【正文】 JNB ,$ 判斷 ,如果放開就運行下一調(diào)指令 ACALL DELAY 消除 放開后的毛刺 JNB ,X1 判斷如果 0電平就調(diào)到 X1 處電機運行 AJMP STOP 如果 0就反復運行 STOP 這段程序 DELAY: MOV R1,5 延時 D1: MOV R8,248 DJNZ R8,$ DJNZ R9,D1 RET TABLE: DB 01H,03H,02H,06H,04H,05H。子程序返回 TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H。放回 R5內(nèi) AJMP PLAY 。指向下一地址 MOV A,R5 。取段碼表地址 MOVC A,A+DPTR 。掃描控制字初值 PLAY: MOV A,R5 。 畢業(yè) 設計（ 論文 ） 第 28 頁 共 66 頁 圖 加 1 子程序 DAAD1 程序流程圖 程序如下： DAAD1:MOV A,R0 加 1子程序 DEC R0 DAAD1 取十位數(shù) 使十位數(shù)占 A高半字節(jié) 取個位數(shù)，并占 低半字節(jié) 加 1 十進制調(diào)整 個位數(shù)送緩沖單元 把十位數(shù)交換到低半字節(jié) 十位數(shù)送緩沖單元 返回 畢業(yè) 設計（ 論文 ） 第 29 頁 共 66 頁 SWAP A ORL A,R0 ADD A,01H 加 1 DA A 10進制調(diào)整 MOV R2,A 全值暫存 R2 中 ANL A,0FH MOV R0,A MOV A,R2 INC R0 ANL A,0F0H SWAP A MOV R0,A RET 報時子程序 報時子程序的功能是用于自動報時，每個 1 個小時便報一次時間，時間到了幾點就響幾聲。 2．十進制調(diào)整。 流程圖如下： 加 1 子程序的操作共包括以下 3 項內(nèi)容： 1．合數(shù)。程序開始先判斷計數(shù)溢出是否滿了 8 次，若不滿 8 次表明還沒有到達最小計時單位秒，則中斷返回；若滿 8 次表明已到達最小計時單位秒，則程序繼續(xù)向下執(zhí)行，同理進行分和時的計時。顯示單元與 LED 顯示位的對應關系如下： LED5 LED4 LED3 LED2 LED1 LED0 75H 74H 73H 72H 71H 70H 畢業(yè) 設計（ 論文 ） 第 23 頁 共 66 頁 主程序 MAIN 主程序的主要功能是進行定時器 /計數(shù)器的初始化編程，然后通 過反復調(diào)用顯示子程序的方法，等待 125ms 定時中斷的出現(xiàn)。 。時鐘計時的關鍵問題是秒的產(chǎn)生，因為秒是最小的時鐘單位，但使用 AT89C51 的定時器 /計數(shù)器進行定時，即使按做工作方式 1，其最大定時也只能達到 131ms，離 1s 還很遠。 畢業(yè) 設計（ 論文 ） 第 22 頁 共 66 頁 4 軟件部分編程 所謂時鐘計時，就是以秒，分，時為單位進行的計時，廣泛用于日常生活中。 AT89C51 為 PEROM 陣列的編程提供了所有必需的時序與高電壓 ,不需要任何外部支持電路。 該芯片的制造采用了 ATEML公司的高密度非易揮發(fā)存儲器的生產(chǎn)技術 ， 并與工業(yè)標準的 80C51 指令集與管腳分布相兼容 。本設計采用的是 7SEGMPX6CA7SEGMPX6CA是集成了的六位七段共陽極數(shù)碼 管。 LED 數(shù)碼管分共陽極與共陰極兩種， 共陽極 工作特點是，當筆段電極接低電平，公共陽極接高電平時，相應筆段可以發(fā)光。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，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)定的顯示數(shù)據(jù)，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 端口，而且功耗更低。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O 端口進行驅(qū)動，或者使用如 BCD 碼二 十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。共陰數(shù)碼管在應用時應將公共極 COM 接到地線 GND 上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管。 此外 ， 它還具有在驅(qū)動電路發(fā)生故障時不致于讓功放部分較高的電平串人單片機側(cè)招致?lián)p壞的功能 。 驅(qū)動板上含有三路相同的驅(qū)動電路，每一路驅(qū)動步進電機的一相， 來自 AT89C51 輸出口的一路步進脈沖信號，在經(jīng) 過二極管和電阻 放大 以及 ULN2020A 專用驅(qū)動 芯片 ，驅(qū)動步進電機的一相 。 圖 220V變壓整流濾波后轉(zhuǎn)換成 5V 原理圖 圖 220V變壓整流濾波后轉(zhuǎn)換成 12V原理圖 畢業(yè) 設計（ 論文 ） 第 18 頁 共 66 頁 在理論上而言，為了提高塔鐘的精度，應盡量降低機械運動速度，提高電機速度，采用高細分數(shù)的驅(qū)動器，但五相電機 整個系統(tǒng)價格貴，生產(chǎn)廠家少，故不選用，二相和四相電機 脈沖數(shù) 不好計算，為了簡化參數(shù)計算，通過以上考慮 ， 本設計 選用 75BF003 三相反應式步進電機， 其參數(shù)為： 工作電壓 12V， 轉(zhuǎn)子齒數(shù) 40，步距角 度，即 240 個脈沖 1 周，設轉(zhuǎn)速 4轉(zhuǎn) /分，則 960脈沖 /分，及 脈沖 ， 空載頻率 1250Hz，工作電流為 4A，轉(zhuǎn)矩 當負載 RL 開路時， τ 2無窮大，電容 C無放電回路，U0達到最大，即 Uo= 22U ；若 RL很小時，輸出電壓幾乎與無濾波時相同。 b點以后，負半周電壓 u2 uC， D D3截止，D D4導通， C 又被 充電 至 c 點，充電過程形成 uo = u2的波形為 bc 實線段。電容為帶有正負極性的大容量電容器，如電解電容、鉭電容等，電路形式如圖（ a）所示。 濾波電路 濾波電路的作用是濾除整流電壓中的紋波。 整 流 變 壓 交流 220V 濾 波 +12V 步進電機 單片機 變 壓 整 流 交流 220V 濾 波 +5V 畢業(yè) 設計（ 論文 ） 第 15 頁 共 66 頁 圖 掉 電 保護系統(tǒng)工作原理圖 誤差分析：當主電源斷電時，這個端子上的電壓在總體下降的過程中會發(fā)生波動，顯然這會擾 亂芯片的工作狀態(tài) 芯片的各管腳電壓會處于不穩(wěn)定狀態(tài)。 圖 原理框 圖 掉 電 保護系統(tǒng) 在本設計中，時鐘電路在遭遇停電時需要切換到備用電源繼續(xù)供電，時鐘電路就能持續(xù)工作，繼續(xù)記錄時間信息。 8．難以獲得較大的轉(zhuǎn)矩 10．在體積重量方面沒有優(yōu)勢，能源利用率低。 5．沒有轉(zhuǎn)向器等機械部分，不需要保養(yǎng)，故造價較低?？傮w上說，步進電機有如下 優(yōu)點： 1．不需要反饋，控制簡單。 電機在 600PPS（ 度）以下工作，應采用小電流、大電感、低電壓來驅(qū)動。 轉(zhuǎn)動慣量大的負載應選擇大機座號電機。n/60 P=2πnM/60 其 P 為功率單位為瓦， Ω 為每秒角速度，單位為弧度， n為每分鐘轉(zhuǎn)速， M為力 矩單位為牛頓 單一的慣性負載和單一的摩擦負載是不存在的。電機的步距角應等于或小于此角度。電壓對力矩影響如下： 圖 電壓與力矩關系圖 在步進電機步距角不能滿足使用的條件下，可采用細分驅(qū)動器來驅(qū)動步進電機，細分驅(qū)動器的原理是通過改變相鄰（ A， B）電流的大小，以改變合成磁場的夾角來控制步進電機運轉(zhuǎn)的。因而不同的場合采取不同的的驅(qū)動方式，到目前為止，驅(qū)動方式一般有以下幾種：恒壓、恒壓串電阻、高低壓驅(qū)動、恒流 、細分數(shù)等。四相電機工作方式也有二種，四相四拍為 ABBCCDDAAB,步距角為 度；四相八拍為 ABBBCCCDDAB,(步距角為 度）。 ： 步進電機均有固定的共振區(qū)域，二、四相感應子式步進電機的共振區(qū)一般在 180250pps 之間（步距角 度）或在 400pps 左右（步距角為 度），電機驅(qū)動電壓越高，電機電流越大，負載越輕，電機體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然，為使電機輸出電矩大，不失步和整個系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點均應偏移共振區(qū)較多。 電機一旦選定，電機的靜力矩確定，而動態(tài)力矩卻不然，電機的動態(tài)力矩取決于電機運行時的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機輸出力畢業(yè) 設計（ 論文 ） 第 8 頁 共 66 頁 矩越大，即電機的頻率特性越硬。 ： 電機在某種驅(qū)動形式、電壓及額定電流下，在 不加負載的情況下，能夠直接起動的最大頻率。不同運行拍數(shù)其值不同，四拍運行時應在 5%之內(nèi)，八拍運行時應在 15%以內(nèi)。此力矩是衡量電機體積（幾何尺寸）的標準，與驅(qū)動電壓及驅(qū)動電源等無關。 步距角：對應一個脈沖信號，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用 θ 表示。以機座號（電機外徑）可分為： 42BYG(BYG 為感應子式步進電機代號）、57BYG、 86BYG、 110BYG、（國際標準），而像 70BYG、 90BYG、 130BYG 等均為國內(nèi)標準。（必須采用雙極電壓驅(qū)動），而反應式電機則不能如此。 感應子式步進電機 原理 ： 感應子式步進電機與傳統(tǒng)的反應式步進電機相比，結(jié)構上轉(zhuǎn)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。 ： 電機一旦通電，在定轉(zhuǎn)子間將產(chǎn)生磁場（磁通量 Ф ）當轉(zhuǎn)子與定子錯開一定角度產(chǎn)生力 F與（ dФ/dθ ）成正比 其磁通量 Ф=Br*S Br 為磁密， S為導磁面積， F 與 L*D*Br 成正比 L 為鐵芯有效長度， D 為轉(zhuǎn)子直徑 Br=N甚至于通過二相電流不同的組合，使其 1/3 て變?yōu)?1/12 て， 1/24 て，這就是電機細分驅(qū)動的基本理論依據(jù)。 由此可見：電機的位置 和速度由導電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對應關系。如 B 相通電， A， C 相不通電 時，齒 2 應與 B對齊，此時轉(zhuǎn)子向右移過 1/3 て，此時齒 3 與 C 偏移為 1/3 て，齒 4與 A 偏移（て 1/3 て）=2/3 て。 ： 電機轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個勵磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯開。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。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉(zhuǎn)得越快。其基本原理作用如下： 1． 控制換相順序 通電換相這一過程稱為脈沖分配。 正常情況下，步進電機轉(zhuǎn)過的總角度和輸入的脈沖數(shù)成正比；連續(xù)輸入一定頻率的脈沖時，電動機的轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率保持嚴格的對應關系，不受電壓波動和負載變化的影響。單相步進電動機有單路電脈沖驅(qū)動，輸出功率一般很小，其用 途為微小功率驅(qū)動。 本論文主要內(nèi)容 論文的第一章為緒論 ， 介紹了國 內(nèi)外 發(fā)展 的現(xiàn)狀 以及 論文研究的 目的 和意義等內(nèi)容 ； 第二章 介紹系統(tǒng)總體方案以及塔鐘的相關知識 —— 步進電機 ； 第三章介紹了硬件部分設計 ； 第 四 章進行了軟件部分編程 ； 第 五 章是 Proteus 仿真 圖 。 這些建筑鐘 所使用的電機容易出現(xiàn)誤 觸發(fā) 而快走 ， 因為 步距太大產(chǎn)生 失 步故障 ， 解決上述問題的方法之一是采用小步距角高頻率驅(qū)動的步進電機 ， 并用單片機加以控制。塔鐘控制系統(tǒng)的核心部件是步進電機， 早期 的步進電機驅(qū)動電路多采用分立元件或 CMOS 集成電路的構成、電路復雜，成本高，抗干擾能力弱，適應溫度范圍窄，在各種惡劣環(huán)境下不能確?？煽康毓ぷ鳎邥r調(diào)整及調(diào)整顯示也往往采用機械的方法，不僅調(diào)整困難，而且顯示也不夠直觀方便 。 近年來出現(xiàn)的 MCS—— 51 系列單片機比 MCS—— 96 系列又有了更大發(fā)展。下圖是總體設計 框圖 ： 圖 總體設計框圖 LED 數(shù)碼管顯示 AT89C51 步進電機 備用電源 單片機電源 蜂鳴器 步進電機電源 按鍵控制 畢業(yè) 設計（ 論文 ） 第 3 頁 共 66 頁 —— 步進 電機 步進電機 概述及 控制原理 步進電機是一種能夠?qū)㈦娒}沖信號轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的