán)形分配、功率放大，使步進電機繞組按一定順序通電，控制電機轉(zhuǎn)動；另一方面它可檢測鍵盤輸入并通過液晶顯示器輸出電機運行狀態(tài)等信息，為步進電機的調(diào)試和運行提供人機交互界面。整個系統(tǒng)軟件使用易于維護的模塊化設(shè)計方法，并采取軟、硬件抗干擾技術(shù)，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。</p><p>　　最后，對設(shè)計的

3、系統(tǒng)進行了調(diào)試，實驗結(jié)果表明：本系統(tǒng)實現(xiàn)了對步進電機的控制，并可通過人機交互界面?zhèn)鬟_指令和顯示電機運行狀態(tài)等信息。整個系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低和實用性強等特點，具有較高的通用性和應用推廣價值。</p><p>　　關(guān)鍵詞：步進電機 人機交互 單片機 12864液晶 鍵盤</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　

4、1緒論 …………………………………………………………. 3</p><p>　　1.1課題的背景及意義…………………………………………………………3</p><p>　　1.2步進電機驅(qū)動控制的現(xiàn)狀…………………………………………………3</p><p>　　1.3 本課題的主要內(nèi)容……………………………………………………….4</p><p&g

5、t;　　2步進電機的控制及其人機交互系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計………………6</p><p>　　2.1引言……………………………………………………………….6</p><p>　　2.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………….6</p><p>　　2.3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計……………………………………………….6</p><p>　　2.4系

6、統(tǒng)軟件設(shè)計……………………………………………………10</p><p>　　2.5結(jié)論…………………………………………………………….11</p><p>　　3步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計…………………………………….12</p><p>　　3.1步進電機概述……………………………………………………12</p><p>　　3.2 硬件電路設(shè)計…

7、……………………………………………….15</p><p>　　3.2.1步進電機的工作原理……………………………………………….15</p><p>　　3.2.2步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計…………………………………………….16</p><p>　　3.3 軟件設(shè)計…………………………………………………….19</p><p>　　4 人機交互

8、系統(tǒng)設(shè)計…………………………………………21</p><p>　　4.1液晶顯示模塊設(shè)計………………………………………………………21</p><p>　　4.1.1液晶介紹……………………………………………………………21</p><p>　　4.1.2液晶顯示硬件設(shè)計…………………………………………………36</p><p>　　4.1.

9、3液晶顯示軟件設(shè)計…………………………………………………37</p><p>　　4.2矩陣鍵盤模塊設(shè)計………………………………………………………42</p><p>　　4.2.1硬件電路設(shè)計……………………………………………………42</p><p>　　4.2.2 軟件設(shè)計………………………………………………………..43</p><p&g

10、t;　　5系統(tǒng)調(diào)試……………………………………………………44 5.1調(diào)試目標…………………………………………………………………44</p><p>　　5.2步進電機調(diào)試………………………………………………………….44</p><p>　　5.3液晶調(diào)試……………………………………………………………….45</p><p>　　5.4鍵盤調(diào)試…………………………

11、…………………………………….45</p><p>　　5.5 整體調(diào)試……………………………………………………………..46</p><p>　　6結(jié)束語……………………………………………………….47</p><p>　　主要參考文獻………………………………………………48</p><p>　　致謝……………………………………………………

12、……49</p><p>　　附錄 程序代碼……………………………………………50</p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1課題的背景及意義</p><p>　　步進電機可以對旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)動速度進行高精度控制。步進電機作為控制執(zhí)行元件，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一， 廣泛應用在各種自動化控制系

13、統(tǒng)和精密機械等領(lǐng)域。例如，在儀器儀表，機床設(shè)備以及計算機的外圍設(shè)備中（如打印機 復印機 繪圖儀等），凡需要對轉(zhuǎn)角進行精確控制的情況下，使用步進電機最為理想。</p><p>　　隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有應用。上個世紀就出現(xiàn)了步進電動機，它是一種可以自由回轉(zhuǎn)的電磁鐵，動作原理和今天的反應式步進電動機沒有什么區(qū)別，也是依靠氣隙磁導的變化來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。在本世紀初，

14、由于資本主義列強爭奪殖民地，造船工業(yè)發(fā)展很快，同時也使得步進電動機的技術(shù)得到了長足的進步。到了80年代后，由于廉價的微型計算機以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進電動機的控制方式更加靈活多樣。原來的步進電機控制系統(tǒng)采用分立元件或者集成電路組成的控制回路，不僅調(diào)試安裝復雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設(shè)計電路。計算機則通過軟件來控制步進電機，更好地挖掘出電動機的潛力。因此，用計算機控制步進電機已經(jīng)成為了一種必然的趨勢

15、，也符合數(shù)字化的時代趨勢。</p><p>　　現(xiàn)在比較常用的步進電機包括反應式步進電機、永磁式步進電機、混合式步進電機和單相式步進電機等。其中反應式步進電機的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩?，F(xiàn)階段，反應式步進電機獲得最多的應用。</p><p>　　1.2步進電機驅(qū)動控制現(xiàn)狀</p><p>　　在電氣時代的今天，電動機一直在

16、現(xiàn)代化的生產(chǎn)和生活中起著十分重要的作用。無論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)還是在日常生活中的家用電器，都大量地使用著各種各樣的電動機。因此對電動機的控制變得越來越重要了。電動機的控制技術(shù)的發(fā)展得力于微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、永磁材料技術(shù)、自動控制技術(shù)、微機應用技術(shù)的最新發(fā)展成就。正是這些技術(shù)的進步使電動機控制技術(shù)化。</p><p>　　對步進電機的控制種類很多，實現(xiàn)步進電機的品種規(guī)格很多,按照它們的結(jié)構(gòu)和工作原理可

17、以劃分為磁阻式(也稱反應式或變磁阻式)電機、混合式電機、永磁式電機和特種電機等四種主要型式。步進電機不需位移傳感器就可精確定位,所以在精確定位系統(tǒng)中應用廣泛。目前打字機、計算機外部設(shè)備、數(shù)控機床、傳真機等設(shè)備中都使用了步進電機。隨著電子計算機技術(shù)的發(fā)展,步進電機必將發(fā)揮它的控制方便、控制準確的特點,在工業(yè)控制等領(lǐng)域取得更為廣泛的應用。</p><p>　　隨著電子產(chǎn)品更加人性化設(shè)計的要求，現(xiàn)如今一款可靠的控制系統(tǒng)

18、就顯得更加重要，在液晶顯示上能夠做到根據(jù)具體的要求實現(xiàn)對控制目標的實時控制，目前市場上有許多的電子產(chǎn)品，良好的人機交互界面，圖形文字的詳細說明，用戶在操作的時候能夠得心應手。</p><p>　　1.3 本課題的主要內(nèi)容</p><p>　　本課題主要的內(nèi)容是設(shè)計一款穩(wěn)定、可控的步進電機控制系統(tǒng)，通過單片機的控制來實現(xiàn)可操作的人機交互控制系統(tǒng)。</p><p>　　

19、單片機使用STC系列的單片機，作為主要的控制芯片，通過單片機的I/O輸出脈沖信號控控制步進電機驅(qū)動器，從而達到控制步進電機目的。</p><p>　　整體的設(shè)計離不開具體的模塊的設(shè)計，在設(shè)計步進電機驅(qū)動電路的過程中使用了74HC08與門邏輯電路芯片，同時為了達到驅(qū)動MOS管的目的，增加了光電開關(guān)，從而達到啟動MOS管來驅(qū)動步進電機。</p><p>　　人機交互控制模塊的設(shè)計，通過鍵盤輸入

20、 液晶顯示來實現(xiàn)交互控制，整個設(shè)計能夠展示一個比較清楚的人機界面，實現(xiàn)更加合理的人機交互。</p><p>　?。?）編程的語言使用的是C語言，通過過程控制指令來實現(xiàn)對單片機所需指令的要求。</p><p>　　通過最終的選擇確定，在使用器件的時候盡量的使用易于控制，價格合理，穩(wěn)定的器件，實現(xiàn)最后的產(chǎn)品使用要求，達到設(shè)計要求。</p><p>　　2 步進電機的控制

21、及其人機交互系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p><b>　　2.1引言</b></p><p>　　隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，控制技術(shù)越來越顯得更加重要，在現(xiàn)代控制理論日益完善的背景下，通過高性能的驅(qū)動單元對機械執(zhí)行構(gòu)件進行自動化控制。好的控制離不開更加人性化的控制界面，本文采用了高性能的控制芯片，同時設(shè)計了驅(qū)動電路人機交互控制界面來實現(xiàn)更加人性化的控制。</p>

22、<p>　　2.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　通過對步進電機控制器關(guān)鍵技術(shù)進行分析、研究和比較，并綜合國內(nèi)外運動控制器產(chǎn)品智能化、集成化、開放化的發(fā)展趨勢，我們提出的步進電機運動控制器總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計</p><p>　?。?）硬件

23、電路主要的目的是控制步進電機，但是單片機的I/O口得輸出電壓、電流都有限，于是需要設(shè)計可控的驅(qū)動電路，這樣可以達到控制步進電機的目的。在設(shè)計的過程中還需要對各個模塊合理的進行分配，需要設(shè)計液晶模塊、鍵盤模塊，還要留有I/O口以便來驅(qū)動步進電機驅(qū)動電路。步進電機驅(qū)動電路用到了74HC08芯片MOS管 光電開關(guān) 通過7HC08與門電路來控制光電開關(guān)，達到驅(qū)動MOS管效果，從而達到了驅(qū)動步進電機的目的。步進電機控制框圖如圖2-2所示。<

24、/p><p><b>　　圖2-2控制框圖</b></p><p>　　（2）系統(tǒng)的供電系統(tǒng)需要給系統(tǒng)提供一個穩(wěn)定、安全的輸入電源，因此在整個系統(tǒng)模塊的供電設(shè)計中，重點圍繞了系統(tǒng)穩(wěn)定、安全性來設(shè)計。因為單片機需要的電壓是+5V，液晶需要的電壓也是+5V，電機需要的電壓是+12V因此在設(shè)計中要考慮到多級電壓的提供，在設(shè)計中考慮到了由于輸入時候的電壓過大，而穩(wěn)壓管的承載能力有

25、限，因此設(shè)計了多級穩(wěn)壓的電路，這樣設(shè)計的目的是為了使穩(wěn)壓管不至于過熱。在穩(wěn)壓的電路中設(shè)計了濾波電路，保證了供電電流的穩(wěn)定可靠，電源輸入模塊設(shè)計電路如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3電源輸入模塊設(shè)計</p><p><b>　　（3）串口通信模塊</b></p><p>　　本模塊實現(xiàn)上位機跟單片機的通信功能的實現(xiàn) 通過實現(xiàn)串口通信功

26、能可以更好的實現(xiàn)將上位機上的程序下載到單片機中，實現(xiàn)單片機各個功能實現(xiàn)本設(shè)計采用了max232芯片 能夠?qū)崿F(xiàn)上位機跟單片機之間的電位轉(zhuǎn)換，從而達到通過串口的通信功能實現(xiàn)上位機跟單片機的通信功能</p><p>　　在單片機系統(tǒng)的通信中，RS-232和RS-485標準總線應用最為成熟。為了使運動控制器的適用范圍更加廣泛，配合PC的現(xiàn)有接口，我們選用RS- 232標準總線來實現(xiàn)控制器和PC的通信，其接口電路如圖3所示

27、。在圖3中，選用MAX232作為系統(tǒng)的通信接口芯片。MAX232是MAXIM公司生產(chǎn)的低功耗、單電源雙RS-232發(fā)送/接收發(fā)器，適用于各種EIA-232E和V.28/V.24的通信接口。MAX232芯片可以把輸入的+5V電源變換成RS-232輸出電平所需的±10V電壓，所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的+5V電源就可以。通信接口電路如圖2-4所示。</p><p>　　圖2-4 通信接口電路&

28、lt;/p><p>　　MAX232外圍需要4個電解電容C1，C2，C3，C4是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需電容，其取值均為0.1μF。MAX232的引腳T1IN，T2IN，R1OUT，R2OUT為接TTL/CMOS電平的引腳。</p><p>　　引腳T1OUT，T2OUT，R1IN，R2IN為接RS-232C電平的引腳。因此TTL/CMOS電平的T1IN，T2IN引腳應接STC89S52 的串行發(fā)送引

29、腳TXD；R1OUT，R2OUT應接STC89S52的串行接收引腳RXD。與之對應的RS-232C電平的T1OUT，T2OUT應接PC機的接收端RD；R1IN，R2IN應接PC機的發(fā)送端。</p><p>　　（4）硬件抗干擾技術(shù)</p><p>　　為了克服可能發(fā)生的各種干擾，保證系統(tǒng)能夠可靠的運行，現(xiàn)有的抗干擾技術(shù)在硬件方面采取如下措施;</p><p>　?、?/p>

30、抑制電源干擾。傳導干擾通常由交流電源端引入系統(tǒng)內(nèi)部。為了抑制這種干擾，系統(tǒng)通常在交流進線端串接入低通LC濾波器。這種方法在實際中己經(jīng)取得明顯效果，但為了抑制電源浪涌電壓的沖擊，系統(tǒng)還必須在電源線之間及電源線對地之間分別裝壓敏電阻。</p><p>　?、谝种苽鬏斁€干擾。對于系統(tǒng)中傳輸距離較長的線路通常選用屏蔽電纜來實現(xiàn)系統(tǒng)各部分的連接，以達到抗干擾的目的。在一些應用環(huán)境比較惡劣的系統(tǒng)中，為了進一步抑制干擾，可采用

31、光電隔離方式將系統(tǒng)控制部分與I/O口部分分開，并采用雙電源供電。</p><p>　?、郾M量減小干擾造成的影響。通常的做法有：1）增加硬件看門狗電路。2）增加電壓監(jiān)測電路。3）選擇抗干擾能力較強的單片機系列。4）盡可能使用單片機的內(nèi)部程序存儲器和內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器而不使用外部總線連接這些器件。5）協(xié)調(diào)好電路中不同類型IC的電平匹配。6）數(shù)據(jù)總線和控制總線間形成板與板連接時，應加總線驅(qū)動器。</p>&l

32、t;p><b>　　2.4系統(tǒng)軟件設(shè)計</b></p><p>　　系統(tǒng)的主程序由消息循環(huán)和初始化程序構(gòu)成，其流程如圖2-5所示</p><p><b>　　圖2-5系統(tǒng)流程圖</b></p><p>　　在系統(tǒng)的主程序中，初始化程序的功能是在系統(tǒng)復位后完成單片機各個特殊功能寄存器的設(shè)置、各數(shù)據(jù)區(qū)的初始化、外部硬件設(shè)

33、備的設(shè)置等操作;系統(tǒng)的消息循環(huán)則用來實現(xiàn)消息合法性的判斷及消息處理功能模塊的調(diào)用。</p><p>　　為了能夠?qū)ο⒌暮戏ㄐ赃M行判斷，我們?yōu)橄⒔M中的每個消息定義了對應的合法性判斷標識位。如果某消息所對應的合法性判斷標識位為“1”，則表示該消息是合法的消息，系統(tǒng)應該調(diào)用相應的消息處理功能模塊對消息進行處理;為“0”則表示該消息是非法的消息，系統(tǒng)應該忽略該消息。為了實現(xiàn)“看門狗”功能，我們還在消息循環(huán)中加入了喂狗

34、輸出操作。值得注意的是，在系統(tǒng)的串行通信處理模塊中，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)進行判斷是自動加工，或是手動加工，還是參數(shù)設(shè)置，分別對消息序列中的標志位進行置位，以保證主程序能夠正確實現(xiàn)各</p><p><b>　　2.5結(jié)論</b></p><p>　　通過整個系統(tǒng)的設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)對步進電機的控制，從而實現(xiàn)更加人性化的電機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對數(shù)字化系統(tǒng)的要求，步進電機能夠更加智能化

35、得到控制。</p><p>　　3步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　3.1步進電機概述</b></p><p>　　步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的數(shù)字控制執(zhí)行機構(gòu)。它將電脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，步進電機就轉(zhuǎn)動一個角度，因此非常適合于單片機控制。 步進電機具有控制簡便、定位準確等特點。隨著科學技術(shù)的發(fā)

36、展,在許多領(lǐng)域?qū)⒌玫綇V泛的應用。鑒于傳統(tǒng)的脈沖系統(tǒng)移植性不好,本文提出微機控制系統(tǒng)代替脈沖發(fā)生器和脈沖分配器,用軟件的方法產(chǎn)生控制脈沖,通過軟件編程可以任意設(shè)定步進電機的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)角度、轉(zhuǎn)動次數(shù)和控制步進電機的運行狀態(tài)。以簡化控制電路,降低生產(chǎn)成本,提高系統(tǒng)的運行效率和靈活性。</p><p>　　步進電機的角位移與輸入脈沖數(shù)嚴格成正比，因此，當它轉(zhuǎn)動一周后，沒有累計誤差，具有良好的跟隨性。由步進電機與驅(qū)動電路組

37、成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既非常簡單、 廉價，又非常可靠。同時，它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。步進電機的動態(tài)響應快，易于起停、正反轉(zhuǎn)及變速。速度可在相當寬的范圍內(nèi)平滑 調(diào)節(jié)，低速下仍能保證獲得大轉(zhuǎn)矩。步進電機只能通過脈沖電源供電才能運行，它不能直接使用交流電源和直流電源。 步進電機存在振蕩和失步現(xiàn)象，必須對控制系統(tǒng)和機械負載采取相應的措施。步進電機自身的噪聲和振動較大，帶慣性負載的能力較差。</p><p&

38、gt;　　步進電機是自動控制系統(tǒng)中常用的執(zhí)行部件。步進電機的輸入信號為脈沖電流,它能將輸入的脈沖信號轉(zhuǎn)換為階躍型的角位移或直線位移,因而步進電機可看作是一個串行的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。由于步進電機能夠直接接受數(shù)字信號,而不需數(shù)/模轉(zhuǎn)換,所以使用微機控制步進電機顯得非常方便。</p><p>　　步進電機的一些特點:</p><p>　?、乓话悴竭M電機的精度為步進角的3%--5%，且不累積。<

39、/p><p>　　⑵步進電機外表允許的最高溫度。</p><p>　?、遣竭M電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃于失步，因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點;一般來講，磁性材料的退磁點都在130C以上，有的甚至高達200C以上，所以步進電機外表溫度80C-90C完全正常。</p><p>　?、炔竭M電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下

40、降。</p><p>　　⑸當步進電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢;頻率越高，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>　　⑹步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn)，但若高于一定速度就無法啟動，并伴有嘯叫聲。介紹步進電機的一個技術(shù)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

41、不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。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(zhuǎn)動，脈沖頻率應該有加速過程，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(zhuǎn)速從低速升到高速)。</p><p>　?、瞬竭M電動機以其顯著的特點，在數(shù)字化制造時代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進電機本身技術(shù)的提高，步進電機將會在更多的領(lǐng)域得到應用。</p><p>　　步

42、進電機的品種規(guī)格很多,按照它們的結(jié)構(gòu)和工作原理可以劃分為磁阻式(也稱反應式或變磁阻式)電機、混合式電機、永磁式電機和特種電機等四種主要型式。步進電機不需位移傳感器就可精確定位,所以在精確定位系統(tǒng)中應用廣泛。目前打字機、計算機外部設(shè)備、數(shù)控機床、傳真機等設(shè)備中都使用了步進電機。隨著電子計算機技術(shù)的發(fā)展,步進電機必將發(fā)揮它的控制方便、控制準確的特點,在工業(yè)控制等領(lǐng)域取得更為廣泛的應用</p><p>　　步進電機是將

43、電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。由于脈沖信號數(shù)與步距角的線性關(guān)系

44、，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點，使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進電機來控制變的非常的簡單。 步進電機是一種感應電機，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進電機供電，步進電機才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進電機分時供電的，多相時序控制器 </p><p>　　雖然步進電機已被廣泛地應用，但步進電機并不能象普通的直流電機，交流電機在常規(guī)下使用。它必

45、須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識。 </p><p>　　步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有應用。</p><p>　　這款步進電機的驅(qū)動電壓12V，步進角為7.5度.

46、一圈 360 度 , 需要 48 個脈沖完成，電機如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1步進電機該步進電機有6根引線，排列次序如下：1:紅色、2:紅色、3:橙色、4:棕色、5:黃色、6:黑色。</p><p>　　3.2.硬件電路設(shè)計</p><p>　　3.2．1步進電機的工作原理</p><p>　　通常電機的轉(zhuǎn)子為永磁體，當

47、電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個角度。每輸入一個電脈沖，電動機轉(zhuǎn)動一個角度前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機就會反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉(zhuǎn)動</p><p>　　四相步進電

48、機，采用單極性直流電源供電。只要對步進電機的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進電機步進轉(zhuǎn)動。下圖是該四相步進電機工作原理圖。</p><p>　　圖3-2步進電機原理圖</p><p>　　四相步進電機按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的

49、轉(zhuǎn)動力矩又可以提高控制精度。單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時序與波形分別如圖3-3.a、b、c所示：</p><p>　　a單四拍 b雙四拍 c八拍</p><p>　　圖3-3步進電機工作時序波形圖</p><p>　　3.2.2步進電機驅(qū)動器系統(tǒng)主控電路設(shè)計</p><p>　　

50、系統(tǒng)的控制系統(tǒng)主芯片采用的是STC系列的單片機，主電路中進行了人機交互界面的設(shè)計，主控制系統(tǒng)原理圖如圖3-4所示</p><p>　　圖3-4主控制系統(tǒng)原理圖</p><p>　　步進電機驅(qū)動器系統(tǒng)電路原理如圖3-5： </p><p>　　圖3-5 步進電機驅(qū)動器系統(tǒng)電路原理圖</p><p>　　STC89S52將控制脈沖從P3口的P3.

51、2 P3.2 P3.4 P3.5 P3.6輸出，經(jīng)過74hc08與門電路芯片后驅(qū)動光電耦合器，光電耦合開關(guān)原理圖如圖3-6所示，其中光電耦合加上了 15V外部電壓從而驅(qū)動MOS管，從而達到驅(qū)動步進電機的目的，MOS管驅(qū)動步進電機原理圖如圖3-7所示。</p><p>　　圖3-6光電耦合開關(guān) 圖3-7 MOS管驅(qū)動步進電機</p><p>　　D

52、1~D4為續(xù)流二極管，使電機繞組產(chǎn)生的反電動勢通過續(xù)流二極管（D1~D4）而衰減掉，從而保護了功率管TIP521不受損壞。Q1~Q4為四個mos管 能夠驅(qū)動步進電機 </p><p><b>　　3.3.軟件設(shè)計</b></p><p>　　方式1為中斷方式：P3.5(INT1)為步進脈沖輸入端，P3.7為正反轉(zhuǎn)脈沖輸入端。上位機(PC機或單片機)與驅(qū)動器僅以2條線相

53、連。</p><p>　　方式2為串行通訊方式：上位機(PC機或單片機)將控制命令發(fā)送給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)控制命令自行完成有關(guān)控制過程。</p><p>　　方式3為撥碼開關(guān)控制方式：通過開關(guān)，直接控制步進電機。</p><p>　　當上電或按下復位鍵KR后，STC89S52先檢測撥碼開關(guān)KX、KY的狀態(tài)，根據(jù)KX、KY 的不同組合，進入不同的工作方式。以下給出方式

54、1的程序流程框圖與源程序。</p><p>　　在程序的編制中，要特別注意步進電機在換向時的處理。為使步進電機在換向時能平滑過渡，不至于產(chǎn)生錯步，應在每一步中設(shè)置標志位。其中20H單元的各位為步進電機正轉(zhuǎn)標志位;21H單元各位為反轉(zhuǎn)標志位。在正轉(zhuǎn)時，不僅給正轉(zhuǎn)標志位賦值，也同時給反轉(zhuǎn)標志位賦值;在反轉(zhuǎn)時也如此。這樣，當步進電機換向時，就可以上一次的位置作為起點反向運動，避免了電機換向時產(chǎn)生錯步。程序框圖如圖3-8

55、所示</p><p><b>　　圖3-8 程序框圖</b></p><p><b>　　4人機交互系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　4.1液晶顯示模塊設(shè)計</p><p><b>　　4.1.1液晶介紹</b></p><p>　　12864A-1

56、漢字圖形點陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個中文漢字（16X16點陣，16*8=128，16*4=64，一行只能寫8個漢字，4行；）、128個字符（8X16點陣）及64X256點陣顯示RAM（GDRAM）。</p><p>　　1主要技術(shù)參數(shù)和顯示特性:</p><p>　　電源：VDD 3.3V~+5V(內(nèi)置升壓電路，無需負壓)；</p><p>　

57、　顯示內(nèi)容：128列× 64行（128表示點數(shù)）</p><p><b>　　顯示顏色：黃綠</b></p><p>　　顯示角度：6：00鐘直視</p><p><b>　　LCD類型：STN</b></p><p>　　與MCU接口：8位或4位并行/3位串行</p>&l

58、t;p><b>　　配置LED背光</b></p><p>　　多種軟件功能：光標顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等</p><p><b>　　主要外形尺寸</b></p><p>　　128X64 引腳說明</p><p>　　邏輯工作電壓(VDD)：4.5～5.5V</p>

59、;<p>　　電源地(GND)：0V</p><p>　　工作溫度(Ta)：0～60℃(常溫) / -20～75℃（寬溫）</p><p><b>　　2接口時序</b></p><p>　　模塊有并行和串行兩種連接方法（時序如下）：</p><p><b>　　8位并行連接時序圖</b&g

60、t;</p><p><b>　　MPU寫資料到模塊</b></p><p>　　MPU從模塊讀出資料</p><p><b>　　串行連接時序圖</b></p><p>　　串行數(shù)據(jù)傳送共分三個字節(jié)完成：</p><p>　　第一字節(jié)：串口控制—格式 11111ABC<

61、;/p><p>　　A為數(shù)據(jù)傳送方向控制：H表示數(shù)據(jù)從LCD到MCU，L表示數(shù)據(jù)從MCU到LCD</p><p>　　B為數(shù)據(jù)類型選擇：H表示數(shù)據(jù)是顯示數(shù)據(jù)，L表示數(shù)據(jù)是控制指令</p><p><b>　　C固定為0</b></p><p>　　第二字節(jié)：(并行)8位數(shù)據(jù)的高4位—格式 DDDD0000</p>

62、<p>　　第三字節(jié)：(并行)8位數(shù)據(jù)的低4位—格式 0000DDDD</p><p>　　串行接口時序參數(shù)：(測試條件：T=25℃ VDD=4.5V)</p><p><b>　　3用戶指令集</b></p><p>　　指令表1：（RE=0：基本指令集）</p><p>　　指令表—2：（RE=1：擴充

63、指令集）</p><p><b>　　備注：</b></p><p>　?。?）當模塊在接受指令前，微處理順必須先確認模塊內(nèi)部處于非忙碌狀態(tài)，即讀取BF標志時BF需為0，方可接受新的指令；如果在送出一個指令前并不檢查BF標志，（一般在輸入每天指令前加個delay）那么在前一個指令和這個指令中間必須延遲一段較長的時間，即是等待前一個指令確實執(zhí)行完成，指令執(zhí)行的時間請參考

64、指令表中的個別指令說明。</p><p>　　（2）“RE”為基本指令集與擴充指令集的選擇控制位元，當變更“RE”位元后，往后的指令集將維持在最后的狀態(tài)，除非再次變更“RE”位元，否則使用相同指令集時，不需每次重設(shè)“RE”位元。</p><p><b>　?。?）清除顯示</b></p><p>　　CODE： RW RS DB7

65、 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0</p><p>　　功能：清除顯示屏幕，把DDRAM位址計數(shù)器調(diào)整為“00H”</p><p><b>　　（2）位址歸位</b></p><p>　　CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 D

66、B1 DB0</p><p>　　功能：把DDRAM位址計數(shù)器調(diào)整為“00H”，游標回原點，該功能不影響顯示DDRAM</p><p><b>　?。?）位址歸位</b></p><p>　　CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0</p>

67、<p>　　功能：把DDRAM位址計數(shù)器調(diào)整為“00H”，游標回原點，該功能不影響顯示DDRAM功能：執(zhí)行該命令后，所設(shè)置的行將顯示在屏幕的第一行。顯示起始行是由Z地址計數(shù)器控制的，該命令自動將A0-A5位地址送入Z地址計數(shù)器，起始地址可以是0-63范圍內(nèi)任意一行。Z地址計數(shù)器具有循環(huán)計數(shù)功能，用于顯示行掃描同步，當掃描完一行后自動加一。</p><p>　?。?）顯示狀態(tài) 開/關(guān)</p>

68、<p>　　CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0</p><p>　　功能： D=1；整體顯示ON C=1；游標ON B=1；游標位置ON</p><p>　　（5）游標或顯示移位控制</p><p>　　CODE： RW RS DB7

69、 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0</p><p>　　功能：設(shè)定游標的移動與顯示的移位控制位：這個指令并不改變DDRAM的內(nèi)容</p><p><b>　?。?）功能設(shè)定</b></p><p>　　CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3

70、DB2 DB1 DB0</p><p>　　功能：DL=1（必須設(shè)為1） RE=1；擴充指令集動作 RE=0：基本指令集動作</p><p>　?。?）設(shè)定CGRAM位址</p><p>　　CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0</p><

71、p>　　功能：設(shè)定CGRAM位址到位址計數(shù)器（AC）</p><p>　　（8）設(shè)定DDRAM位址</p><p>　　CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0</p><p>　　功能：設(shè)定DDRAM位址到位址計數(shù)器（AC）</p><p>　?。?

72、）讀取忙碌狀態(tài)（BF）和位址</p><p>　　CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0</p><p>　　功能：讀取忙碌狀態(tài)（BF）可以確認內(nèi)部動作是否完成，同時可以讀出位址計數(shù)器（AC）的值</p><p>　　(10)寫資料到RAM</p><p>

73、;　　CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0</p><p>　　功能：寫入資料到內(nèi)部的RAM（DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM）</p><p>　　(11)讀出RAM的值</p><p>　　CODE： RW RS DB7 DB6 DB5

74、DB4 DB3 DB2 DB1 DB0</p><p>　　功能：從內(nèi)部RAM讀取資料（DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM）</p><p>　　(12)待命模式（12H）</p><p>　　CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0</p>

75、<p>　　功能：進入待命模式，執(zhí)行其他命令都可終止待命模式</p><p>　　(13)卷動位址或IRAM位址選擇（13H）</p><p>　　CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0</p><p>　　功能：SR=1；允許輸入卷動位址 SR=0；允許輸

76、入IRAM位址 </p><p>　　(14)反白選擇（14H）</p><p>　　CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0</p><p>　　功能：選擇4行中的任一行作反白顯示，并可決定反白的與否</p><p>　　(15)睡眠模式（015H）<

77、;/p><p>　　CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0</p><p>　　功能：SL=1；脫離睡眠模式 SL=0；進入睡眠模式</p><p>　　(16)擴充功能設(shè)定（016H）</p><p>　　CODE： RW RS DB7

78、DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0</p><p>　　功能：RE=1；擴充指令集動作 RE=0；基本指令集動作 G=1；繪圖顯示ON G=0；繪圖顯示OFF</p><p>　　(17)設(shè)定IRAM位址或卷動位址（017H）</p><p>　　CODE： RW RS DB7 DB6 DB5

79、 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0</p><p>　　功能：SR=1；AC5~AC0為垂直卷動位址 SR=0；AC3~AC0寫ICONRAM位址</p><p>　　(18)設(shè)定繪圖RAM位址（018H）</p><p>　　CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 D

80、B1 DB0</p><p>　　功能：設(shè)定GDRAM位址到位址計數(shù)器（AC）</p><p>　　水平方向X—以字節(jié)單位 </p><p>　　垂直方向Y—以位為單位</p><p><b>　　漢字顯示坐標</b></p><p><b>　　7.3字符表</b>&l

81、t;/p><p>　　代碼（02H---7FH）</p><p><b>　　4顯示RAM</b></p><p>　　文本顯示RAM（DDRAM）</p><p>　　文本顯示RAM提供8個×4行的漢字空間，當寫入文本顯示RAM時，可以分別顯示CGROM、HCGROM與CGRAM的字型；ST7920A可以顯示三種

82、字型 ，分別是半寬的HCGROM字型、CGRAM字型及中文CGROM字型。三種字型的選擇，由在DDRAM中寫入的編碼選擇，各種字型詳細編碼如下：</p><p>　　顯示半寬字型 ：將一位字節(jié)寫入DDRAM中，范圍為02H-7FH的編碼。</p><p>　　顯示CGRAM字型：將兩字節(jié)編碼寫入DDRAM中，總共有0000H，0002H，0004H，0006H四種編碼</p>

83、<p>　　顯示中文字形：將兩字節(jié)編碼寫入DDRAMK ，范圍為A1A0H-F7FFH(GB碼)或A140H-D75FH(BIG5碼)的編碼。</p><p>　　繪圖RAM（GDRAM）</p><p>　　繪圖顯示RAM提供128×8個字節(jié)的記憶空間，在更改繪圖RAM時，先連續(xù)寫入水平與垂直的坐標值，再寫入兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)到繪圖RAM，而地址計數(shù)器（AC）會自動加一

84、；在寫入繪圖RAM的期間，繪圖顯示必須關(guān)閉，整個寫入繪圖RAM的步驟如下：</p><p>　　1、關(guān)閉繪圖顯示功能。</p><p>　　2、先將水平的位元組坐標（X）寫入繪圖RAM地址；</p><p>　　再將垂直的坐標（Y）寫入繪圖RAM地址；</p><p>　　將D15——D8寫入到RAM中；</p><p&g

85、t;　　將D7——D0寫入到RAM中；</p><p><b>　　打開繪圖顯示功能。</b></p><p>　　繪圖顯示的緩沖區(qū)對應分布請參考“顯示坐標”</p><p><b>　　游標/閃爍控制</b></p><p>　　ST7920A提供硬件游標及閃爍控制電路，由地址計數(shù)器（addres

86、s counter）的值來指定DDRAM中的游標或閃爍位置。</p><p>　　4.1.2液晶顯示硬件設(shè)計</p><p>　　本設(shè)計采用的12864液晶是20跟引線的液晶芯片，在電路原理圖設(shè)計過程中，使用了14個I/O口通信，其中7—14為并行數(shù)據(jù)線。在設(shè)計中采用通用的液晶顯示接線方式，方便更好的實現(xiàn)顯示界面。液晶顯示電路原理圖如圖4-1所示</p><p>　

87、　圖4-1液晶顯示電路</p><p>　　4.1.3液晶顯示軟件設(shè)計</p><p>　　在使用12864LCD前先必須了解以下功能器件才能進行編程。12864內(nèi)部功能器件及相關(guān)功能如下：</p><p>　　1 指令寄存器(IR)</p><p>　　IR是用于寄存指令碼，與數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)相對應。當D/I=0時，在E信號下降沿的作用下，指

88、令碼寫入IR。</p><p>　　2數(shù)據(jù)寄存器(DR)</p><p>　　DR是用于寄存數(shù)據(jù)，與指令寄存器寄存指令相對應。當D/I=1時，在下降沿作用下，圖形顯示數(shù)據(jù)寫入DR，或在E信號高電平作用下由DR讀到DB7∽DB0數(shù)據(jù)總線。DR和DDRAM之間的數(shù)據(jù)傳輸是模塊內(nèi)部自動執(zhí)行的。</p><p><b>　　3忙標志：BF</b><

89、;/p><p>　　BF標志提供內(nèi)部工作情況。BF=1表示模塊在內(nèi)部操作，此時模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù)。BF=0時，模塊為準備狀態(tài)，隨時可接受外部指令和數(shù)據(jù)。</p><p>　　利用STATUS READ指令，可以將BF讀到DB7總線，從檢驗模塊之工作狀態(tài)。</p><p>　　4顯示控制觸發(fā)器DFF</p><p>　　此觸發(fā)器是用于模塊屏幕

90、顯示開和關(guān)的控制。DFF=1為開顯示（DISPLAY OFF），DDRAM的內(nèi)容就顯示在屏幕上，DFF=0為關(guān)顯示（DISPLAY OFF）。</p><p>　　DDF的狀態(tài)是指令DISPLAY ON/OFF和RST信號控制的。</p><p><b>　　5．XY地址計數(shù)器</b></p><p>　　XY地址計數(shù)器是一個9位計數(shù)器。高3位

91、是X地址計數(shù)器，低6位為Y地址計數(shù)器，XY地址計數(shù)器實際上是作為DDRAM的地址指針，X地址計數(shù)器為DDRAM的頁指針，Y地址計數(shù)器為DDRAM的Y地址指針。</p><p>　　X地址計數(shù)器是沒有記數(shù)功能的，只能用指令設(shè)置。</p><p>　　Y地址計數(shù)器具有循環(huán)記數(shù)功能，各顯示數(shù)據(jù)寫入后，Y地址自動加1，Y地址指針從0到63。</p><p>　　6顯示數(shù)據(jù)R

92、AM（DDRAM）</p><p>　　DDRAM是存儲圖形顯示數(shù)據(jù)的。數(shù)據(jù)為1表示顯示選擇，數(shù)據(jù)為0表示顯示非選擇。DDRAM與地址和顯示位置的關(guān)系見DDRAM地址表。</p><p><b>　　7Z地址計數(shù)器</b></p><p>　　Z地址計數(shù)器是一個6位計數(shù)器，此計數(shù)器具備循環(huán)記數(shù)功能，它是用于顯示行掃描同步。當一行掃描完成，此地址

93、計數(shù)器自動加1，指向下一行掃描數(shù)據(jù)，RST復位后Z地址計數(shù)器為0。</p><p>　　Z地址計數(shù)器可以用指令DISPLAY START LINE預置。因此，顯示屏幕的起始行就由此指令控制，即DDRAM的數(shù)據(jù)從哪一行開始顯示在屏幕的第一行。此模塊的DDRAM共64行，屏幕可以循環(huán)滾動顯示64行。</p><p>　　8 12864LCD的指令系統(tǒng)及時序</p><p&

94、gt;　　該類液晶顯示模塊（即KS0108B及其兼容控制驅(qū)動器）的指令系統(tǒng)比較簡單，總共只有七種。其指令表如表2所示：</p><p>　　表2：12864LCD指令表</p><p>　　各功能指令分別介紹如下。</p><p>　　（1）顯示開/關(guān)指令 </p><p>　　當DB0＝1時，LCD顯示RAM中的內(nèi)容；DB0＝0時，關(guān)閉顯示

95、。</p><p>　?。?）顯示起始行（ROW）設(shè)置指令</p><p>　　該指令設(shè)置了對應液晶屏最上一行的顯示RAM的行號，有規(guī)律地改變顯示起始行，可以使LCD實現(xiàn)顯示滾屏的效果。</p><p>　　（3）頁（PAGE）設(shè)置指令</p><p>　　顯示RAM共64行，分8頁，每頁8行。</p><p>　　（

96、4）列地址（Y Address）設(shè)置指令</p><p>　　設(shè)置了頁地址和列地址，就唯一確定了顯示RAM中的一個單元，這樣MPU就可以</p><p>　　用讀、寫指令讀出該單元中的內(nèi)容或向該單元寫進一個字節(jié)數(shù)據(jù)。</p><p><b>　?。?）讀狀態(tài)指令</b></p><p>　　該指令用來查詢液晶顯示模塊內(nèi)部

97、控制器的狀態(tài)，各參量含義如下：</p><p>　　BUSY：1-內(nèi)部在工作0-正常狀態(tài)</p><p>　　ON/OFF：1-顯示關(guān)閉0-顯示打開</p><p>　　RESET：1-復位狀態(tài)0-正常狀態(tài)</p><p>　　在BUSY和RESET狀態(tài)時，除讀狀態(tài)指令外，其它指令均不對液晶顯示模塊產(chǎn)生作用。</p><p

98、>　　在對液晶顯示模塊操作之前要查詢BUSY狀態(tài)，以確定是否可以對液晶顯示模塊進行操作。</p><p><b>　　（6）寫數(shù)據(jù)指令</b></p><p><b>　　讀數(shù)據(jù)指令 </b></p><p>　　讀、寫數(shù)據(jù)指令每執(zhí)行完一次讀、寫操作，列地址就自動增一。必須注意的是，進行讀操作之前，必須有一次空讀操作

99、，緊接著再讀才會讀出所要讀的單元中的數(shù)據(jù)。</p><p>　　4.2矩陣鍵盤模塊設(shè)計</p><p>　　4.2.1硬件電路設(shè)計</p><p>　　矩陣鍵盤又稱為行列式鍵盤，它是用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每一個交叉點上，設(shè)置一個按鍵。這樣鍵盤中按鍵的個數(shù)是4×4個。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能夠有效地提高單片機系統(tǒng)中

100、I/O口的利用率。</p><p>　　圖4-2為矩陣鍵盤電路圖，行線接P1.0－P1.3，列線接P1.4－P1.7。</p><p>　　圖4-2 矩陣鍵盤電路</p><p>　　4.2.2 軟件設(shè)計</p><p>　　1先讀取鍵盤的狀態(tài)，得到按鍵的特征編碼。</p><p>　　先從P1口的高四位輸出低電平，低

101、四位輸出高電平，從P1口的低四位讀取鍵盤狀態(tài)。再從P1口的低四位輸出低電平，高四位輸出高電平，從P1口的高四位讀取鍵盤狀態(tài)。將兩次讀取結(jié)果組合起來就可以得到當前按鍵的特征編碼。使用上述方法我們得到16個鍵的特征編碼。</p><p>　　舉例說明如何得到按鍵的特征編碼：</p><p>　　假設(shè)“1”鍵被按下，找其按鍵的特征編碼。</p><p>　　從P1口的高四

102、位輸出低電平，即P1.4－P1.7為輸出口。低四位輸出高電平，即P1.0－P1.3為輸入口。讀P1口的低四位狀態(tài)為“ 1101”，其值為“0DH”。</p><p>　　再從P1口的高四位輸出高電平，即P1.4－P1.7為輸入口。低四位輸出低電平，即P10－P13為輸出口，讀P1口的高四位狀態(tài)為“1110”，其值為“E0H”。</p><p>　　將兩次讀出的P0口狀態(tài)值進行邏輯或運算就得

103、到其按鍵的特征編碼為“EDH”。</p><p>　　用同樣的方法可以得到其它15個按鍵的特征編碼。</p><p>　　2、根據(jù)按鍵的特征編碼，查表得到按鍵的順序編碼。</p><p>　　將用上述方法得到的16個按鍵的特征編碼按圖2按鍵排列的順序排成一張?zhí)卣骶幋a與順序編碼的對應關(guān)系表，然后用當前讀得的特征編碼來查表，當表中有該特征編碼時，它所在的位置就是對應的順

104、序編碼。</p><p><b>　　5系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p><b>　　5.1調(diào)試目標</b></p><p>　　系統(tǒng)測試的目的是對最終軟件系統(tǒng)進行全面的測試，確保最終軟件系統(tǒng)滿足產(chǎn)品需求并且遵循系統(tǒng)設(shè)計。系統(tǒng)測試包括功能測試、性能測試、安全測試等。通過調(diào)試可以檢測出設(shè)計中存在的問題，從而達到設(shè)計的最終要求

105、</p><p><b>　　5.2步進電機調(diào)試</b></p><p>　　步進電機調(diào)試目的是為了判斷電機是否有效運行，實現(xiàn)步進電機在設(shè)計要求的目的下實現(xiàn)準確的運轉(zhuǎn)。</p><p>　　由于步進電機對相序控制有著嚴格的要求，因此在試驗的過程中，我首先通過看原理圖確定I/O口得時序，然后在發(fā)送指令的時候判斷驅(qū)動器上電機實際相序所需要的控制指令

106、，電機需要一段一段的時序脈沖來實現(xiàn)驅(qū)動，因此穩(wěn)定準確的時序控制對步進電機的運轉(zhuǎn)起到了關(guān)鍵的作用。</p><p>　　在電機的調(diào)試過程中，電機能夠按照設(shè)計要求的按鍵控制來進行運轉(zhuǎn) 。程序經(jīng)過最終的調(diào)試能夠達到最終的設(shè)計要求</p><p>　　圖5-1電機驅(qū)動實物</p><p><b>　　5.3液晶調(diào)試</b></p><

107、;p>　　液晶調(diào)試的目的是為了提供一個清晰的人機交換的界面，在可以運行的環(huán)境條件下實現(xiàn)電機的可控操作</p><p>　　通過對液晶進行串口發(fā)送數(shù)據(jù)和并口發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)液晶模塊能夠正常的使用，并且在程序中通過對液晶時序地址的控制能夠正常顯示需要顯示的漢字字符。調(diào)試中液晶顯示的程序指令中需要對時序?qū)崿F(xiàn)嚴格的控制，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)顯示程序的正常顯示，由于此液晶帶字庫，在使用的時候漢字顯示能夠直接通過讀取字庫地址讀取漢

108、字。</p><p>　　讀、寫數(shù)據(jù)指令每執(zhí)行完一次讀、寫操作，列地址就自動增一。必須注意的是，進行讀操作之前，必須有一次空讀操作，緊接著再讀才會讀出所要讀的單元中的數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖5-2人及交互界面實物</p><p><b>　　5.4鍵盤調(diào)試</b></p><p>　　鍵盤的目的是通過對按鍵的處理來

109、達到控制步進電機的運轉(zhuǎn)，液晶屏幕顯示的目的，在調(diào)試的過程中，通過對具體的按鍵的處理來發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，最終發(fā)現(xiàn)鍵盤接線的錯誤，然后通過進一步的改進從而達到使用的目的。</p><p>　　通過鍵盤按鍵在調(diào)試的過程中定義按鍵，然后通過鍵盤不斷掃描后確定是否有按鍵按下，如果有的話會在程序中掃描出按鍵的具體位置，從而判斷下一步的操作命令。</p><p>　　使用鍵盤程序的時候會存在按鍵消抖問

110、題，在處理上采用了通用的延時消抖程序，能夠準確確定按鍵。</p><p><b>　　5.5 整體調(diào)試</b></p><p>　　在所有的程序都能夠分模塊實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，將程序整合到一起，最終整體的程序能夠?qū)崿F(xiàn)正常的顯示，達到了設(shè)計的目的。</p><p>　　在最后的調(diào)試中按鍵K1通過它實現(xiàn)屏幕的初始化程序 顯示“歡迎使用”在按下K2鍵之后，

111、屏幕上顯示“山科大馬鑫制作”,在按下K3鍵之后，屏幕上會顯示“步進電機正轉(zhuǎn)”同時步進電機會啟動自轉(zhuǎn)程序，在按下K4鍵之后屏幕上會顯示“步進電機反轉(zhuǎn)”同時會啟用反轉(zhuǎn)程序。復位鍵之后電機停止，液晶界面回復到初始化，通過最后的實際使用能夠達到所要實現(xiàn)的各個功能，設(shè)計產(chǎn)品達到設(shè)計要求。</p><p><b>　　圖5-3整體實物 </b></p><p><b>

112、　　六、結(jié)束語</b></p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計根據(jù)課題要求，復習了所學的單片機和步進電機的內(nèi)容，通過查閱大量書籍、專業(yè)網(wǎng)站、論壇等，通過反復對比，采用技術(shù)較為成熟以及仿真效果的電路。在軟件設(shè)計方面，一部分參考文獻的已成程序進行修改編寫，一部分則是平時的經(jīng)驗積累，初步掌握了步進電機控制的基本原理和步進電機轉(zhuǎn)動編程的方法，步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應用在各種自動化控制

113、系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電機的需求量與日增加，在各個國民經(jīng)濟領(lǐng)域仍將起到重要作用。根據(jù)課程設(shè)計的要求和自己通過參考有關(guān)資料，寫好程序流程圖，在程序流程圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)芯片的功能寫出相應的程序，達到能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的功能的目的。 在寫程序時，在每條指令后都寫好注釋，以便在程序出錯的檢查過程中可以更容易查找得到。  本次畢業(yè)設(shè)計重點是理論與實際的相結(jié)合，不單單只是書上的一條條分離的指令。這次實驗我們學到了步