【正文】 一個顯著特點就是轉(zhuǎn)換精度高，正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制靈活。轉(zhuǎn)動的角度大小與施加的脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)動的速 度與脈沖頻率成正比，而轉(zhuǎn)動方向則與脈沖的順序有關(guān)。單片機的芯片上集成了中央處理單元 CPU，只讀存儲器ROM,定時 /計數(shù)器，并行和穿行輸入 /輸出接口等。 CMOS 化 CMOS 電路的特點是低功耗、高密度、低速度、低價格。低功耗化的效應(yīng)不僅是功耗低，而且?guī)砹水a(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力以及產(chǎn)品的便攜化。目前 。為了適應(yīng)這種領(lǐng)域的要求， 運用新的工藝，使片內(nèi)存儲器大容量化。 小容量、低價格化 與上述相反，以 4 位、 8 位機為中心的小容量、低價格化也是發(fā)展動向之一。除了一般必須具有的 CPU、 ROM、RAM、定時器 /計數(shù)器等以外，片內(nèi)集成的部件還有模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器、 DMA 控制器、聲音發(fā)生器、監(jiān)視定時器、液晶顯示驅(qū)動器、 彩色電視機和錄像機用的鎖相電路等。 MC S 51 單片機的硬件結(jié)構(gòu) MCS51 系列包括 3 種產(chǎn)品 805 875和 8031。程序一經(jīng)寫入片內(nèi) ROM,用戶也無法改變程序。由于 EPROM 可通過照射紫外線后抹去原有程序進行改寫，所以這類芯片也可以用于程序的開發(fā)工作。 8051 單片機的硬件結(jié)構(gòu)特點 8051 單片機具有如下基本性能： 8 位 CPU,片內(nèi)有振蕩器； 4K 字節(jié)的片內(nèi) ROM。從 0033 開始的用戶 ROM 區(qū)域用戶可以通過 ORG指令任意安排，但在應(yīng)用中應(yīng)注意，不要超過了實際的存儲空間，不然程序就會找不到。 l ～ P2 口 8 位雙向口線（在引腳的 10～ 17 號端子）。 （ 2） 做一般 I/O 口使用，其內(nèi)部有上拉電阻。 在后面關(guān)于擴展的課程中我們就會看到 8051 擴展 復(fù)位信號：當輸入的信號連續(xù) 2 個機器周期以上高電平時即為有效，用以完成單片機的復(fù)位初始化操作，當復(fù)位后程序計數(shù)器 PC=0000H，即復(fù)位后將從程序存儲器的 0000H 單元讀取第一條指令碼。單片機使用的機器語言、匯編語言及高級語言，但不管使用是何種語言，最終還是要 “翻譯 ”成為機器碼，單片機才能執(zhí)行之。以下分別介紹這幾類指令。 （ 2） 累加器專用傳送 XCH 第二操作數(shù)的字節(jié)于 A 累加器的字節(jié)交換。 MOVC 從程序集存器傳送一個字節(jié)到 A 寄存器中。 （ 1） 加法（四種） INC （加 1）執(zhí)行源操作數(shù)和 1 的加法，結(jié)果回送到源操作數(shù)中。由 DA 所形成的壓縮十進制數(shù)之間和回送到 A 累 加器中。 （ 3） 乘法 MUL 執(zhí)行 A 累加器與 B 寄存器的無符號乘法。 （ 4） 除法 DIV 執(zhí)行 A 累加器與 B 寄存器的無符號數(shù)除法，把上送到累加器 A；余數(shù)送到 B寄存器。 （ 1） 單操作數(shù)邏輯操作 CLR 用于 A 累加器和 C 進位標志或任何直接尋址為清 0。 ORL 對兩個操作數(shù)（字 節(jié)）執(zhí)行按位邏輯 “或 ”操作，并把結(jié)果回送到第一個操作數(shù)中。 LCALL 長調(diào)用指令。 RET 轉(zhuǎn)移控制到前一次調(diào)用操作時保存在堆棧中的地址，一 般為 ACALL或 10 LCALL所調(diào)用的子程序結(jié)束語句。 JMP 間接轉(zhuǎn)移指令。 （ 1） 有條件轉(zhuǎn)移 J Z 如果累加器 A 為 0 則執(zhí)行一次轉(zhuǎn)移。 （ 2） 無條件轉(zhuǎn)移 J B 如果直接尋址位為 1，則執(zhí)行轉(zhuǎn)移。 DJNE 把操作數(shù)減 1，結(jié)果送回源操作數(shù)的地址中，若不為 0 則轉(zhuǎn)移。 RETI 中斷指令。單片機與其他 CPU（如 Z80） 11 比較，功能雖然要強得多，但由于芯片結(jié)構(gòu)、引腳數(shù)目的限制，片內(nèi) ROM、 RAM、I/O 口等不能很多，在構(gòu)成實 際的應(yīng)用系統(tǒng)是需要加以擴展，以適應(yīng)各種不同的工作情況。 對于片內(nèi)無 ROM/EPROM 的 8031 芯片來說，其做小應(yīng)用系統(tǒng)除了外部配置時鐘電路、復(fù)位電路和電源外，還應(yīng)在片外擴展 EPROMEEPROM 作為程序存 儲器用。當 CS=0， WE=0 時，可進行寫操作，此時數(shù)據(jù)線上的信息可寫入地址指出的 RAM 存儲單元中；當 CS=0， WE 為 1 時，地址 指出的 RAM 單元內(nèi)容輸出到數(shù)據(jù)線上。 13 第 3 章 步進電動機的單片機控制 步進電動機是工業(yè)過程控制及儀表種主要控制元件之一。 步 進電動機另一個顯著特點就是轉(zhuǎn)換精度高，正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制靈活。隨著微機的發(fā)展，步進電動機的使用領(lǐng)域?qū)⒏訌V泛。如果用微型計算機來控制步進電動機，則可以很方便地使不同相數(shù)的步進電動機安任一種可行的通電方式控制，典型的微機控 制步進電動機系統(tǒng)原理圖如圖 32 所示 圖 32 微機控制步進電動機原理圖 在這個系統(tǒng)中， 微機 的主要作用是提供龍之步進電動機的時序脈沖。 8031 單片機的 P1 口只能驅(qū)動三個標準的 LSTTL輸入端，而被控制的步進電動機要求高 電壓和大電流，所以在 P1 口之后能驅(qū)動要加 7406 驅(qū)動器，以便驅(qū)動器脈沖功率放大級的達林頓復(fù)合管，使電動機繞組的靜態(tài)電流達到 2A.步進電動機控制軟件追主要的功能之一，就是如何聲稱時序脈沖。延時時間的長短，又步進電動機的工作頻率決定。以常用的三項步進電動機為例通常有三種通電方式： UVWU。 圖 33脈沖串生成程序流程圖 a)程序延時方式 b)定時器延時方式 產(chǎn)生時序脈沖的方法是： 、 和 分別控制 三項步進電動 機的 U、 V、 W相繞組。由于磁場對轉(zhuǎn)子鐵心的電磁吸力，形成轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn) 子齒軸線對準 A 相磁極的軸線。即步距角為 60度。 圖 37 三相單三拍 a)正轉(zhuǎn) b)反轉(zhuǎn) 圖 38 三相雙三拍 步進電動機控制程序的設(shè)計 步進電機是機電控制中一種常用的執(zhí)行機構(gòu)，它的用途是將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位 移，通俗地說：當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（及步進角）。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為 度而五相步進角一般為 度。要使用步進電機轉(zhuǎn)動，只要輪流給各引出端通電即可。如果要改變電機的轉(zhuǎn)動速度只要改變兩次接通之間的時間，而要改變電機的轉(zhuǎn)動方向，只要改變各線圈接通的順序。這里以定時的方式來實現(xiàn)。可以列出下表 20 表 312 步進電機轉(zhuǎn)速與定時器定時常數(shù)關(guān)系 速度 單步時間 (us) TH1 TL1 實際定時（ us） 25 50000 76 0 26 48077 82 236 27 46296 89 86 28 4463 95 73 … … … … … 100 12500 211 0 表中不僅計算出了 TH1 和 TL1，而且還計算出了在這個定時常數(shù)下，真實的定時時間，可以根據(jù)這個計算值來估算真實速度與理論速度的誤差值。起動及停止標志 MinSpd EQU 25 ?？刂齐姍C輸出的一個值，初始為 11110 111 Hidden EQU 10H 。起始轉(zhuǎn)動速度送入計數(shù)器 CLR StartEnd 。鍵盤程序 JNB F0,m_NEXT1 。關(guān)閉 電機 JMP LOOP ORL P1,11110000B m_Next2: SETB TR1 。延時程序 ,鍵盤處理中調(diào)用 KEYPROC: MOV A,B 。 。是則減去 1，保證下次仍為該值 K1: AJMP KEY_RET DowSpd: DEC SPEED MOV A,SPEED CJNE A,MAXSPD,KEY_RET 。減基準數(shù) MOV DPTR,DjH MOVC A,A+DPTR MOV TH1,A MOV A,Speed SUBB A,MinSpd MOV DPTR,DjL 24 MOVC A,A+DPTR MOV TL1,A MOV A,DjCount CPL A ORL P1,A MOV A,DjCount JNB ,d_Next1 JMP d_Next2 d_Next1: MOV DjCount,11110111B d_Next2: MOV A,DjCount RL A MOV DjCount,A 。至此，主程序的工作即結(jié)束。 （ 2） 更改程序，要求轉(zhuǎn)速從 1 到 100 步進電動機的變速控制 上面講的十步進電動機的恒速運轉(zhuǎn)方式。實現(xiàn)變速控制的基本思想是改變控制頻率。前面已經(jīng)編寫了恒速運行程序，只 需編出變頻段的控制程序，總的控制程序也就容易編寫出了。 表 314標志為定義 位地址 標 志 內(nèi) 容 70H 運行方式： 0 代表恒速， 1 代表變速 71H 變速方式： 0 代表降速， 1 代表升速 27 72H 恒速轉(zhuǎn)向： 0 代表正轉(zhuǎn)， 1 代 表反轉(zhuǎn) 73H 升速轉(zhuǎn)向： 0 代表正轉(zhuǎn)， 1 代表反轉(zhuǎn) 74H 降速轉(zhuǎn)向： 0 代表正轉(zhuǎn)， 1 代表反轉(zhuǎn) 75H 程序結(jié)束標志： 00 代表程序結(jié)束 表 315初值分配表 字節(jié)地址 存 儲 內(nèi) 容 1AH 運行方式： 0 代表恒速， 1 代表變速 1BH 變速方式： 0 代表降速， 1 代表升速 1CH 恒速轉(zhuǎn)向： 0 代表正轉(zhuǎn)， 1 代表反轉(zhuǎn) 1DH 升速轉(zhuǎn)向： 0 代表正轉(zhuǎn)， 1 代表反轉(zhuǎn) 1EH 降速轉(zhuǎn)向： 0 代表正轉(zhuǎn)， 1 代表反轉(zhuǎn) 1FH 程序結(jié)束標志： 00 代表程序結(jié)束 28 圖 316總線控制程序流程圖 第 4 章 結(jié) 論 結(jié)論 通過本設(shè)計可以看出用單片機控制步進電機是十分可靠的，而且可擴展性還由很大空間。 2. 所集成的部件越來越 多； NS（美國國家半導體）公司的單片機已把語音、圖像 部件也集成到單片機中，也就是說，單片機的意義只是在于單片集成電路，而不在于其功能了；如果從功能上講它可以講是萬用機。 29 30 謝 辭 31 參考文獻 [1] 付家才 主編， 《 單片機控制工程實踐技術(shù)北京 》 ：化學工業(yè) 出 版社， 2021. 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Under the situation of mus