【正文】 S極產(chǎn)生磁場(chǎng)，并與轉(zhuǎn)子形成磁路。本設(shè)計(jì)采用AT89S51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)兩相步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)電磁式步進(jìn)電機(jī)可分為反應(yīng)式(VR)、永磁式(PM)和混合式(HB)三大類；按相數(shù)分則可分為單相、兩相和多相三種。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)有單段式和多段式兩種類型；(2)永磁式步進(jìn)電機(jī)(Permanent Magnet，簡(jiǎn)稱PM)永磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是用永磁材料制成的，轉(zhuǎn)子本身就是一個(gè)磁源。因永磁體的存在，該電機(jī)具有較強(qiáng)的反電勢(shì)，其自身阻尼作用比較好，使其在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪聲低、低頻振動(dòng)小。　步進(jìn)電機(jī)的工作原理 　結(jié)構(gòu)及基本原理步進(jìn)電機(jī)在結(jié)構(gòu)上也是由定子和轉(zhuǎn)子組成，可以對(duì)旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行高精度控制。根據(jù)電壓脈沖的分配方式，步進(jìn)電機(jī)各相繞組的電流輪流切換，在供給連續(xù)脈沖時(shí)，就能一步一步地連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到與定子磁場(chǎng)對(duì)直。當(dāng)A相關(guān)閉、B相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90176。的步距角順時(shí)針旋轉(zhuǎn)[8] [9]。在第1步中，兩相定子的A相和B相同時(shí)通電，因異性相吸，再加上力的相互作用關(guān)系，其磁場(chǎng)將轉(zhuǎn)子固定在圖示step1位置。按照這樣的通電方式電機(jī)就轉(zhuǎn)過了一周[8] [9]。這將步進(jìn)電機(jī)的整個(gè)步距角一分為二。在每交換半步的過程中，由于其中一個(gè)繞組沒有通電，所以作用在轉(zhuǎn)子上的電磁力要小，造成了力矩的凈損失。因永磁體的存在，該電機(jī)具有較強(qiáng)的反電勢(shì)，其自身阻尼作用比較好，使其在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動(dòng)小。(3) 改變驅(qū)動(dòng)器輸入脈沖的順序，可以方便的改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。在小步距情況下，通?？梢栽谠降退傧乱愿咿D(zhuǎn)矩運(yùn)行，因而可以不經(jīng)減速器直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降?！”菊滦〗Y(jié)本章分別從步進(jìn)電機(jī)的分類和步進(jìn)電機(jī)的工作原理以及步進(jìn)電機(jī)的工作特點(diǎn)等方面詳細(xì)的介紹了步進(jìn)電機(jī)。系統(tǒng)的具體功能和要求如下： ； 。同時(shí)單片機(jī)系統(tǒng)還負(fù)責(zé)處理來自電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)模塊檢測(cè)到的電流值。數(shù)碼管顯示模塊就主要是顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速，電機(jī)轉(zhuǎn)向，和通過電機(jī)的電流等系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息。本節(jié)主要是在第一章和第二章的基礎(chǔ)上引出了本論文將要采用的設(shè)計(jì)方案，并詳細(xì)的清楚的一條條列出了設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的基本設(shè)計(jì)要求。它集Flash程序存儲(chǔ)器既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，功能強(qiáng)大。1000 次擦寫周期 1288 字節(jié)內(nèi)部RAM 全雙工串行UART 通道 掉電標(biāo)識(shí)和快速編程特性 掉電方式保存RAM的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。GND：地在F1ash 編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。對(duì)端口寫“l(fā)”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 （IIL ）。作輸入端時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流 （IIL ）。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE ／PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。如 必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。PSEN：程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89S51由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。欲使CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H－FFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。 在AT89S51，假如EA 接至Vcc（電源+），程序首先執(zhí)行地址從0000H－0FFFH （4KB）內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，再執(zhí)行地址為1000H－FFFFH （60KB）的外部程序存儲(chǔ)器。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pF 177。由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。 編程方法：編程前，須設(shè)置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號(hào)，AT89S51 編程方法如下： 1．在地址線上加上要編程單元的地址信號(hào)。5．每對(duì)Flash 存儲(chǔ)陣列寫入一個(gè)字節(jié)或每寫入一個(gè)程序加密位，加上一個(gè)ALE ／PROG編程脈沖。在本設(shè)計(jì)當(dāng)中，單片機(jī)的P 0口、P 1口、P 2口、P 3口全部參與系統(tǒng)工作，：　單片機(jī)最小系統(tǒng)圖　單片機(jī)端口分配及功能其中P 0口用于控制數(shù)碼管的具體顯示功能，既是數(shù)碼管的段選。P 3口主要用于負(fù)責(zé)處理ADC0804的模數(shù)轉(zhuǎn)化芯片的工作?！」碴枖?shù)碼管簡(jiǎn)介：　四位共陽數(shù)碼管管腳定義數(shù)碼管的管腳排列：從數(shù)碼管的正面觀看，左下角的那個(gè)腳為1腳，從1腳開始，按照逆時(shí)針方向排列依次是1腳到12腳，其中16為公共角，為位選信號(hào)輸入端。數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示介面是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp 的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位元選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位元就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮?！?數(shù)碼管顯示電路　電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)，考慮要硬件設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路的方法會(huì)電路復(fù)雜，調(diào)試不方便，而且采用多個(gè)元器件搭接，成本高。　L298管腳圖引腳功能介紹：1；15腳（Sense A；Sense B）：電流檢測(cè)端，分別為兩個(gè)H橋的電流反饋腳，不用時(shí)可以直接接地；2；3腳（Output1；Output2）：1Y1Y2輸出端；4腳（VS）：功率電源電壓,此引腳與地必須連接 100nF電容器；5；7腳（Input 1； Input）：1A1A2輸入端，TTL 電平兼容；6；11腳（Enable A；Enable B）：TTL 電平兼容輸入 1EN、2EN 使能端，低電平禁止輸出；8腳（GND）：GND接地端；9腳（VSS）：邏輯電源電壓。圖中很重要的部分是由四個(gè)二極管連成的保護(hù)電路，其作用是防止由于步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高而產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)損壞芯片。從上面的L298的芯片資料當(dāng)中我們可以知道L298的Pin1和Pin15可與電流偵測(cè)電阻連接來偵測(cè)電機(jī)正常工作的情況下的工作電流。ADC0804輸出的數(shù)字信號(hào)再送給單片機(jī)的P 3口，經(jīng)過單片機(jī)處理后最后將檢測(cè)到的數(shù)字信號(hào)通過數(shù)碼管顯示出來。OP07同時(shí)具有輸入偏置電流低（OP07A為177。22V芯片引腳功能說明1腳和8腳：是偏置平衡（調(diào)零端）2腳：為反相輸入端3腳：為同向輸入端4腳和7腳：分別為ｖｃｃ－和ｖｃｃ＋5腳：懸空6腳：為輸出端　OP07芯片及管腳圖　ADC0804芯片簡(jiǎn)介芯片主要技術(shù)指標(biāo) (1) 分辨率：8 位(0~255)(2) 存取時(shí)間：135 ms (3) 轉(zhuǎn)換時(shí)間：100 ms(4) 總誤差：1~+1LSB(5) 工作溫度：ADC0804C為0度~70度；ADC0804L為40 度~85 度(6) 模擬輸入電壓范圍：0V~5V(7) 參考電壓：(8) 工作電壓：5V芯片引腳功能及說明接腳說明見下圖：ADC0804 為一只具有20引腳8位CMOS連續(xù)近似的A/D 轉(zhuǎn)換器。(3). PIN3 (WR )：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換的控制訊號(hào)。頻率輸入可連接處理單元的訊號(hào)頻率范圍為100 kHz 至800 kHz。(6). PINPIN7 (VIN(+)、VIN())：差動(dòng)模擬訊號(hào)的輸入端。以輸出8位的ADC0804動(dòng)作來說明“連續(xù)漸進(jìn)式A/D轉(zhuǎn)換器”的轉(zhuǎn)換原理，動(dòng)作步驟如下表示（原則上先從左側(cè)最高位尋找起）?！?2位A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率和最小電壓轉(zhuǎn)換值。FPGA、8051單片機(jī)等典型連接圖頻率計(jì)算方式是：fCK＝1/(RC)若以上圖的R＝10KΩ、C＝150PF為例，則內(nèi)部的轉(zhuǎn)換頻率是fCK＝1/（10 KΩ150PF）＝606KHz更換不同的R、C值，會(huì)有不同的轉(zhuǎn)換頻率，而且頻率愈高代表速度愈快。OP07放大的信號(hào)來源是L298的1腳測(cè)電流的小電阻分出來的電壓，然后經(jīng)OP07放大之后的信號(hào)送給0804處理。所有按鍵處理程序都是在等按下后執(zhí)行的。對(duì)以上的單片機(jī)最小系統(tǒng)，串口通信模塊，數(shù)碼管顯示電路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)模塊各個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)論證后然后銜接起來完成了整個(gè)硬件部分的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的總體原理圖見附錄。具體程序的講解將在本章各節(jié)做詳細(xì)講解。所以在編程的時(shí)候判斷按鍵按下是低電平有效。編程控制ADC0804工作就主要是負(fù)責(zé)讀和寫端口的電平來實(shí)現(xiàn)的。 bL=0。 bL=0。 bL=1。 bL=1。通過系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，完成了全部的設(shè)計(jì)任務(wù)，具體功能如下：完成了整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件編程，能通過鍵盤電路控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，能實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速控制，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速最低25轉(zhuǎn)/分，最高轉(zhuǎn)速180轉(zhuǎn)/分；通過編程實(shí)現(xiàn)了通過單片機(jī)能輸出兩相四拍和兩相八拍的脈沖控制序列。后續(xù)工作：在本次設(shè)計(jì)中更多的是注重整體功能的實(shí)現(xiàn)，注重的是操作簡(jiǎn)單，所以本系統(tǒng)采用了開環(huán)控制的方式，電機(jī)也是選用的最常用的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。所以建議以后有做類似設(shè)計(jì)任務(wù)或者實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候，盡量采用PCB電路板的形式，這樣最大的好處就是硬件的可靠性高，外觀美觀簡(jiǎn)潔，尤其是在大量設(shè)計(jì)的時(shí)候，采用PCB電路板成本也不高，值