【正文】 S極產(chǎn)生磁場，并與轉(zhuǎn)子形成磁路。本設計采用AT89S51單片機實現(xiàn)對兩相步進電機的轉(zhuǎn)速控制。按結(jié)構(gòu)特點電磁式步進電機可分為反應式(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。反應式步進電機有單段式和多段式兩種類型；(2)永磁式步進電機(Permanent Magnet，簡稱PM)永磁式步進電機的轉(zhuǎn)子是用永磁材料制成的，轉(zhuǎn)子本身就是一個磁源。因永磁體的存在，該電機具有較強的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪聲低、低頻振動小?！〔竭M電機的工作原理 　結(jié)構(gòu)及基本原理步進電機在結(jié)構(gòu)上也是由定子和轉(zhuǎn)子組成，可以對旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)動速度進行高精度控制。根據(jù)電壓脈沖的分配方式，步進電機各相繞組的電流輪流切換，在供給連續(xù)脈沖時，就能一步一步地連續(xù)轉(zhuǎn)動，從而使電機旋轉(zhuǎn)。定子產(chǎn)生的磁場使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動到與定子磁場對直。當A相關(guān)閉、B相通電時，轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn)90176。的步距角順時針旋轉(zhuǎn)[8] [9]。在第1步中，兩相定子的A相和B相同時通電，因異性相吸，再加上力的相互作用關(guān)系，其磁場將轉(zhuǎn)子固定在圖示step1位置。按照這樣的通電方式電機就轉(zhuǎn)過了一周[8] [9]。這將步進電機的整個步距角一分為二。在每交換半步的過程中，由于其中一個繞組沒有通電，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，該電機具有較強的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動小。(3) 改變驅(qū)動器輸入脈沖的順序，可以方便的改變電機的轉(zhuǎn)動方向。在小步距情況下，通常可以在越低速下以高轉(zhuǎn)矩運行，因而可以不經(jīng)減速器直接驅(qū)動負載工作。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。　本章小結(jié)本章分別從步進電機的分類和步進電機的工作原理以及步進電機的工作特點等方面詳細的介紹了步進電機。系統(tǒng)的具體功能和要求如下： ； 。同時單片機系統(tǒng)還負責處理來自電機驅(qū)動電流檢測模塊檢測到的電流值。數(shù)碼管顯示模塊就主要是顯示電機轉(zhuǎn)速，電機轉(zhuǎn)向，和通過電機的電流等系統(tǒng)的實時信息。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計方案，并詳細的清楚的一條條列出了設計要實現(xiàn)的基本設計要求。它集Flash程序存儲器既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，功能強大。1000 次擦寫周期 1288 字節(jié)內(nèi)部RAM 全雙工串行UART 通道 掉電標識和快速編程特性 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硬件復位。GND：地在F1ash 編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。對端口寫“l(fā)”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 （IIL ）。作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流 （IIL ）。當振蕩器工作時，RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。ALE ／PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，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：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89S51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。欲使CPU 僅訪問外部程序存儲器（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)部程序存儲器，再執(zhí)行地址為1000H－FFFFH （60KB）的外部程序存儲器。這個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。由于外部時鐘信號是通過一個2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。 編程方法：編程前，須設置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號，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。5．每對Flash 存儲陣列寫入一個字節(jié)或每寫入一個程序加密位，加上一個ALE ／PROG編程脈沖。在本設計當中，單片機的P 0口、P 1口、P 2口、P 3口全部參與系統(tǒng)工作，：　單片機最小系統(tǒng)圖　單片機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口主要用于負責處理ADC0804的模數(shù)轉(zhuǎn)化芯片的工作?！」碴枖?shù)碼管簡介：　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，左下角的那個腳為1腳，從1腳開始，按照逆時針方向排列依次是1腳到12腳，其中16為公共角，為位選信號輸入端。數(shù)碼管動態(tài)顯示介面是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃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，位元選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位元選通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)碼管就不會亮。　 數(shù)碼管顯示電路　電機驅(qū)動模塊設計，考慮要硬件設計驅(qū)動電路的方法會電路復雜，調(diào)試不方便，而且采用多個元器件搭接，成本高?！298管腳圖引腳功能介紹：1；15腳（Sense A；Sense B）：電流檢測端，分別為兩個H橋的電流反饋腳，不用時可以直接接地；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二極管連成的保護電路，其作用是防止由于步進電機的轉(zhuǎn)速提高而產(chǎn)生的自感電動勢損壞芯片。從上面的L298的芯片資料當中我們可以知道L298的Pin1和Pin15可與電流偵測電阻連接來偵測電機正常工作的情況下的工作電流。ADC0804輸出的數(shù)字信號再送給單片機的P 3口，經(jīng)過單片機處理后最后將檢測到的數(shù)字信號通過數(shù)碼管顯示出來。OP07同時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芯片簡介芯片主要技術(shù)指標 (1) 分辨率：8 位(0~255)(2) 存取時間：135 ms (3) 轉(zhuǎn)換時間：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 )：啟動轉(zhuǎn)換的控制訊號。頻率輸入可連接處理單元的訊號頻率范圍為100 kHz 至800 kHz。(6). PINPIN7 (VIN(+)、VIN())：差動模擬訊號的輸入端。以輸出8位的ADC0804動作來說明“連續(xù)漸進式A/D轉(zhuǎn)換器”的轉(zhuǎn)換原理，動作步驟如下表示（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單片機等典型連接圖頻率計算方式是：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放大的信號來源是L298的1腳測電流的小電阻分出來的電壓，然后經(jīng)OP07放大之后的信號送給0804處理。所有按鍵處理程序都是在等按下后執(zhí)行的。對以上的單片機最小系統(tǒng)，串口通信模塊，數(shù)碼管顯示電路，電機驅(qū)動模塊，驅(qū)動電流檢測模塊各個部分進行設計論證后然后銜接起來完成了整個硬件部分的設計，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)做詳細講解。所以在編程的時候判斷按鍵按下是低電平有效。編程控制ADC0804工作就主要是負責讀和寫端口的電平來實現(xiàn)的。 bL=0。 bL=0。 bL=1。 bL=1。通過系統(tǒng)的設計實現(xiàn)了預期的設計目標，完成了全部的設計任務，具體功能如下：完成了整個系統(tǒng)的硬件設計和軟件編程，能通過鍵盤電路控制步進電機的轉(zhuǎn)速控制，能實現(xiàn)啟動、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速控制，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速最低25轉(zhuǎn)/分，最高轉(zhuǎn)速180轉(zhuǎn)/分；通過編程實現(xiàn)了通過單片機能輸出兩相四拍和兩相八拍的脈沖控制序列。后續(xù)工作：在本次設計中更多的是注重整體功能的實現(xiàn)，注重的是操作簡單，所以本系統(tǒng)采用了開環(huán)控制的方式，電機也是選用的最常用的反應式步進電機。所以建議以后有做類似設計任務或者實際應用的時候，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，外觀美觀簡潔，尤其是在大量設計的時候，采用PCB電路板成本也不高，值