【正文】 JNB ,$ 判斷 ,如果放開就運(yùn)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(jī)運(yùn)行 AJMP STOP 如果 0就反復(fù)運(yùn)行 STOP 這段程序 DELAY: MOV R1,5 延時(shí) 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(shè)計(jì)（ 論文 ） 第 28 頁(yè) 共 66 頁(yè) 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(gè)位數(shù)，并占 低半字節(jié) 加 1 十進(jìn)制調(diào)整 個(gè)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(shè)計(jì)（ 論文 ） 第 29 頁(yè) 共 66 頁(yè) SWAP A ORL A,R0 ADD A,01H 加 1 DA A 10進(jìn)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(bào)時(shí)子程序 報(bào)時(shí)子程序的功能是用于自動(dòng)報(bào)時(shí)，每個(gè) 1 個(gè)小時(shí)便報(bào)一次時(shí)間，時(shí)間到了幾點(diǎn)就響幾聲。 2．十進(jìn)制調(diào)整。 流程圖如下： 加 1 子程序的操作共包括以下 3 項(xiàng)內(nèi)容： 1．合數(shù)。程序開始先判斷計(jì)數(shù)溢出是否滿了 8 次，若不滿 8 次表明還沒有到達(dá)最小計(jì)時(shí)單位秒，則中斷返回；若滿 8 次表明已到達(dá)最小計(jì)時(shí)單位秒，則程序繼續(xù)向下執(zhí)行，同理進(jìn)行分和時(shí)的計(jì)時(shí)。顯示單元與 LED 顯示位的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下： LED5 LED4 LED3 LED2 LED1 LED0 75H 74H 73H 72H 71H 70H 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 第 23 頁(yè) 共 66 頁(yè) 主程序 MAIN 主程序的主要功能是進(jìn)行定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的初始化編程，然后通 過反復(fù)調(diào)用顯示子程序的方法，等待 125ms 定時(shí)中斷的出現(xiàn)。 。時(shí)鐘計(jì)時(shí)的關(guān)鍵問題是秒的產(chǎn)生，因?yàn)槊胧亲钚〉臅r(shí)鐘單位，但使用 AT89C51 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器進(jìn)行定時(shí)，即使按做工作方式 1，其最大定時(shí)也只能達(dá)到 131ms，離 1s 還很遠(yuǎn)。 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 第 22 頁(yè) 共 66 頁(yè) 4 軟件部分編程 所謂時(shí)鐘計(jì)時(shí)，就是以秒，分，時(shí)為單位進(jìn)行的計(jì)時(shí)，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(shí)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(chǔ)器的生產(chǎn)技術(shù) ， 并與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 80C51 指令集與管腳分布相兼容 。本設(shè)計(jì)采用的是 7SEGMPX6CA7SEGMPX6CA是集成了的六位七段共陽(yáng)極數(shù)碼 管。 LED 數(shù)碼管分共陽(yáng)極與共陰極兩種， 共陽(yáng)極 工作特點(diǎn)是，當(dāng)筆段電極接低電平，公共陽(yáng)極接高電平時(shí)，相應(yīng)筆段可以發(fā)光。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r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(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)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(huì)有閃爍感，動(dòng)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(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極 (COM)的數(shù)碼管。 此外 ， 它還具有在驅(qū)動(dòng)電路發(fā)生故障時(shí)不致于讓功放部分較高的電平串人單片機(jī)側(cè)招致?lián)p壞的功能 。 驅(qū)動(dòng)板上含有三路相同的驅(qū)動(dòng)電路，每一路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的一相， 來自 AT89C51 輸出口的一路步進(jìn)脈沖信號(hào)，在經(jīng) 過二極管和電阻 放大 以及 ULN2020A 專用驅(qū)動(dòng) 芯片 ，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)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(shè)計(jì)（ 論文 ） 第 18 頁(yè) 共 66 頁(yè) 在理論上而言，為了提高塔鐘的精度，應(yīng)盡量降低機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度，提高電機(jī)速度，采用高細(xì)分?jǐn)?shù)的驅(qū)動(dòng)器，但五相電機(jī) 整個(gè)系統(tǒng)價(jià)格貴，生產(chǎn)廠家少，故不選用，二相和四相電機(jī) 脈沖數(shù) 不好計(jì)算，為了簡(jiǎn)化參數(shù)計(jì)算，通過以上考慮 ， 本設(shè)計(jì) 選用 75BF003 三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)， 其參數(shù)為： 工作電壓 12V， 轉(zhuǎn)子齒數(shù) 40，步距角 度，即 240 個(gè)脈沖 1 周，設(shè)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(dāng)負(fù)載 RL 開路時(shí)， τ 2無窮大，電容 C無放電回路，U0達(dá)到最大，即 Uo= 22U ；若 RL很小時(shí)，輸出電壓幾乎與無濾波時(shí)相同。 b點(diǎn)以后，負(fù)半周電壓 u2 uC， D D3截止，D D4導(dǎo)通， C 又被 充電 至 c 點(diǎn)，充電過程形成 uo = u2的波形為 bc 實(shí)線段。電容為帶有正負(fù)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(jìn)電機(jī) 單片機(jī) 變 壓 整 流 交流 220V 濾 波 +5V 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 第 15 頁(yè) 共 66 頁(yè) 圖 掉 電 保護(hù)系統(tǒng)工作原理圖 誤差分析：當(dāng)主電源斷電時(shí)，這個(gè)端子上的電壓在總體下降的過程中會(huì)發(fā)生波動(dòng)，顯然這會(huì)擾 亂芯片的工作狀態(tài) 芯片的各管腳電壓會(huì)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。 圖 原理框 圖 掉 電 保護(hù)系統(tǒng) 在本設(shè)計(jì)中，時(shí)鐘電路在遭遇停電時(shí)需要切換到備用電源繼續(xù)供電，時(shí)鐘電路就能持續(xù)工作，繼續(xù)記錄時(shí)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(shì)，能源利用率低。 5．沒有轉(zhuǎn)向器等機(jī)械部分，不需要保養(yǎng)，故造價(jià)較低?？傮w上說，步進(jìn)電機(jī)有如下 優(yōu)點(diǎn)： 1．不需要反饋，控制簡(jiǎn)單。 電機(jī)在 600PPS（ 度）以下工作，應(yīng)采用小電流、大電感、低電壓來驅(qū)動(dòng)。 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的負(fù)載應(yīng)選擇大機(jī)座號(hào)電機(jī)。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(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。電壓對(duì)力矩影響如下： 圖 電壓與力矩關(guān)系圖 在步進(jìn)電機(jī)步距角不能滿足使用的條件下，可采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，細(xì)分驅(qū)動(dòng)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(chǎng)的夾角來控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的。因而不同的場(chǎng)合采取不同的的驅(qū)動(dòng)方式，到目前為止，驅(qū)動(dòng)方式一般有以下幾種：恒壓、恒壓串電阻、高低壓驅(qū)動(dòng)、恒流 、細(xì)分?jǐn)?shù)等。四相電機(jī)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(jìn)電機(jī)均有固定的共振區(qū)域，二、四相感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)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(jī)驅(qū)動(dòng)電壓越高，電機(jī)電流越大，負(fù)載越輕，電機(jī)體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然，為使電機(jī)輸出電矩大，不失步和整個(gè)系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點(diǎn)均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。 電機(jī)一旦選定，電機(jī)的靜力矩確定，而動(dòng)態(tài)力矩卻不然，電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩取決于電機(jī)運(yùn)行時(shí)的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機(jī)輸出力畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 第 8 頁(yè) 共 66 頁(yè) 矩越大，即電機(jī)的頻率特性越硬。 ： 電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式、電壓及額定電流下，在 不加負(fù)載的情況下，能夠直接起動(dòng)的最大頻率。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同，四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在 5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在 15%以內(nèi)。此力矩是衡量電機(jī)體積（幾何尺寸）的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)電源等無關(guān)。 步距角：對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用 θ 表示。以機(jī)座號(hào)（電機(jī)外徑）可分為： 42BYG(BYG 為感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)代號(hào)）、57BYG、 86BYG、 110BYG、（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)），而像 70BYG、 90BYG、 130BYG 等均為國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。（必須采用雙極電壓驅(qū)動(dòng)），而反應(yīng)式電機(jī)則不能如此。 感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī) 原理 ： 感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)與傳統(tǒng)的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)相比，結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點(diǎn)，而定子激磁只需提供變化的磁場(chǎng)而不必提供磁材料工作點(diǎn)的耗能，因此該電機(jī)效率高，電流小，發(fā)熱低。 ： 電機(jī)一旦通電，在定轉(zhuǎn)子間將產(chǎn)生磁場(chǎng)（磁通量 Ф ）當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子錯(cuò)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(dǎo)磁面積， F 與 L*D*Br 成正比 L 為鐵芯有效長(zhǎng)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(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的基本理論依據(jù)。 由此可見：電機(jī)的位置 和速度由導(dǎo)電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。如 B 相通電， A， C 相不通電 時(shí)，齒 2 應(yīng)與 B對(duì)齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子向右移過 1/3 て，此時(shí)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(jī)轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個(gè)勵(lì)磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯(cuò)開。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)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(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不受電壓波動(dòng)和負(fù)載變化的影響。單相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有單路電脈沖驅(qū)動(dòng)，輸出功率一般很小，其用 途為微小功率驅(qū)動(dòng)。 本論文主要內(nèi)容 論文的第一章為緒論 ， 介紹了國(guó) 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(guān)知識(shí) —— 步進(jìn)電機(jī) ； 第三章介紹了硬件部分設(shè)計(jì) ； 第 四 章進(jìn)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(jī)容易出現(xiàn)誤 觸發(fā) 而快走 ， 因?yàn)?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(dòng)的步進(jìn)電機(jī) ， 并用單片機(jī)加以控制。塔鐘控制系統(tǒng)的核心部件是步進(jìn)電機(jī)， 早期 的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路多采用分立元件或 CMOS 集成電路的構(gòu)成、電路復(fù)雜，成本高，抗干擾能力弱，適應(yīng)溫度范圍窄，在各種惡劣環(huán)境下不能確保可靠地工作．走時(shí)調(diào)整及調(diào)整顯示也往往采用機(jī)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(jī)比 MCS—— 96 系列又有了更大發(fā)展。下圖是總體設(shè)計(jì) 框圖 ： 圖 總體設(shè)計(jì)框圖 LED 數(shù)碼管顯示 AT89C51 步進(jìn)電機(jī) 備用電源 單片機(jī)電源 蜂鳴器 步進(jìn)電機(jī)電源 按鍵控制 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 第 3 頁(yè) 共 66 頁(yè) —— 步進(jìn) 電機(jī) 步進(jìn)電機(jī) 概述及 控制原理 步進(jìn)電機(jī)是一種能夠?qū)㈦娒}沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的