基于protues的單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)速度控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真-大學(xué)本科學(xué)士論文

1、<p><b>　　前 言</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)成為執(zhí)行元件,是機(jī)電一體化的重要產(chǎn)品其一,頻繁使用在種種自動化操控系統(tǒng)中。伴隨微型電力電子和計算機(jī)技術(shù)的擴(kuò)展,步進(jìn)電機(jī)的需求量不斷增加,在每一個國民經(jīng)濟(jì)地方都有使用。最近幾年來，伴隨數(shù)字電子技術(shù)與微操控器的迅速崛起。從而使得步進(jìn)電機(jī)被頻繁用于諸多運動操控中使用，這是因為數(shù)字輸入性能的步進(jìn)電機(jī)允許它連接到任何數(shù)字操控器

2、。</p><p>　　在步進(jìn)電機(jī)的操控的電路中能夠根據(jù)操控脈沖信號個數(shù)來操控角位移量,所以實現(xiàn)準(zhǔn)確定位的最終結(jié)果; 因為步進(jìn)電機(jī)每次輸入一個脈沖信號就可以轉(zhuǎn)動一個固定的角位移，簡單的說一個脈沖信號與一個固定角位移是一一對應(yīng)關(guān)系。這樣就能夠根據(jù)操控步進(jìn)電機(jī)的任意兩個連續(xù)脈沖信號的時間間隔來更改脈沖信號的頻率，通過控制時間延時長短來操控步進(jìn)角從而間接更改步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度，最后達(dá)到實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)節(jié)速度的效果。步進(jìn)

3、電機(jī)能夠成為一種操控用的特種電機(jī),根據(jù)其沒有積累的誤差(精度為100%)的特性,頻繁使用在種種開環(huán)操控。伴隨微型電力電子和計算機(jī)技術(shù)的擴(kuò)展，步進(jìn)電機(jī)的需求和日俱增，研究制造步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器和操控系統(tǒng)具備非常重要的意義。</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　第一節(jié) 單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的背景與意義</p><p>　　步進(jìn)

4、電機(jī)是根據(jù)操控脈沖信號個數(shù)來間接操控角位移量，最后實現(xiàn)準(zhǔn)確定位的最終結(jié)果；它是一種電機(jī)一體化系統(tǒng)在增量運動轉(zhuǎn)換成發(fā)散的數(shù)字信號輸入的機(jī)械運動。步進(jìn)電機(jī)軸或者主軸旋轉(zhuǎn)發(fā)散一步增量時，命令脈沖信號使用在適當(dāng)?shù)男蛄修D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)固定一步取決于其建設(shè)。較直流電機(jī)步進(jìn)電機(jī)有諸多優(yōu)勢，即低摩擦，壽命長，使用的軸承極其穩(wěn)定，由于沒有接觸刷和減少轉(zhuǎn)子散熱，并且根據(jù)其沒有積累誤差(精度為100%)的特性,頻繁使用在種種開環(huán)操控系統(tǒng)。步進(jìn)電機(jī)能夠成為一種操控用的

5、特種電機(jī)。 它被成為最常用的一種電機(jī)，頻繁使用在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、自動化儀表等地方。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)有3種：永磁式（PM），反應(yīng)式（VR）和混合式（HB）。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是通過用電脈沖信號進(jìn)行操控的，通俗的說：步進(jìn)電機(jī)的位置和速度由脈沖信號數(shù)和頻率決定。頻率與脈沖信號數(shù)成一一對應(yīng)關(guān)系。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向取決于脈沖信號數(shù)的順序。想要對步進(jìn)電機(jī)的速度調(diào)節(jié)進(jìn)行準(zhǔn)確的

6、定位，就必須通過恰當(dāng)對步進(jìn)脈沖信號的頻率進(jìn)行操控，最后達(dá)到調(diào)速的目的。想要對電機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，我們可以通過操控步進(jìn)脈沖信號個數(shù)。伴隨現(xiàn)代社會的不斷進(jìn)步，計算機(jī)技術(shù)運用到的生活的各個方面并且伴隨微型電力電子技術(shù)迅速發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的作用與日俱增，復(fù)雜的則用于高精度嚴(yán)要求的工業(yè)控制領(lǐng)域。這是由于步進(jìn)電機(jī)具有穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、工作期間受溫度的影響極小。</p><p><b>　　國內(nèi)外研究狀況</b&

7、gt;</p><p>　　雖然步進(jìn)電機(jī)最早是由國外創(chuàng)造出來的。但國內(nèi)在幾十年前時就已經(jīng)開始生產(chǎn)和使用，當(dāng)時它被廣泛的應(yīng)用在我國工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。其中步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路當(dāng)時可以說是一個技術(shù)上的瓶頸，許多驅(qū)動電路雖然能使步進(jìn)電機(jī)正常運行，但對于精度具有嚴(yán)格要求的部分工業(yè)控制來說，許多驅(qū)動電路就顯得那樣的束手無策，步進(jìn)電機(jī)組成的電路中用到的所有半導(dǎo)體器件，當(dāng)時就已經(jīng)實現(xiàn)了國內(nèi)化生產(chǎn)。</p><

8、p>　　1.2.1 國外研究狀況</p><p>　　外國工業(yè)革命期間各種電子器件得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，工業(yè)促進(jìn)了整個國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，然而也就是那些看似微不足道的電力電子產(chǎn)品推動了整個工業(yè)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)在其中起著不可小視的作用。在大功率的工農(nóng)業(yè)設(shè)備驅(qū)動上，由于從驅(qū)動的成本太高，效率也不怎么明顯，噪音等諸多對外界的影響，在外國考慮這些因素大扭矩步進(jìn)電動機(jī)不能達(dá)到要求，另一方面對于直流電動機(jī)來說，對于電動機(jī)

9、編碼器的整體技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都是具有較高的要求。還有部分的空心轉(zhuǎn)杯電動機(jī)和交流電動機(jī)，這些電機(jī)則被運用也一些高端方面的控制。 上面說了大功率的情況，小功率場合方面，國外還是沒有拋棄使用步進(jìn)電機(jī)，比如：部分工業(yè)控制（小型簡單），部分工業(yè)制造中的機(jī)械設(shè)備，還有其他人們?nèi)粘Ｉ钪械母鞣N辦公自動化領(lǐng)域。等等。 </p><p>　　1.2.2 國內(nèi)研究狀況</p><p>　　在過去的工業(yè)數(shù)

10、控機(jī)床中我國基本上完全采用的是大力矩的步進(jìn)電機(jī)，隨著社會的不斷發(fā)展各種驅(qū)動器的成熟，而部分有實力的公司為了贏得在市場上的主導(dǎo)控制權(quán)，犧牲部分的成本采用交流電動機(jī)驅(qū)動數(shù)控機(jī)床而獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種受外界干擾小的開環(huán)控制元件，對使用者要求不高，對于大功率的場合使用，還是有部分欠缺的地方。</p><p>　　對于一些更高要求的領(lǐng)域，比如：衛(wèi)星、雷達(dá)等，我國在

11、幾十年前，就生產(chǎn)了力矩電機(jī)和環(huán)形力矩電機(jī)，這兩種電機(jī)在高品質(zhì)的操控場合，得到了廣發(fā)的應(yīng)用。</p><p>　　第三節(jié) 本章主要研究內(nèi)容</p><p>　　本論文主要是簡單的研究步進(jìn)電機(jī)的一些性質(zhì)，步進(jìn)電機(jī)的加速和減速，正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)等。選用的是最簡單的二相步進(jìn)電機(jī)作為主要核心元件，至于控制它的則是采用我們最為熟悉的AT89C52單片機(jī)。步進(jìn)電機(jī)是一種機(jī)電一體化系統(tǒng)在增量運動轉(zhuǎn)換成發(fā)散的數(shù)

12、字信號輸入的機(jī)械運動器件。但有不能簡單只是用AT89C52去直接驅(qū)動控制二相步進(jìn)電機(jī)，由于驅(qū)動電流電壓達(dá)不到步進(jìn)電機(jī)的運行的基本要求，所以本設(shè)計采用了專門的驅(qū)動芯片組，L287和L289組成的電機(jī)專用驅(qū)動電路。這使得驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)正常運行，實現(xiàn)簡單的加速和減速，正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)等功能非常簡單。</p><p>　　為了清晰的實時動態(tài)的觀察步進(jìn)電機(jī)的運行情況，同時本設(shè)計采用的是1602LCD液晶顯示器，作為顯示實時動態(tài)信息

13、。液晶顯示器主要分為兩行顯示信息，第一行是顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速情況；第二行是顯示電機(jī)的正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)。由于1602LCD液晶顯示結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的諸多優(yōu)點，被廣泛的應(yīng)用在人們?nèi)粘Ｉ钪械母鱾€方面。</p><p>　　其中電機(jī)的直接控制是通過按鍵外界的輸入按鍵使能信號，由AT89C52捕獲，然后再執(zhí)行相應(yīng)的控制操作。一個按鍵控制著步進(jìn)電機(jī)的一個操作，操作簡單明了。</p><p>　　總的來說，

14、本設(shè)計中主要用的芯片有LCD1602用于顯示步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和正反轉(zhuǎn)等具體信息（顯示模塊），L297和L298組合的步進(jìn)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動電路（驅(qū)動模塊）。</p><p><b>　　第四節(jié) 本章總結(jié)</b></p><p>　　本章主要首先概括的說明了步進(jìn)電機(jī)發(fā)展歷史，國內(nèi)與國外以前到現(xiàn)在的具體情況，以及在步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展歷史中所遇到的一些困難等。</p>

15、<p>　　緊接著又介紹了本次設(shè)計的主要目的和在本次設(shè)計中用到的具體芯片和幾個重要的電路模塊。包括作為顯示的1602LCD液晶顯示器，作為驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的L297和L298組成的驅(qū)動模塊，作為控制的按鍵模塊等。</p><p><b>　　系統(tǒng)概述</b></p><p>　　第一節(jié) 步進(jìn)電機(jī)簡介</p><p>　　2.1.1

16、 步進(jìn)電機(jī)的概述</p><p>　　一、步進(jìn)電機(jī)的定義概述</p><p>　　作為機(jī)電一體化的重要產(chǎn)品之一，步進(jìn)電機(jī)憑借著自身的諸多優(yōu)點，頻繁的出現(xiàn)在人們生活的各個方面。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種機(jī)電一體化系統(tǒng)在增量運動轉(zhuǎn)換成發(fā)散的數(shù)字信號輸入的機(jī)械運動器件。步進(jìn)電機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)發(fā)散一步增量時，命令脈沖信號使用在適當(dāng)?shù)男蛄修D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)固定一步取決于其建設(shè)。較直

17、流電機(jī)步進(jìn)電機(jī)有諸多優(yōu)勢，即低摩擦，壽命長，使用的軸承極其穩(wěn)定，由于沒有接觸刷和減少轉(zhuǎn)子散熱。</p><p>　　由于，步進(jìn)電機(jī)輸入的脈沖信號數(shù)和轉(zhuǎn)過的總角位移成正比；連續(xù)輸入一定頻率的脈沖信號時，可以準(zhǔn)確的定位步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，也就是旋轉(zhuǎn)速度和傳送脈沖信號的頻率是一一對應(yīng)的關(guān)系，不受電壓波動和負(fù)載變化的影響，所以特別適合于微機(jī)操控。</p><p><b>　　二、步進(jìn)電機(jī)

18、的分類</b></p><p><b>　　步進(jìn)電機(jī)有3類：</b></p><p>　　a. 永磁式步進(jìn)電機(jī)：通常為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角通常為7.5度或者15度。[5]</p><p>　　b. 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)：通常為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角通常為1.5度，但噪聲和振動都很大。[3]</p><p

19、>　　c. 混合式步進(jìn)電機(jī)：是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角通常為1.8度而五相步進(jìn)角通常為0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的使用最為頻繁。[3]</p><p>　　混合式步進(jìn)電機(jī)兼有反應(yīng)式和永磁式的雙重優(yōu)點，其自身阻尼作用較好，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低、低頻震動小，目前混合式步進(jìn)電機(jī)是使用最廣發(fā)的電機(jī)其一。</p><p>　　三、步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語</p

20、><p><b>　　1、固有步距角：</b></p><p>　　它表示操控系統(tǒng)每發(fā)一個步進(jìn)脈沖信號信號，電機(jī)所轉(zhuǎn)動的角位移。電機(jī)出廠時給出了一個步距角的值，如86BYG250A型電機(jī)給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時為0.9°、整步工作時為1.8°），這個步距角能夠稱之為‘電機(jī)固有步距角’，它不一定是電機(jī)實際工作時的真

21、正步距角，真正的步距角和驅(qū)動器有關(guān)。 [9]2、相數(shù)：</p><p>　　是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前普片的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，通常二相電機(jī)的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72° 。在沒有細(xì)分驅(qū)動器時，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來滿足自己步距角的要求

22、。如果使用細(xì)分驅(qū)動器，則‘相數(shù)’將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動器上更改細(xì)分?jǐn)?shù)，就能夠更改步距角。[8]</p><p><b>　　3、保持轉(zhuǎn)矩：</b></p><p>　　它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)其一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)其一

23、。比如，當(dāng)人們說2N.m的步進(jìn)電機(jī)，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進(jìn)電機(jī)。[12]</p><p><b>　　四、步進(jìn)電機(jī)的特征</b></p><p>　　1、通常步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3%—5%，且不積累。</p><p>　　2、步進(jìn)電機(jī)的外表允許實現(xiàn)的最高溫度。</p><p>　　3、步進(jìn)

24、電機(jī)力矩會隨旋轉(zhuǎn)速度的升高而下降。</p><p>　　當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動時，電機(jī)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(jī)隨頻率（或者速度）的增大而相電流減小，所以導(dǎo)致力矩下降。</p><p>　　4、步進(jìn)電機(jī)低速時能夠正常轉(zhuǎn)動，但若高于一定速度就無法啟動，并伴有嘯叫聲。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率

25、，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動的脈沖信號頻率，如果脈沖信號頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或者堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)實現(xiàn)高速轉(zhuǎn)動，脈沖信號頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后依照一定速率升到所希望的高頻（電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度從低速升到高速）。</p><p>　　2.1.2 步進(jìn)電機(jī)的工作原理</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工

26、作原理是根據(jù)電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序操控電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進(jìn)電機(jī)分時供電的，多相時序操控器[10]。</p><p>　　雖然步進(jìn)電機(jī)已被頻繁地使用，但步進(jìn)電機(jī)并不能像普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成操控系統(tǒng)方可使用。所以用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子和計算機(jī)等諸多專業(yè)知識。[15]

27、</p><p><b>　　步進(jìn)電機(jī)的選擇</b></p><p>　　本設(shè)計只是簡單的研究步進(jìn)電機(jī)的特性，所以選用的是操作起來比較簡單二相混合式步進(jìn)電機(jī)，它具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，抗干擾能力強(qiáng)的諸多優(yōu)點，廣泛的使用在人們生活的各個方面。</p><p><b>　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動介紹</b></p><

28、;p>　　2.2.1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)介紹</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的輸入量是脈沖信號序列，輸出量則為相應(yīng)的增量位移或者步進(jìn)運動。正常運動情況下，它每轉(zhuǎn)動一周具備固定的步數(shù)；做連續(xù)步進(jìn)運動時，其旋轉(zhuǎn)速度和輸入脈沖信號的頻率保持嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，不受電壓波動和負(fù)載變化的影響。由于步進(jìn)電機(jī)能直接接受數(shù)字量的操控，所以特別適宜采用微機(jī)進(jìn)行操控。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)不能直接接到

29、交直流電源上工作，而必須使用專用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，如圖2-1所示（專用芯片構(gòu)成的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)）。</p><p>　　圖2-1 L297和L298構(gòu)成的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)</p><p>　　第三節(jié) 單片機(jī)介紹</p><p>　　2.3.1 單片機(jī)在線編程技術(shù)概述</p><p>　　通常進(jìn)行單片機(jī)的實驗或者開發(fā)時，編程器是必不可少

30、的。仿真、調(diào)試完的程序需要借助編程器燒到單片機(jī)內(nèi)部或者外接的程序存儲器中。普通的編程器價格從幾百元到幾千元不等，對于通常的單片機(jī)愛好者來說還是一筆不小的開支。另外，在開發(fā)過程中，程序每改動一次就要拔下電路板上的芯片編程后再插上，也比較麻煩?！　“殡S單片機(jī)技術(shù)的擴(kuò)展，出現(xiàn)了能夠在線編程的單片機(jī)。通常可根據(jù)單片機(jī)的串行口接到計算機(jī)的RS232口，根據(jù)專門設(shè)計的固件程序來編程內(nèi)部存儲器。根據(jù)預(yù)先編程在其中一塊存儲區(qū)中的程序就能夠根據(jù)串行口和

31、計算機(jī)相連，使用PC上專用的用戶界面程序直接下載程序代碼到單片機(jī)的另一塊存儲區(qū)中。</p><p>　　2.3.2 單片機(jī)原理概述</p><p>　　單片機(jī)（single-chip microcomputer）是一種集成電路芯片，一片單片機(jī)芯片就具備組成計算機(jī)的全部功能。它采用超大規(guī)模技術(shù)將具備數(shù)據(jù)處理能力的微處理器(CPU)、存儲器（含程序存儲器ROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM）、輸入、輸出

32、接口電路(I/O接口)集成在同一塊芯片上，構(gòu)成一個即小巧又很完善的計算機(jī)硬件系統(tǒng)。如圖2-2中表示單片機(jī)的典型結(jié)構(gòu)圖。由于單片機(jī)的高度集成化，縮短了系統(tǒng)內(nèi)的信號傳送距離，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)配置，大大地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和運旋轉(zhuǎn)速度，并且它的指令系統(tǒng)又很適合于工業(yè)操控的要求，所以單片機(jī)在工業(yè)過程和設(shè)備操控中得到了頻繁的使用。</p><p>　　圖2-2 典型單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.

33、3.3 單片機(jī)的特性和擴(kuò)展前景。</p><p>　　從硬件角位移看：單片機(jī)具備小型化的特性，它采用超大規(guī)模技術(shù)將具備數(shù)據(jù)處理能力的微處理器(CPU)、存儲器（含程序存儲器ROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM）、輸入、輸出接口電路(I/O接口)集成在同一塊芯片上，一片單片機(jī)芯片就具備組成計算機(jī)的全部功能。</p><p>　　從軟件角位移看：單片機(jī)指令系統(tǒng)有精單指令的特性，容易學(xué)習(xí)。根據(jù)單片機(jī)指令編

34、寫的源程序短小精悍，使單片機(jī)使用產(chǎn)品即體積小又具備智能化。</p><p>　　擴(kuò)展前景：縱觀單片機(jī)的擴(kuò)展過程，能夠預(yù)見單片機(jī)的擴(kuò)展有著頻繁的前景。尤其在工業(yè)操控、智能儀器儀表、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信地方、家用電器、醫(yī)用設(shè)備等地方中將有著頻繁的擴(kuò)展前景。</p><p>　　2.3.4 單片機(jī)結(jié)構(gòu)和原理</p><p>　　單片機(jī)在進(jìn)行實時操控和實時數(shù)據(jù)處理時，需要和外

35、界文件交換信息。這樣了解單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和每一個引腳的功能作用和顯得尤其重要，單片機(jī)的引腳較多，并且有些引腳處在不同的狀態(tài)下?lián)碛胁煌暮x。單片機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3 AT889C52單片機(jī)的內(nèi)部組成和外觀</p><p><b>　　(1)中央處理器：</b></p><p>　　中央處理器(CPU)是整個單片機(jī)的

36、核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器[1]</p><p>　　(2)數(shù)據(jù)存儲器(RAM)：</p><p>　　AT89C52內(nèi)部有256x8字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器（RAM）和二十多個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器有專門的用途，通普片于存放操控指令數(shù)據(jù)，不能用作用戶數(shù)據(jù)的存放，用戶能使用的RAM只有256個字節(jié)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結(jié)果或者用戶定義的字型表。[1]</p&

37、gt;<p>　　(3)程序存儲器(ROM)：</p><p>　　AT89C52共有8K字節(jié)閃存，用于存放程序和固定的常數(shù)等。</p><p>　　(4)定時/計數(shù)器(ROM)：</p><p>　　AT89C52有3個16位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或者計數(shù)，當(dāng)定時/計數(shù)器產(chǎn)生溢出時，可用中斷方式操控程序轉(zhuǎn)向。</p><

38、p>　　(5) 并行輸入輸出(I/O)口：</p><p>　　AT89C52共有4個8位的并行I/O口(P0、 P1、P2、P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。[1]</p><p>　　(6)全雙工串行口：</p><p>　　AT89C52內(nèi)置一個全雙工異步串行通信口，用于和其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既能夠用作異步通信收發(fā)器，也能夠當(dāng)同步移位器使用。[

39、1]</p><p><b>　　(7)中斷系統(tǒng)：</b></p><p>　　AT89C52具備較完善的中斷功能，有8個中斷源，可通常滿足不同的操控要求，并具備3級的優(yōu)先級別選擇。[1]</p><p><b>　　(8)時鐘電路：</b></p><p>　　AT89C52內(nèi)置最高頻率達(dá)24MH

40、z的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機(jī)運轉(zhuǎn)的時序脈沖信號，但需外接晶體振蕩器和振蕩電容。</p><p>　　2.3.5 AT89C52詳細(xì)介紹</p><p>　　本設(shè)計選用的單片機(jī)是AT89C52，下面對齊結(jié)構(gòu)的每一個引腳進(jìn)行詳細(xì)的介紹。</p><p>　　AT89C52的主要參數(shù)如表2-1所示：</p><p>　　表2-1 AT89C

41、52的主要參數(shù)</p><p>　　和MCS-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。8字節(jié)可重擦寫FLASH閃速存儲器，1000次擦寫周期。全靜態(tài)操作：0HZ-24MHZ。三級加密程序存儲器；256x8字節(jié)內(nèi)部RAM；32個可編程I/O口線；3個16位定時器/計數(shù)器；8個中斷源；可編程串行UART通道；低功耗空閑和掉電模式。</p><p>　　AT89C52提供了一下標(biāo)準(zhǔn)功能：8字節(jié)FLASH閃速

42、存儲器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線等。ATMEL的AT89C52是一種高效微操控器，為很多嵌入式操控系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。其引腳如圖2-4所示。</p><p>　　圖2-4 單片機(jī)的引腳排列</p><p>　　管腳詳細(xì)說明如圖2-5所示：</p><p>　　圖2-5 單片機(jī)管腳詳細(xì)說明</p><p>　

43、　在AT89C52中P3還具有更加重要一些特殊功能口，如表2-2所示：</p><p>　　表2-2 P3口特殊功能</p><p>　　2.3.6 AT89C52的定時/計數(shù)器2概述</p><p>　　AT89C52除了和AT89C51所有的定時器/計數(shù)器0和所有的定時器/計數(shù)器1外，還增加了一個定時器/計數(shù)器2.定時器/計數(shù)器2的操控和狀態(tài)位位于T2CO

44、N，寄存器對（RCA02H、RCAP2L）是定時器2在16位捕獲方式或者16位自動重裝數(shù)方式下得捕獲/自動重裝數(shù)寄存器。其中定時/計數(shù)器2操控寄存器T2CON如表2-3所示。并且表2-3詳細(xì)的列出了T2CON寄存器每位的詳細(xì)說明。</p><p>　　表2-3 定時/計數(shù)器2操控寄存器T2CON</p><p>　　AT89C52的定時器0和定時器1個工作方式和AT89C51的相同，這里

45、就不詳細(xì)的說明了。定時器2是一個16位的定時計數(shù)器。具有自動重裝載（向下或者向上計數(shù)）；捕獲方式和波特率發(fā)生器方式，工作方式有T2CON操控位來選擇。其中表2-4列出了定時器2的工作方式。</p><p>　　表2-4 定時器2 工作方式</p><p>　　若在第一次機(jī)器周期中采到的值為1，由于識別1到0的跳變需要2個機(jī)器周期（24個振蕩周期），所以，最高計數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24、

46、為了確保采樣的正確性，需要輸入的電平在變化前至少保持一個完整周期的時間，以保證輸入信號至少被采一次。</p><p>　　捕獲方式：這這種方式下，根據(jù)T2CON操控位以EXEN2來選擇兩種方式。</p><p>　　自動重裝載方式：定時器2工作在16位自動重裝載方式時，能夠?qū)λ幊虨橄蛏匣蛘呦蛳碌挠嫈?shù)方式，這一功能可根據(jù)操作特殊功能寄存器T2CON的DCEN位來進(jìn)行選擇。</p>

47、;<p>　　波特率發(fā)生器的方式和自動重載方式相仿，在此方式下，TH2翻轉(zhuǎn)使定時器2的寄存器用RCAP2H和RCAP2L中的16位數(shù)值重新裝載，該數(shù)值由軟件設(shè)置。</p><p>　　當(dāng)在方式1和方式3下工作時，波特率由定時器2的溢出速率能夠根據(jù)下面的公式確定。</p><p>　　同樣的定時器能工作在定時方式也能夠工作在計數(shù)方式，在大多數(shù)的使用中，工作在定時方式（C/=0）

48、，定時器2成為波特率發(fā)生器時，和成為定時操作時是不同的兩個概念，成為定時器時，在每個機(jī)器周期（1/12晶振頻率）寄存器大的值加1，而當(dāng)成為波特率發(fā)生器來使用的時候，在每個狀態(tài)時間（1/2振蕩頻率）寄存器的值加1，波特率的計算公式如下：</p><p>　　式子中的（RCAP2H,RCAP2L）是RCAP2H和RCAP2L中的16位無符號數(shù)。</p><p>　　2.3.7 時鐘振蕩器&l

49、t;/p><p>　　AT89C52 的內(nèi)部有一個振蕩器，這個振蕩器具有高增益反相放大的作用，AT89C52的引腳XTAL1和XTAL2分別是這個晶體振蕩器的輸入和輸出端口。內(nèi)部的放大器與外部石英晶體（反饋元件）一起構(gòu)成了自激振蕩器，振蕩電路如圖2-6所示。</p><p>　　圖2-6 晶體振蕩電路圖</p><p>　　外接石英晶體和電容C1，C2接在放大器的反饋

50、回路中一起構(gòu)成了并聯(lián)振蕩電路。對外部電容C1、C2雖然沒有非常嚴(yán)格的要求，晶體振蕩器的頻率由電容的容量的大小直接決定，考慮諸多方面的因素通常情況我們這里推存使用的電容值為30PF左右。</p><p>　　第四節(jié) 核心芯片介紹</p><p>　　2.4.1 L297的工作原理</p><p>　　L297是一款專門用于驅(qū)動控制步進(jìn)電機(jī)的芯片，它是由意大利SGS

51、半導(dǎo)體公司所研發(fā)和生產(chǎn)的。在許多不同的步進(jìn)電機(jī)上都可以使用；這款芯片還必須與L298芯片一起才能組成專門的驅(qū)動控制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路。這款芯片的引腳特別緊湊，使用的是+5V的電源電壓，同時引腳的布局上是采用雙列直插的20引腳塑封封裝，其引腳圖2-7。</p><p>　　圖2-7 L297引腳圖</p><p>　　L297引腳就不再這里做詳細(xì)介紹，簡單的介紹幾個特殊的引腳。①SYNG引腳

52、也就是1號引腳，是斬波器輸出端，如果使用外部時鐘源，則時鐘信號接到此引腳上。②HOME引腳也就是3號引腳，集電極開路輸出端，當(dāng)此引腳有效時，晶體管開路。③4號引腳是A相驅(qū)動信號。④5引腳作為控制A相和B相的驅(qū)動極。⑤6引腳B相驅(qū)動信號。⑥7引腳C相驅(qū)動信號。⑦8引腳，操控C相和D相的驅(qū)動級。⑧9引腳是D相驅(qū)動信號。⑨ENABLE引腳是L297的使能輸入端。⑩CONTROL引腳是斬波器功能操控端，等等。還有許多引腳這里不再介紹。</

53、p><p>　　2.4.2 L298工作原理</p><p>　　L298是一款單片集成的高電壓、高電流、雙路全橋式電機(jī)驅(qū)動芯片，L298提供兩個使能輸入端，能夠在不依靠于輸入信號的情況下，使能或者禁用L298元件。</p><p>　　L298低位晶體管的發(fā)射器連接到一起，而其對應(yīng)的外部端口則可以使用連接一個外部感應(yīng)電阻，L298還提供了一個額外的電壓輸入，所通過它

54、的邏輯電路能夠工作在更低的電壓下。</p><p>　　在整個步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路中L297用來提供連續(xù)的時序信號，不僅能夠節(jié)省單片機(jī)IO端口的使用，而且能更好的實現(xiàn)驅(qū)動控制的最終目的。其中L298的引腳如圖2-8所示。</p><p>　　圖2-8 L298引腳圖</p><p>　　L298同樣引腳的布局上是采用雙列直插的20引腳塑封封裝。</p>

55、<p>　　2.4.3 驅(qū)動方法的確定</p><p>　　關(guān)于步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動通常有兩種方法，一種是用單片機(jī)直接來驅(qū)動，另一種是根據(jù)CPU來間接驅(qū)動，其中第一種驅(qū)動方法不適合采用，由于CPU的輸出電流是極其小的，這樣特別小的電流脈沖信號不能滿足步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動；第二種是根據(jù)CPU來間接驅(qū)動，這樣的好處就是可以將CPU輸出來的電脈沖信號進(jìn)行放大，緊接著進(jìn)行放大的信號才能直接驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，后一種驅(qū)動方法綜

56、合的考慮比較安全。這也是本次設(shè)計最終采用的驅(qū)動方法（AT89C52間接驅(qū)動步二相進(jìn)電機(jī)）。</p><p>　　L297和L298組成的驅(qū)動電路具備的優(yōu)點：</p><p>　　使用元件不復(fù)雜，各器件的損耗小，高穩(wěn)定性，抗干擾能力強(qiáng)，總體體積小，各個子程序開發(fā)簡單。L298和L297配合使用操控雙極步進(jìn)電機(jī)工作電流可達(dá)2.5A等諸多優(yōu)點。</p><p>　　所以采

57、用L297和L298組成的操控驅(qū)動器來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，并且L297和L298芯片組成的驅(qū)動操控器也是專用的驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的操控驅(qū)動器。</p><p>　　L297和L298組成的操控驅(qū)動器線路圖如圖2-9所示。</p><p>　　圖2-9L297和L298操控驅(qū)動線路圖</p><p>　　2.4.4 1602LCD工作原理</p><p&g

58、t;　　1602LCD簡介：1602 LCD是一種液晶顯示器，液晶是一種介于液體和固體之間的熱力學(xué)的中間穩(wěn)定相。液晶顯示模塊接口簡單、容易操作、總體結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，所以液晶顯示器出現(xiàn)在我們生活中的各個方面，已成為很多電子產(chǎn)品的輸出顯示元件，比如在計算器、萬用表、電子表和很多家用電子產(chǎn)品中都能夠看到液晶顯示器的身影。它的特性是在一定的溫度范圍內(nèi)既有液體動態(tài)性和連續(xù)性，又有晶體的各向異性，其分子特性有：分子呈長棒形，長寬比較大；長棒形分子不能

59、彎曲，必須是一個剛性體，所以通常都有一個中心橋鏈；液晶分子頭尾有極性或者有可極化的基因。 如圖2-10為1602液晶顯示器的尺寸圖。</p><p>　　圖2-10 1602LCD尺寸圖</p><p>　　從圖中給可以看出1602LCD顯示容量16x2個字符，各個引腳的結(jié)構(gòu)也相對比較簡單，易于操作。</p><p>　　在單片機(jī)控制的系統(tǒng)中晶液顯示器作為輸出顯示元

60、件有以下幾個優(yōu)點：</p><p>　　高質(zhì)量的顯示：具有恒定發(fā)光的特點，接受到信號之后，每個顯示容量的色彩和亮度恒定，而且它顯示的畫面質(zhì)量并不會出現(xiàn)閃爍的效果。</p><p>　　數(shù)字式接口：接口都是采用數(shù)字式接口，這樣和單片機(jī)系統(tǒng)的接口連接是變得更加簡單，操作起來比較方便。</p><p>　　3、小巧輕便：與傳統(tǒng)的顯示器相比，就小巧輕便的多了，不像傳統(tǒng)的顯示

61、器那樣龐大笨重。</p><p>　　4、超低功耗：由于體積上的小巧輕便，所以功耗自然降低了，比如電子表上的顯示器，基本無功耗，這也是它被廣泛應(yīng)用的原因。</p><p><b>　　第五節(jié) 本章總結(jié)</b></p><p>　　本章主要是針對本設(shè)計中用到的重要芯片做了粗略的介紹，這些芯片都是</p><p>　　單片

62、機(jī)和步進(jìn)電機(jī)之間的驅(qū)動和顯示芯片，并詳細(xì)的說明了設(shè)計對元件的選擇，如單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)是這個設(shè)計的主題，所以詳細(xì)的介紹了本設(shè)計所用的單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)，L297和L298組成的驅(qū)動操控模塊，LCD1602液晶模塊的相關(guān)顯示和具體顯示的實現(xiàn)。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)</p><p>　　第一節(jié) 系統(tǒng)整體設(shè)計</p><p>　　3.1.1 系統(tǒng)原

63、理圖</p><p>　　本次設(shè)計簡單的研究步進(jìn)電機(jī)的控制的，所以選用二相步進(jìn)電機(jī)，至于主要的控制器件，按照設(shè)計的要求選用AT89C52作為控制器。選取用1602LCD成為液晶驅(qū)動顯示。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動芯片則選用L297和L298組合的驅(qū)動操控電路來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)。由液晶顯示器1602LCD顯示步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和正反轉(zhuǎn)的實時動態(tài)信息。由相應(yīng)的依照鍵輸入正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，減速和減速，并根據(jù)顯示器顯示出來，所以本次設(shè)計在16

64、02LCD液晶顯示器上有兩排顯示，上排來顯示步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，下排來顯示步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)情況。系統(tǒng)原理框圖如3-1所示：</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　3.1.2 系統(tǒng)整體圖</p><p>　　此系統(tǒng)采用的是外部中斷方式，P0所有接口和P2.0、P2.1、P2.2成為1602LCD液晶顯示接口；P2.6和P2.7成為連接L2

65、97和L298組成的驅(qū)動操控電路；P3.2、P3.3、P3.4、P3.5連接對應(yīng)的依照鍵接口。如圖3-2所示為系統(tǒng)整體圖。</p><p>　　圖3-2系統(tǒng)整體圖</p><p>　　第二節(jié) 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計</p><p>　　3.2.1 系統(tǒng)硬件電路概述</p><p>　　這次設(shè)計中電源采用+5V、+36V（步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動），同時采

66、用RP1 8位排阻和AT89C52的P0口連接使其電平拉高驅(qū)動1602LCD液晶顯示器，這樣的驅(qū)動使電路圖看上去更加簡單明了；采用12MHZ的石英晶體振蕩器成為單片機(jī)AT89C52的工作頻率，并且采用了依照鍵開關(guān)用來操控步進(jìn)電機(jī)的加速和減速，正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)；由于AT89C52單片機(jī)不能直接驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，所以采用的是L297和L298組合成的驅(qū)動操控電路來驅(qū)動二相步進(jìn)電機(jī)的運轉(zhuǎn)。</p><p>　　3.2.2 顯示

67、電路的設(shè)計</p><p>　　顯示模塊：采用1602LCD液晶顯示器成為步進(jìn)電機(jī)的實時動態(tài)顯示，1602LCD液晶顯示器由于具備小巧且廉價和耐用的諸多優(yōu)點，常常被用于我們生活的每一個地方，1602LCD液晶顯示器外部只有14個引腳，所以操作起來極其的簡便。如圖3-3為該設(shè)計的顯示模塊圖。</p><p>　　圖3-31602LCD液晶顯示圖</p><p>　　

68、3.2.3 按鍵電路的設(shè)計</p><p>　　按鍵控制模塊：按鍵可以直接操控步進(jìn)電機(jī)的工作狀態(tài)，根據(jù)按鍵向單片機(jī)輸入相應(yīng)的信號，然后產(chǎn)生對應(yīng)的中斷，調(diào)用相應(yīng)的處理子程序，實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的相應(yīng)操作。最后操控步進(jìn)電機(jī)的工作狀態(tài)（加速、減速、正轉(zhuǎn)、復(fù)位和反轉(zhuǎn)），其中的電路如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4按鍵電路圖</p><p>　　3.2.4 驅(qū)動模

69、塊的設(shè)計</p><p>　　驅(qū)動模塊：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊采用的是L287和L289組合成的驅(qū)動操控電路，此驅(qū)動操控電路是典型的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，前面已經(jīng)詳細(xì)的介紹了L287和L289的相關(guān)知識，這里就不再過多的解釋。驅(qū)動電路如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路</p><p>　　3.2.5 時鐘電路的設(shè)計</p><

70、;p>　　作為單片機(jī)系統(tǒng)的心臟，時鐘電路控制著整個單片機(jī)系統(tǒng)的工作頻率，我們可以通過提高時鐘的頻率從而達(dá)到提高單片機(jī)系統(tǒng)的整體速度，在本次設(shè)計中采用的是12MHz的晶振，外接330pf的保護(hù)電容。如圖3-6所示的時鐘電路圖。</p><p>　　圖3-6時鐘電路圖</p><p>　　第三節(jié) 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計</p><p>　　每一個微處理系統(tǒng)，除了硬件

71、的支持外還必須有一套與之相對應(yīng)的軟件支持，這樣才能達(dá)到更好的控制效果，如果說硬件框架是整個系統(tǒng)的軀體，那么對應(yīng)的軟件系統(tǒng)就是整個系統(tǒng)的靈魂。每一個系統(tǒng)都需要一套完整的軟硬件相結(jié)合的開發(fā)工具。隨著社會科學(xué)的不斷進(jìn)步，單片機(jī)的應(yīng)用范圍與日俱增。這次設(shè)計的核心芯片選用的是AT89C52。</p><p>　　3.3.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計</p><p>　　本次設(shè)計的主要程序分為3大模塊：按鍵模

72、塊直接作為控制步進(jìn)電機(jī)的信號輸入模塊；1602LCD顯示模塊作為實時動態(tài)的顯示步進(jìn)電機(jī)的運行情況；最關(guān)鍵的L297和L298組成的驅(qū)動模塊用于驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，為步進(jìn)電機(jī)提供了一個穩(wěn)定的運行環(huán)境。該設(shè)計程序框圖如圖3-7所示。</p><p>　　圖3-7主程序框圖</p><p>　　3.3.2 按鍵控制程序設(shè)計</p><p>　　本設(shè)計總的用到5個依照鍵，分別

73、操控步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速和復(fù)位。其中分別連接到單片機(jī)的P3.4、P3.5、P3.2、P3.3、P3.1，當(dāng)對應(yīng)引腳為低電平（即依照鍵依照下）時，依照鍵使能，此時調(diào)用對應(yīng)的子程序。如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8按鍵程序流程圖</p><p>　　3.3.4 步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)程序設(shè)計</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)情況在剛開始時系統(tǒng)默認(rèn)

74、初始化為正轉(zhuǎn)，由芯片L297的17引腳（/）控制正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，該引腳又與單片機(jī)的P2.6引腳相連，當(dāng)P2.6輸入高電平時正轉(zhuǎn)，輸入低電平時反轉(zhuǎn)?？刂品浅５暮唵?。流程圖如3-9所示。</p><p>　　圖3-9正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)程序流程圖</p><p>　　3.3.5 加減速與復(fù)位程序設(shè)計</p><p>　　同樣的加速減速和正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)都是由按鍵來控制的，當(dāng)加速按鍵按下時

75、，這時產(chǎn)生一個相應(yīng)中斷，主程序會去調(diào)用加速子程序，執(zhí)行相應(yīng)的加速操作；同樣的加速按鍵按下是，中斷產(chǎn)生，調(diào)用相應(yīng)的減速子程序；復(fù)位也是同樣的道理。通過按鍵的按下產(chǎn)生相應(yīng)的中斷然后緊接著調(diào)用相應(yīng)的中斷子程序。具體的加速程序流程圖如圖3-10所示，減速程序流程圖如圖3-11所示，復(fù)位程序流程圖如圖3-12所示。</p><p>　　圖3-10 加速程序流程圖</p><p>　　圖3-11

76、減速程序流程圖</p><p>　　圖3-12 復(fù)位程序流程圖</p><p>　　3.3.6 顯示程序的設(shè)計</p><p>　　顯示器本設(shè)計采用的是1602LCD液晶顯示器，由于它結(jié)構(gòu)簡單，引腳單一的特點被廣泛的應(yīng)用在生活中的各個領(lǐng)域。顯示器的引腳外界一個并排8位的排阻用于驅(qū)動顯示器能正常的工作，由單片機(jī)的P0口控制顯示器的所有數(shù)據(jù)位的引腳，然后再由P2.0

77、、P2.1、P2.2控制顯示器的三個功能引腳。流程圖如3-11所示。</p><p>　　圖3-13顯示程序流程圖</p><p><b>　　第四節(jié) 本章總結(jié)</b></p><p>　　通過這章的介紹，可以知道本設(shè)計中的各個模塊是如何實現(xiàn)的，各個模塊之間又有十分密切的關(guān)系，根據(jù)每個模塊中使用到的芯片，可以更加清晰的認(rèn)識了解各個芯片的功能

78、是如何實現(xiàn)的。把各個模塊進(jìn)行細(xì)分，使程序設(shè)計起來比較簡單，之后再整理結(jié)合在一起使整個控制系統(tǒng)的功能得以實現(xiàn)。</p><p><b>　　第四章 系統(tǒng)測試</b></p><p>　　第一節(jié) 軟件測試的步驟</p><p>　　把編寫好的各模塊子程序合理的整理結(jié)合起來，然后通過 Keil uVision4 軟件編譯生成單片機(jī)可執(zhí)行文件（.H

79、EX）文件，這個 .HEX文件就是最終要下載到單片機(jī)RAM中的文件，在進(jìn)行程序編譯之前，我們還要對 Keil uVision4 軟件進(jìn)行許多必要的配置，配置選用的單片機(jī)是AT89C52系列的，然后在軟件的添加窗口將要編譯的程序添加進(jìn)來，之后也是比較關(guān)鍵的步驟，配置輸出時的一些信息，步驟是進(jìn)入Target Options...菜單中，再進(jìn)入Output子菜單中勾選Create HEX File選項，退出保存。之后就可以編譯生成單片機(jī)可執(zhí)行

80、文件了，具體的步驟如圖4-1所示，途中已經(jīng)詳細(xì)標(biāo)出軟件配置的具體順序。</p><p>　　圖4-1軟件配置步驟圖</p><p>　　之后的工作就是打開基于PROTUES軟件的電路仿真圖，將上述已經(jīng)編譯好的.HEX單片機(jī)可執(zhí)行文件下載的AT89C52中，進(jìn)行仿真。</p><p>　　通過5個按鍵來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動的方向及復(fù)位的效果，通過觀察1602LC

81、D液晶顯示器上的顯示，可以清晰的知道步進(jìn)電機(jī)的具體實時的動態(tài)信息。</p><p>　　第二節(jié) 仿真電路測試步驟</p><p>　　打開基于PROTUES軟件的電路仿真圖，并將上述軟件測試已經(jīng)產(chǎn)生好的.HEX可執(zhí)行文件下載到AT89C52中，就可以進(jìn)行仿真電路的測試了。</p><p>　　通過按下相應(yīng)的按鍵，然后系統(tǒng)響應(yīng)對應(yīng)的中斷，調(diào)用對應(yīng)中斷處理子程序，分別

82、實現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)的加速與減速，正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，和復(fù)位（是一個條件判斷語句），如果條件成立（即有復(fù)位按鍵按下），則調(diào)用對應(yīng)的復(fù)位子程序，該子程序是一個直接操作單片機(jī)的內(nèi)部寄存器，最終達(dá)到復(fù)位的效果，其余的4個按鍵則會調(diào)用對應(yīng)的中斷處理子程序。</p><p>　　通過對按鍵的一一操作，可以在顯示器上看出操作后步進(jìn)電機(jī)的實時動態(tài)信息。顯示器顯示的信息分為兩行，第一行顯示的是步進(jìn)電機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)速；第二行顯示的是步進(jìn)電機(jī)的正反

83、轉(zhuǎn)情況，CW表示正轉(zhuǎn)，CCW表示反轉(zhuǎn)。比如：某一時刻步進(jìn)電機(jī)的信息情況如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 某一時刻步進(jìn)電機(jī)運行情況圖</p><p><b>　　第三節(jié) 本章總結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了整個系統(tǒng)的最后工作，系統(tǒng)的測試，包括軟件的測試和仿真電路圖的測試，軟件測試方面，應(yīng)該熟練的掌握Keil uV

84、ision4 軟件的具體使用，這是一款與單片機(jī)軟件編程密切相關(guān)的工具軟件，其中擁有許多的功能，是一款操作簡單功能強(qiáng)大的工具軟件?；赑ROTUES軟件的仿真電路的測試，這同樣的要求操作者熟練的掌握PROTUES這款軟件，是一款既可以實現(xiàn)電路圖繪制工作，又可以實現(xiàn)后期的方正校驗等工作的一款工具軟件，此軟件包含的元器件種類繁多，并且操作簡單功能強(qiáng)大。最終實現(xiàn)了整個設(shè)計的系統(tǒng)測試工作。</p><p>　　第五章 總

85、結(jié)和展望</p><p><b>　　第一節(jié) 總結(jié)</b></p><p>　　當(dāng)我的設(shè)計論文寫到這里時，我的內(nèi)心莫名的產(chǎn)生了絲絲的喜悅，為期幾個月的設(shè)計終于可以告一段落了，老師時時刻刻的督促，自己一分一秒的努力，換來了此刻內(nèi)心的那份喜悅，我覺得是值得的。對于本次設(shè)計，在此我就不發(fā)表任何關(guān)于內(nèi)心一些奇葩的觀點了?？偨Y(jié)一下自己的不足和以后應(yīng)該如何提升自己。在本次設(shè)計的

86、過程中，總有那么一些讓自己措手不及的知識點，面對這些“刺頭”的狂轟亂炸，對這次設(shè)計失去信心的我，感覺是不可完成的任務(wù)，之后小小時間的消沉之后，我開始到圖書館查閱各種相關(guān)的資料圖書，將自己不懂的地方進(jìn)行臨時的彌補(bǔ)，設(shè)計中遇到問題馬上想辦法解決，也就是這樣，本次設(shè)計如露天的高樓，慢慢的有了大概的輪廓，又花費了大量的時間精力進(jìn)行精雕細(xì)琢之后，我的“高樓”筑成了，說去說來有點夸張了。下面說說實際的，對于本次設(shè)計最讓我頭疼的就是步進(jìn)電機(jī)的工作原理

87、，至于為什么頭疼誰都知道，老師講課時自己沒有認(rèn)真聽講，完全打醬油的我感覺到困惑也就不足為奇了。</p><p>　　至于主要芯片和整個系統(tǒng)的作用功能之類的話題，這里就不再進(jìn)行多述了，上面的章節(jié)已經(jīng)敘述的多了。</p><p><b>　　第二節(jié) 展望</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)從創(chuàng)造出來到今天，已經(jīng)有幾十年的歷史了，在這短短幾十年的

88、歷史中，它已經(jīng)悄悄的遍歷到了人們生活的各個角落，在電動機(jī)這一大家族中，步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)成人們使用最廣泛的電機(jī)之一，國外有些發(fā)達(dá)國家試圖研究更經(jīng)濟(jì)適用的產(chǎn)品來取代步進(jìn)電機(jī)，但是由于種種技術(shù)上的瓶頸，這還是一個比較困難的國際化問題。</p><p>　　對于未來的展望，步進(jìn)電機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用中依然會占很大的比列，原因非常明顯，由于步進(jìn)電機(jī)的體積小巧，穩(wěn)定性能好，工作時抗外界干擾能力強(qiáng)，比起其它電機(jī)更經(jīng)濟(jì)實惠等等諸多的優(yōu)

89、點。</p><p>　　我國從幾十年前是就開始使用步進(jìn)電機(jī)，并且一直致力于更高轉(zhuǎn)速，更加穩(wěn)定等深層次技術(shù)方面的研究，已經(jīng)取得了顯著的成果。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過兩個多月的畢業(yè)論文寫作，在今天論文終于可以告一段落，對此我將要對那些在此期間幫助過我的老師和同學(xué)表示由衷的感謝。</p>

90、<p>　　畢業(yè)答辯同時也意味著我在北方民族大學(xué)的學(xué)習(xí)生活即將要結(jié)束，回想這幾年的大學(xué)生活，感覺自己收獲了很多，在此我向曾經(jīng)幫助過我的老師和同學(xué)表示感謝。論文中遇到得到困難，有些是我們所學(xué)專業(yè)上的問題，也有一些是論文格式上應(yīng)該引起注意的問題，但是在我做論文設(shè)計的過程中一直得到老師的細(xì)心指導(dǎo)，使我的論文最終得以完成。謹(jǐn)向牛老師致以崇高的謝意！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b&

91、gt;</p><p>　　[1]張友德.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實驗[M].上海:復(fù)旦大學(xué)出版社，2005.</p><p>　　[2]李夙.異步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998.</p><p>　　[3]王鴻鈺.步進(jìn)電機(jī)控制入門[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1990.</p><p>　　[4]袁任光,張偉武.電動

92、機(jī)控制電路選用與258實例[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.</p><p>　　[5]王秀和.永磁電機(jī)[M].北京: 中國電力出版社,2007.</p><p>　　[6]房玉明,杭柏林.基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)[J].電機(jī)與控制應(yīng)用，2006，33（4）：64-64.</p><p>　　[7]孫笑輝,韓曾晉.減少感應(yīng)電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩脈動

93、的方法[J].電氣傳動,2001，(1):8-11.</p><p>　　[8]馮江華,陳高華,黃松濤.異步電動機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制[J].電工技術(shù)學(xué)報,1999，(6):29-33.</p><p>　　[9]江一，朱凌,申仲濤.異步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制仿真研究[J].華北電力大學(xué)學(xué)報,2003，(1):10-13.</p><p>　　[10]韓利虎. 淺談步進(jìn)電機(jī)的

94、基本原理[J]. 內(nèi)蒙古石油化工, Inner Mongolia Petrochemical Industry, 2007，(11):109.</p><p>　　[11]張巍. 淺談單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)[J]. 安防科技,2006，(3): 25.</p><p>　　[12]喬璐.,景林,韓英桃.一種實用的步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器設(shè)計[J].微特電機(jī),2005，(10):29-31.</p

95、><p>　　[13]康晶.采用反饋控制的步進(jìn)電機(jī)高低壓驅(qū)動電路[J].電力電子技術(shù),2003,37(1):61-62,65. </p><p>　　[14]張毅剛 單片機(jī)原理及應(yīng)用.高等教育出版社。</p><p>　　[15]李光友 王建民 孫雨萍. 控制電機(jī).機(jī)械工業(yè)出版社.第四章 步進(jìn)電機(jī)。</p><p>　　[16]Isao Taka

96、hashi,Toshihiko Noguchi.A new responese and high-efficiency control strategy of an motor[J].IEEE Trans on Ind Appl,1986,2(5):820-827.</p><p><b>　　附錄一</b></p><p><b>　　源程序清單</

97、b></p><p>　　#include "AT89X51.h" </p><p>　　int delay();</p><p>　　void inti_lcd();</p><p>　　void show_lcd(int);</p><p>　　void cmd_wr();</p&

98、gt;<p>　　void ShowState();</p><p>　　void clock(unsigned int Delay) ;</p><p>　　void reset(void);</p><p>　　void DoSpeed(); //計算速度</p><p><b>　　//正轉(zhuǎn)值<

99、/b></p><p>　　#define RIGHT_RUN 1</p><p><b>　　//反轉(zhuǎn)值</b></p><p>　　#define LEFT_RUN 0</p><p>　　sbit RS=0xA0;</p><p>　　sbit RW=0xA1;</p>

100、<p>　　sbit E=0xA2;</p><p>　　char SpeedChar[]="SPEED(n/min):";</p><p>　　char StateChar[]="RUN STATE:";</p><p>　　char STATE_CW[]="CW";</p>&l

101、t;p>　　char STATE_CCW[]="CCW";</p><p>　　char SPEED[3]="050";</p><p>　　unsigned int RunSpeed=50;//速度</p><p>　　unsigned char RunState=RIGHT_RUN; //運行狀態(tài)</p&

102、gt;<p><b>　　main()</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　/*定時器設(shè)置*/</b></p><p>　　TMOD=0x66; //定時器0，1都為計數(shù)方式；方式2；</p><p>　　EA=1;

103、//開中斷</p><p>　　TH0=0xff;//定時器0初值FFH；</p><p><b>　　TL0=0xff;</b></p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p&

104、gt;　　TH1=0xff;//定時器1初值FFH；</p><p><b>　　TL1=0xff;</b></p><p><b>　　ET1=1;</b></p><p><b>　　TR1=1;</b></p><p>　　IT0=1;//脈沖方式</p&

105、gt;<p>　　EX0=1;//開外部中斷0:加速</p><p>　　IT1=1;//脈沖方式</p><p>　　EX1=1;//開外部中斷1:減速</p><p>　　inti_lcd();</p><p>　　DoSpeed(); </p><p>　　ShowSt

106、ate();</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(P3_1==0x00)</p><p><b>　　reset();</b></p><p>　　clock(RunS

107、peed);</p><p>　　P2_7=P2_7^0x01;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//定時器0中斷程序:正轉(zhuǎn)</p><p>　　void t_0(void) interrupt 1</

108、p><p><b>　　{</b></p><p>　　RunState=RIGHT_RUN;</p><p><b>　　P2_6=1;</b></p><p><b>　　P0=0x01;</b></p><p><b>　　cmd_wr()

109、;</b></p><p>　　ShowState();</p><p><b>　　} </b></p><p>　　//定時器1中斷:反轉(zhuǎn)</p><p>　　void t_1(void) interrupt 3</p><p><b>　　{</b><

110、/p><p>　　RunState=LEFT_RUN;</p><p><b>　　P2_6=0;</b></p><p><b>　　P1=0x01;</b></p><p><b>　　cmd_wr();</b></p><p>　　ShowState(

111、);</p><p><b>　　} </b></p><p>　　//中斷0:加速程序</p><p>　　void SpeedUp() interrupt 0</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(RunSpeed>=12)<

112、/p><p>　　RunSpeed=RunSpeed-2; </p><p>　　DoSpeed();</p><p><b>　　P0=0x01;</b></p><p><b>　　cmd_wr();</b></p><p>　　ShowState();</p>

113、<p><b>　　}</b></p><p>　　//中斷1:減速程序</p><p>　　void SpeedDowm() interrupt 2</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(RunSpeed<=100)</p><

114、;p>　　RunSpeed=RunSpeed+2; </p><p>　　DoSpeed();</p><p><b>　　P0=0x01;</b></p><p><b>　　cmd_wr();</b></p><p>　　ShowState();</p><p>&