【正文】 a wide range of applications. The design of integrated circuits consisting of a dedicated stepper motor driver control system. This system has a simple structure, high cost, small size, simple software development. This integrated circuit consisting of CNC programming through simple on the stepper motor can set the speed, rotation angle, rotation frequency and control motor running. On this basis a stepper motor control circuit of the hardware interface, the program flow chart and the assembler Keywords: Singlechip microcontroller。本設(shè)計(jì)采用專門的集成電路構(gòu)成的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)主要是運(yùn)用 51 單片機(jī)控制四相步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)。由單片機(jī)產(chǎn)生驅(qū)動脈沖信號，控制步進(jìn)電機(jī)以一定的轉(zhuǎn)速向某一方向產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)動角度。此系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，性價(jià)比高，體積小，軟件開發(fā)簡單。 stepping motor。由于現(xiàn)代數(shù)控都采用了計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，因此，也可以稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控 (Computer NumericalContr01， CNC)。 采用數(shù)控技術(shù)進(jìn)行控制的機(jī)床，稱為數(shù)控機(jī)床 (NC 機(jī)床 )。 在控制介質(zhì)上存儲著加工零件所需要的全部操作信息，它是數(shù)控系統(tǒng)用來指揮和控制設(shè)備進(jìn)行加工運(yùn)動的唯一指令信息。有的還可格數(shù)控加工程序由編程計(jì)算機(jī)用通信方式傳送給數(shù)控裝置。 4．伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動電路和伺服驅(qū)動元件，它們與執(zhí)行部件上的機(jī)械部件組成數(shù)控設(shè)備的進(jìn)給系統(tǒng)。在伺服系統(tǒng)中，伺服驅(qū)動電路要把數(shù)控裝置發(fā)出的微弱電信號 (5V 左右，毫安級 )放大成強(qiáng)電的驅(qū)動電信號 (幾十至上百伏，安培級 )去驅(qū)動執(zhí)行元件 —— 伺服電動機(jī)。 6． 測量反饋裝置 測量反饋裝置是將運(yùn)動部件的實(shí)際位移、速度及當(dāng)前的環(huán)境 (如溫度、振動、摩擦和切削力等因素的變化 )參數(shù)加以檢測，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柡蠓答伣o數(shù)控裝置，通過比較， 得出實(shí)際運(yùn)動與指令運(yùn)動的誤差，并發(fā)出誤差指令，糾正所產(chǎn)生的誤差。 (1)高速度、高精度 速度和精度是數(shù)控系統(tǒng)的兩個重要技術(shù)指標(biāo)， 它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。加工的高精度比加工速度更為重要，微米級精度的數(shù)控設(shè)備 正在普及，一些高精度機(jī)床的加工精度己達(dá)到 o． 1pm。為了防止超程，可以在系統(tǒng)內(nèi)預(yù)先設(shè)定工作范圍 (即軟極限 )。 (4)智能化 數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用高技術(shù)的重要目標(biāo)是智能化。煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) ） 4 2 課題分析及整體方案的確定 課題設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 數(shù)控 系統(tǒng) 中步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用 ,主要是利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動開環(huán)伺服系統(tǒng) ,用單片機(jī)擴(kuò)展并行口來控制步進(jìn)電機(jī) ,用軟件的方法控制步進(jìn)電機(jī)的方向及速度 ，實(shí)現(xiàn) 步進(jìn)電機(jī)的選擇和控制方法 .本課題所討論的是二軸步進(jìn)電機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。在此主要設(shè)計(jì)用步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)二坐標(biāo)軸數(shù)控機(jī)床直線和圓弧插補(bǔ)，能夠適時顯示當(dāng)前坐標(biāo)值，并且可以通過鍵盤進(jìn)行手動控制，另外，還有電源電路及顯示電路的設(shè)計(jì) 。 圖 3— 1 所示是半導(dǎo)體直流穩(wěn)壓電源的原理方框圖，它表示把交流電變換為直流電 的過程。 2．整流電路 整流電路的主要任務(wù)是利用二極管的單向?qū)щ娞匦?，將?jīng)變壓器降壓后的交流電變成單向脈動的直流電。 4．穩(wěn)壓電路 交流電經(jīng)降壓、整流、濾波后輸出的直流電具有較好的平滑程度， 一般說來可以充當(dāng)電路的電源。 電源模塊電路的設(shè)計(jì) 1. 整流電路 整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娦?，將正?fù)交替的正弦交流電壓變換成單方向的脈動電壓，因此二極管是構(gòu)成整流電路的核心元件。圖 3— 2(b)所示為單相橋式整流電路的一種簡便畫法。此時電流 的路徑為： a→ D2→ LR→ D4→ b，如圖 3— 3（ b）所示。其中： 單相全波整流電壓的平均值為： 圖 3－ 4 單相橋式整流電路的波形 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) ） 8 流過負(fù)載電阻 LR 的電流平均值為： LLOO RURUI ?? 2220 )()s i n(21 UUtdtUU O ??? ? ???? ? (2)整流二極管的電流平均值和承受的最高反向電壓。 由表 3— 1 可見，半被整流電路的輸出電壓相對較低，且脈動大。橋式整流電路的缺點(diǎn)是二極管用的較多。 濾波電路利用電容或電感在電路中的儲能作用，當(dāng)電源電壓 (或電流 )增加時，電容 (或電感 )把能量儲存在電場 (或磁場 )個；當(dāng)電源電壓 (或電流 )減小時，又將儲存的能量逐漸釋放出來，從而減小了輸以電壓 (或電流 )中的脈動成分．得到比較平滑的直流電壓。此時整流二極管工作在非線性區(qū)域，分析時要從二極管單向?qū)щ娞匦猿霭l(fā)，特別注意電容兩端電壓對二極管工作特性的影響。由于在電流變化時電感線圈中將產(chǎn)生自感電動勢來 阻止電流的變化，使電流脈動趨于平緩，、起到濾波作用。 電感濾波電路輸出電壓較低，但輸出電壓波動小，隨負(fù)載變化也很小，因而適用于負(fù)載電流較大的場合。 圖 3— 8 所示是 LC 型濾波電路，它由電感濾波和電容濾波組成。 圖 3— 8 LC 型濾波電路 圖 3— 9 LCπ型濾波電路 圖 3— 10 所示是 RCπ型濾波電路。如圖 3— 11 所示。其外形圖如圖 312 所示三端式是指穩(wěn)壓器僅有輸入端、輸出端和公共端三個接線端子。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 三個 16 位定時器 /計(jì)數(shù)器 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 2 管腳說明： VCC：供電電壓。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2 口輸出地址的高八位。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。另外，該引腳被略微拉高。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到 下一個硬件復(fù)位為止。 CE：片選信號線，低電平有效。在下降沿時將地址及片選信號鎖存到器件中。 PC5— PC0： C 口輸出 /輸入或控制信號線，用作控制信號時其功能如下： PC0： A INTR（ A 口中斷信號線） PC1： A BF（ A 口緩沖器滿信號線） PC2： ASTB（ A 口選通線） PC3： B INTR（ B 口中斷信號線） 圖 315 8155 引腳與邏輯圖 PC4： B BF（ B 口緩沖器滿信號線） PC5： BSTB（ B 口選通線） 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) ） 16 TM1 TM2 IEB IEA PC2 PC1 PA PB A 口方式 B 口方式 B口 A口 計(jì)數(shù)器 方式 00:空操作 01:停止計(jì)數(shù) 10:計(jì)滿后停止 11:開始計(jì)數(shù) 0:輸入 1:輸出 0:禁止中斷 1:允許中斷 00 11 01 10 方式 1:A、 B口基本 I/O； C口輸入 方式 2:A、 B口基本 I/O； C口輸出 方式 3:A口選通 I/O； B口基本 I/O 方式 4:A、 B口選通 I/O 表 32 地址與寄存器映射 AD7～ AD0 寄存器 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 0 0 0 命令 /狀態(tài)寄存器（命令狀態(tài)口） ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 0 0 1 A 口（ PA7～ PA0） ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 0 1 0 B 口（ PB7～ PB0） ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 1 0 0 C 口（ PC7～ PC0） ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 1 0 0 定時器低 8 位 ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 1 0 1 定時器高 6位和 2位計(jì)數(shù)器方式位 TIMER IN：定時器 /計(jì)數(shù)器輸入端； TIMER OUT：定時器 /計(jì)數(shù)器輸出端； RESET：復(fù)位信號線。 8155 的工作方式由 CPU寫入控制命令寄存器中的控制字來確定。它把 A 口和 B 口用作數(shù)據(jù)傳送， C 口的部分引腳作為固定的專用應(yīng)答信號， A 口和 B 口可以通過方式控制字來設(shè)置方式 1。方式 2 只用于端口 A，在方式 2 下，外設(shè)可以通過端口 A 的8 位數(shù)據(jù)線，向 CPU發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以從 CPU接收數(shù)據(jù)。當(dāng) G=“1”時， 74LS373 輸出端 1Q—8Q與輸入端 1D—8D相同；當(dāng) G 為下降沿時，將輸入數(shù)據(jù)鎖存。當(dāng)74LS373 用作地 址鎖存器時，應(yīng)使 OE 為低電平，此時鎖存使能端 C 為高電平時，輸出Q0~Q7 狀態(tài)與輸入端 D1~D7 狀態(tài)相同；當(dāng) C 發(fā)生負(fù)的跳變時，輸入端 D0~D7 數(shù)據(jù)鎖入Q0~Q7。 OE 為輸出允許端；當(dāng) OE=“0”時，三態(tài)門打開；當(dāng) OE=“1”時，三態(tài)門關(guān)閉，輸出 呈高阻狀態(tài)。 四、 8729 1 8279 的引腳和功能 8279 采用 40 引腳雙列直插封裝，其引腳排列及功能分別如圖 321（ a）、（ b）所示。復(fù)位狀態(tài)為： 16 個字符顯示；編碼掃描鍵盤： 雙鍵鎖定；程序時鐘編程為 31。 RD 、 WR ：讀、寫信號輸入端，低電平有效。 RL0～ RL7：回復(fù)線，它們是鍵盤或傳感器的列信號輸入端。 CNTL/STB：控制 /選通輸入端，高電平有效。 OUTA0～ OUTA3： A 組顯示信號輸出端。 2. 8279 的工作方式 8279 工作方式的確定是通過 CPU對 8279 送入命令字實(shí)現(xiàn)的。 8279I R QD 0 ~D 7RDWRCSA0R E S E TC L KR L 0 ~R L 7S H I F TC N T L / S T BS L 0 ~S L 3O U T A 0O U T A 3O U T B 0O U T B 3BD4448R L 2R L 3C L KI R QR L 4R L 5R L 6R L 7R E S E TRDWRD0D1D2A0CSBDO U T A3O U T A2O U T A1O U T A0O U T B 38279D3D4D5D6D7G N DO U T B 2O U T B 1O U T B 0S L 0S L 1S L 2S L 3S H I F TC N T L / S T BR L 0R L 1V C CC P U 接口鍵盤數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)顯示1234567891011121314151617181920 2122232425262728293031323334353637383940( b )煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) ） 21 雙鍵鎖定是為兩鍵同時按下提供的保護(hù)方法。 2) 顯示器工作方式 通過對鍵盤 /顯示方式命令字和寫顯示 RAM 命令字的設(shè)置，顯示 數(shù)據(jù)寫入顯示緩沖器時可置為左端送入和右端送入兩種方式。圖中， 8279 外接 8 8 鍵盤， 16 位顯示器，由 SL0?SL2 譯出鍵掃描線，由 416 譯碼器對SL0?SL3 譯出顯示器的位掃描線。至于要花費(fèi) CPU 大量時間的鍵盤掃描程序和動態(tài)顯示程序，全由 8279 硬件自動完成。四相八拍方式控制步進(jìn)電機(jī)。該變換器有一個三位計(jì)數(shù)器加