【正文】 路功能作為控制按鍵與單片機(jī)中斷口之間的橋梁，根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，當(dāng)按鍵按下產(chǎn)生低電平信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)低電平中斷信號(hào)產(chǎn)生促使單片機(jī)改變步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行方式脈沖，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制，且西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 選用 1腳作為輸出端。本設(shè)計(jì)選用 74LS373 芯片 7404芯片 7404 芯片是非門芯片，內(nèi)部含有六個(gè)非門，其中 1A6A為輸入端， 1Y6Y為輸出端。當(dāng) OE 為高電平時(shí)， Q0～ Q7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。該芯片內(nèi)部容量為 512K。其主要特征有：溫度范圍寬（ 40～ 85℃）；工作電壓高（大于 50V）電流增益高 (大于 1000)；采用 DIP16 或者 SOP16塑料封裝；灌電流可達(dá) 500mA，并且能在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V 的電壓，輸出能在高負(fù)載電流并行運(yùn)行；每一對(duì)達(dá)林頓管都串聯(lián)一個(gè) ，在 5V 的電壓下能與 TTL和 CMOS電路直接相連；可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)。圖 ，圖 線圖。有余輸入至內(nèi)部 時(shí)鐘信號(hào) 要 通過一個(gè)二分頻 觸發(fā)器 ，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 ： XTAL1和 XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。注意加密方式 1時(shí)， EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 PSEN：外部 程序存儲(chǔ)器 的選通信號(hào)。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。在 FLASH 編程 期間，此 引腳 用于輸入 編程 脈沖。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如表 ： 表 P3口的特殊功能 管腳 特殊功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） 0INT（外部中斷 0） 1（外部中斷 1） T0（計(jì)時(shí)器 0外部輸入） T1（計(jì)時(shí)器 1外部輸入） WR（ 外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 寫選通） RD（ 外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些 控制信號(hào) 。 P2口在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和 控制信號(hào) 。并因此作為輸入時(shí)， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P1 口： P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 管腳說明 [30]： VCC：供電電壓； GND：接地； P0 口： P0口為一個(gè) 8位漏級(jí)開路雙向 I/O口，每腳可吸收 8TTL門電流。引腳排列如圖 ： 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 AT89C51引腳結(jié)構(gòu)圖 ：兼容 MCS51系列單片機(jī)； 4k 重復(fù)利用閃存；指令擦寫周期數(shù)可達(dá)到一千次；全靜態(tài)操作； 0赫茲～ 24兆赫茲； 3級(jí)的 ROM加密級(jí)別，良好的程序保密性；內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器達(dá) 128*8K； I/0數(shù)據(jù)口達(dá) 32個(gè)，且都可獨(dú)立編程；兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器，位數(shù)為 16位；六個(gè)中斷源；可編程串行 UART 通道。 系統(tǒng)主要器件選擇 單片機(jī)的選擇 本設(shè)計(jì)采用 AT89C51單片機(jī)， AT89C51 單片機(jī)由美國(guó) ATMEL公司生產(chǎn)，具有低電壓和高性能等特點(diǎn)，并且屬于 CM0S8位單片機(jī)系列。獨(dú)立按鍵的設(shè)計(jì)可以很好的節(jié)約系統(tǒng) I/O端子，同時(shí)在軟件編程中也更易操作，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。 其次，由于單片機(jī)輸出的脈沖信號(hào)非常微弱，不能直接用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電 機(jī)運(yùn)行，因此需要采用功率驅(qū)動(dòng)芯片。并且制定了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，接下來才可以選出合適的器件以及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。當(dāng)然 ULN2020A在接入單片機(jī)控制脈沖時(shí)必須連接限流電阻，這已經(jīng)在原理圖上反映出來了。在實(shí)際工作時(shí)，當(dāng) R/W為低電平， E為信號(hào)下降沿時(shí)鎖存 DB0DB7的數(shù)據(jù)； R/W 為高電平， E 為信號(hào)上升沿時(shí)， DDRAM 的數(shù)據(jù)讀到 DB0DB7 中。 (參見附錄Ⅰ電路原理圖 )AT89C51單片機(jī)有 40 個(gè)引腳，我們用 P1口的 引腳擴(kuò)展步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)控制鍵盤，設(shè)計(jì)完成后，包括停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速一共五個(gè)按鍵。液晶顯西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 示器可以實(shí)時(shí)監(jiān)控步進(jìn)電機(jī)的狀態(tài)；并通過串口實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)通信。本系統(tǒng)在軟件中采用 KEIL 軟件仿真平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，同時(shí)根據(jù) KEIL生成的 HEX文件，結(jié)合 PROTEUS 單片機(jī)系統(tǒng)仿真軟件，完成對(duì)系統(tǒng)硬件的仿真運(yùn)行。 PROTEUS軟件完成系統(tǒng) PCB電路板的繪 制和制作。在 系統(tǒng)硬件芯片選擇完成后，需要根據(jù)系統(tǒng)功能進(jìn)行電路原理圖的設(shè)計(jì)和繪制。 綜上所述，本文需要對(duì)以下幾個(gè)方面內(nèi)容進(jìn)行研究： 。本文所設(shè) 計(jì)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是以 AT89C51單片機(jī)為核心的嵌入式開發(fā)控制系統(tǒng)。在實(shí)際中可方便的應(yīng)用于大型軟件系統(tǒng)的開發(fā)中，是電子信息、計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)人員進(jìn)行軟件開發(fā)時(shí)很好的工具 [26]。在嵌入式系統(tǒng)的仿真分析中，可將控制系統(tǒng)工作的高級(jí)語言 (C語言、匯編語言等 )與 PROTEUS中相對(duì)應(yīng)的電路系統(tǒng)完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)同步連調(diào)。具有數(shù)字電路和模擬電路、單片機(jī)及接口電路系統(tǒng) SIMULATION、 KC和 SPI調(diào)試器、 RS232動(dòng)態(tài)仿真、鍵盤和顯示系統(tǒng)仿真的功能；軟件內(nèi)部還集成了電路監(jiān)測(cè)儀器，如示波器、動(dòng)態(tài)指針、信號(hào)發(fā)生器等。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。 由于步進(jìn)電機(jī)是典型的脈沖控制運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，而 8051系列單片機(jī)以其 I/O口多，體積小，成本低廉，外圍電路連接方便，可編程控制等綜合優(yōu)勢(shì)越來越 多的被引入到步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中使用，逐漸成為國(guó)內(nèi)外控制步進(jìn)電機(jī)的主流方式。但是變頻器的應(yīng)用成本較高，結(jié)構(gòu)和操作也比較復(fù)雜，無形中提高步進(jìn)電機(jī)的控制難度。 感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)一般可以按照機(jī)座號(hào)和相許數(shù)量進(jìn)行細(xì)致分類。很容易總結(jié)出這樣運(yùn)轉(zhuǎn)的條件是A? ， B?。這種采用弱點(diǎn)控制強(qiáng)電的控制方式使得步進(jìn)電機(jī)在速度、位移等控制領(lǐng)域有著普通電機(jī)不能比擬的優(yōu) 勢(shì) [18]。并且對(duì)該系統(tǒng)所涉及的元器件進(jìn)行查找，查閱相關(guān)資料，大體確定本系統(tǒng)的工作原理及主要內(nèi)容，確定所需要的模塊，為后續(xù)工作做好了充分的準(zhǔn)備。 其硬件系統(tǒng)主要由單片機(jī)控制模塊（ AT89S51 單片機(jī)）、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（ ULN2020A功率驅(qū)動(dòng)芯片）、串口通信模塊（ MAX232芯片）、液晶顯示模塊（ AMPIRE128 64液晶顯示器）、晶振模塊、鍵盤模塊，外擴(kuò)存儲(chǔ)器模塊（ 27512EPROM芯片）等部分構(gòu)成。 課題的主要研究?jī)?nèi)容 該 課題主要通過以單片機(jī)為核心控制，步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高精確穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其整體設(shè)計(jì)思路是：將磁場(chǎng)強(qiáng)度不同的永久磁條，通過固定架固定在步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)也跟著旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。上述作者的研究表明，磁場(chǎng)有改善血液流變學(xué)的作用。 [10]：磁場(chǎng)的生物效應(yīng)因施用方 式不同而異，脈沖磁場(chǎng)能使細(xì)胞破碎，弱恒滋場(chǎng)能促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)而強(qiáng)恒場(chǎng)則抑制細(xì)胞分裂，旋轉(zhuǎn)和平移磁場(chǎng)下，細(xì)胞的生物效應(yīng)大于恒場(chǎng)并隨著時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生和脈沖場(chǎng)相同的結(jié)果，生物效應(yīng)的強(qiáng)弱和細(xì)胞種類大小、運(yùn)動(dòng)速度 [11]以及細(xì)胞所處的不同時(shí)期均有關(guān)系。 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況 關(guān)于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)生物效應(yīng)的研究，近年來在國(guó)內(nèi)外都取 得了許多新的進(jìn)展。 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用于生物體后，在生物體內(nèi)引起一系列的生物學(xué)效應(yīng)，為臨床磁療提供了理論基礎(chǔ) [3]。 目前除恒定磁場(chǎng)外，還對(duì)不同頻率不同強(qiáng)度的交變磁場(chǎng)和不同寬度不同重 復(fù)頻率的脈沖磁場(chǎng)對(duì)生物及人體的影響進(jìn)行研究；根據(jù)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的效應(yīng)，生物體內(nèi)的電流會(huì)在其周圍產(chǎn)生微弱磁場(chǎng)。 生物磁學(xué)的研究雖然有著悠久的歷史，但較為系統(tǒng)的研究是十九世紀(jì)末期特別是 二十世紀(jì)中期的事。隨著核磁共振和磁療器械的應(yīng)用，人們接觸強(qiáng)磁場(chǎng)的機(jī)會(huì)越來越多，更加重視磁場(chǎng)生物效應(yīng)的研究，并從動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床觀察應(yīng)用兩方面取得了相當(dāng)?shù)某晒?1979年， Wetherimer和 Jeeper[4]首次報(bào)道兒童白血病發(fā)病率明顯升高與居住的地方過于靠近高壓線有關(guān)。并且首先是從研究電磁場(chǎng)對(duì)人 體造成的危害開始，像 X射線、γ射線具有電離作用的輻射對(duì)人體的傷害作用及在醫(yī)學(xué)上的診斷治療作用均被廣泛認(rèn)識(shí)和接受 [1]。 磁場(chǎng)生物效應(yīng)是生物磁學(xué)研究的一個(gè)重要內(nèi)容。遠(yuǎn)在兩千多年前的西漢初期，就有了磁石治病的記載。step motor。另外，采用優(yōu)化合理的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，用軟件編程等精確控制技術(shù)，使整個(gè)系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。摘要 I 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 題目：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)儀的硬件設(shè)計(jì) 院 （系）： 電子信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 生物醫(yī)學(xué)工程 II 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)儀的硬件設(shè)計(jì) 摘要 所有生物體都具有磁場(chǎng)，在生物體周圍的環(huán)境中也常常存在著很多形式的磁場(chǎng)，這些磁場(chǎng)對(duì)生物體的組織結(jié)構(gòu)和生理活動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生一定影響。 本設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心，利用單片機(jī)自身帶的定時(shí)中斷， I/O輸出以及將一些外圍器件等有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)用按鍵對(duì)步進(jìn)電機(jī)的連續(xù)調(diào)速，實(shí)時(shí)控制與顯示步進(jìn)電機(jī)的工作方式。 關(guān)鍵 詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；步進(jìn)電機(jī)；旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；磁場(chǎng)生物效應(yīng) Abstract III The Hardware Design of Rotating Magic Field Abstract All life forms have kinds of magic field would have some effects on the configuration and activities of life forms that whichever environmental magic,additional magic or inside magic of biologic effects are related to the characteristics and the intension of the magic field,as well as the species and the tissues of the life forms. In order to study on biological effects of rotary magic field conveniently and precisely,In this subject, according to the knowledge has been learned of the electronic circuits,MCU control technology,and research and design a instrument for generating rotary magic field,which is based on a singlechip design for the AT89C51 microputer as the core,the microputer itself with the timer interrupt,I/O output and peripheral devices bine to achieve a continuous speed control with buttons on the stepper motor,stepper motor realtime control and display of ways of addition,the optimization of stepper motor drive circuit,software programming and precise control of the whole system is design of the system is the design and implementation of hardware and software,The hardware part includes the system schematic diagram based on the PROTEUS design,simulation and PCB circuit board production. The software design includes C language programming,with the keyboard input to control the stepper motor works,and will run the state displayed on the LCD screen to good effect in the actual production application. Key words: single chip microputer。 我國(guó)是最早發(fā)現(xiàn)和利用磁性的國(guó)家，而且也是最早利用磁石治病，首先開創(chuàng)生物磁學(xué)的國(guó)家。到目前為止，在利用磁場(chǎng)治?。ù暖煟┖痛艌?chǎng)麻醉（磁麻）方面，我國(guó)還是處于世界的領(lǐng)先地位。 磁場(chǎng)的生物效應(yīng)是近二、三十年才逐漸受到人們的重視。這些效應(yīng)大多是暫時(shí)性功能性變化，但經(jīng)過 3年～ 5年也有產(chǎn)生不可逆的器質(zhì)變化。這些情況