【正文】 ........................ 29 加速部分 ................................................................................................................... 30 減速部分 ................................................................................................................... 31 第 5 章 系統(tǒng)的調(diào)試與檢測 .................................................................................................. 32 程序編譯時的錯誤與解決方法 ............................................................................... 32 LM7812 輸出電壓錯誤與解決方法 .......................................................................... 32 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動錯誤及解決方法 ............................................................................... 32 結(jié)論 .......................................................................................................................................... 33 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 34 致謝 .......................................................................................................................................... 35 附錄 .......................................................................................................................................... 36 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選用的步進(jìn)電機(jī)是四相步進(jìn)電機(jī)，通過軟件和硬件的結(jié)合實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的啟停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速功能，并且步進(jìn)電機(jī)所處的狀態(tài)用相應(yīng)的發(fā)光二極管 顯示。 國內(nèi)外研究概況 步進(jìn)電機(jī)是國外發(fā)明的。 在衛(wèi)星、雷達(dá)等應(yīng)用場合，中國在文化大革命后期，就生產(chǎn)了力矩電機(jī)，就生產(chǎn)了環(huán)形力矩電機(jī)，在高品質(zhì)的控制場合，有時還不能使用步進(jìn)電機(jī)。 3 第 2 章 步進(jìn)電機(jī)與單片機(jī)簡介 步進(jìn)電機(jī)介紹 步進(jìn)電機(jī)概述 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。常用 m表示。用百分比表示：誤差 /步距角 *100%。 要使平均電流大，盡可能提高驅(qū)動電壓，使采用小電感大電流的電機(jī)。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減少，從而導(dǎo)致力矩下降。步進(jìn)電機(jī)的角位移量與脈沖數(shù)成正比，它的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率 (f)成正比，在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖 信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個步距角。 單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電 源通電時序與波形分別如圖 22所示： 6 圖 22 步進(jìn)電機(jī)工作時序波形圖 步進(jìn)電機(jī)的分類與選擇 現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（ VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（ PM）、混合式步進(jìn)電機(jī)（ HB）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛， 它 是PM 和 VR 的復(fù)合產(chǎn)品，其轉(zhuǎn)子采用齒狀的稀土永磁材料，定子則為齒狀的突起結(jié)構(gòu)。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。 米 P=2πfM/400( 半步工作） 其中 f 為每秒脈 沖數(shù)（簡稱 PPS） 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)介紹 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)簡介 步進(jìn)電機(jī)不能直接接到交直流電源上工作，而必須使用專用設(shè)備 —— 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 .步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的性能，除與電機(jī)本身的性能有關(guān)外，也在很大程度上取決于驅(qū)動器的優(yōu)劣。功率驅(qū)動電路向步進(jìn)電機(jī)控制繞組輸入電流，使其勵磁形成空間旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動轉(zhuǎn)子運(yùn)動。在 t=t:時刻，電路斷開與直流電壓源 V 的連接，并且短路，電路中的電流以初始速率一 V/L 開始下降，電流變化規(guī)律為 : I(t)=VeR(tt1)/L/R 不同頻率的矩形波電壓施加到該電路上，電流波形如圖 32 所示。圖 25中表示單片機(jī)的典型結(jié)構(gòu)圖。這種系統(tǒng)成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單，常用來構(gòu)成簡單的控制系統(tǒng)，如開關(guān)量的輸入 /輸出控制、時序控制等。 32個雙向 I/O 口 2個讀寫中斷口線 P0～ P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中， P0 端口（ 32～ 39 腳）被定義為 N1 功能控制端口，分別與 N1的相應(yīng)功能管腳相連接， 13 腳定義為 IR 輸入端， 10 腳和 11腳定義為 I2C 總線控制端 12 口，分別連接 N1 的 SDAS（ 18腳）和 SCLS（ 19 腳）端口， 12 腳、 27 腳及 28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板 CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和輸入（ ），參見表 1。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 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）。對沒有定義的單元讀寫將是無效的，讀出的數(shù)值將不確定，而寫入的數(shù)據(jù)也將丟失。 MOV 0A0H， data，間接尋址指令訪問高 128 字節(jié) RAM，例如，下面的間接尋址指令中， R0 的內(nèi)容為 0A0H，則訪問數(shù)據(jù)字節(jié)地址為 0A0H，而不是 P2 口（ 0A0H）。若在第一個機(jī)器周期中采到的值為 1，而在下一個機(jī)器周期中采到的值為 0，則在緊跟著的下一個周期的 S3P1 期間寄存器加 1。復(fù)位時， DCEN 位置“ 0”，定時器 2 默認(rèn)設(shè)置為向上計(jì)數(shù)。當(dāng)定時 /計(jì)數(shù)器 2 向上溢出或向下溢出時，置位 EXF2 位。 定時器 2 作為波特率發(fā)生器使用時 T2CON 中的 RCLK 或 TCLK=1 時，波特率工作方式才有效。 可編程時鐘輸出，定時器 2 可通過編程從 輸出一個占 空比為 50%的時鐘信號。這些中斷源可通過分別 設(shè)置專用寄存器 IE 的置位或清 0 來控制每一個中斷的允許或禁止。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。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(yīng)符合 產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。當(dāng)加密位 LB1 被編程時，在復(fù)位期間，EA 端的邏輯電平被采樣并鎖存，如果單片機(jī)上電后 一直沒有復(fù)位，則鎖存起的初始值是一個隨機(jī)數(shù)，且這個隨機(jī)數(shù)會一直保存到真正復(fù)位為止。 編程方法，編程前，須先設(shè)置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號， AT89C52 編程方法如下： 1． 在地址線上加上要編程單元的地址信號。寫周期完 成后，所輸出的數(shù)據(jù)是有效的數(shù)據(jù)，即可進(jìn)入下一個字節(jié)的寫周期，寫周期開始后， Data Palling 可能隨時有效。用于聲明該器件的廠商、型號和編程電壓。所有設(shè)備功能由集電極輸出和鉗位二極管瞬態(tài)抑制。 至于達(dá)林頓關(guān)斷時產(chǎn)生的負(fù)電壓我們不必管，因?yàn)槠骷?nèi)部就有二極管并接到地的 .專門用來削減 19 沖擊電壓至電源地減去一個二極管正向壓降 可以使得內(nèi)部的三極管受到最小的反偏電壓沖擊。 5．鐘表用石英晶體振蕩器。 晶振在電氣上可以等效成一個 電容 和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡(luò)， 電工 學(xué)上這個網(wǎng)絡(luò)有兩個諧振點(diǎn)，以頻率的高低分其中較低的頻率為串聯(lián)諧振，較高的頻 20 率為并聯(lián)諧振。另一種為簡單的分立 RC 振蕩器。這些因素會增大輸出頻率的變化，增加不穩(wěn)定性，并且在有些情況下，還會造成振蕩器停振。 CMOS 放大器功耗與工作頻率成正比，可以表示為功率 耗散電容值。在特定的應(yīng)用場合優(yōu)化時鐘源需要綜合考慮以下一些因素： 精度 、成本、功耗以及環(huán)境需求。它的正向 伏安特性曲線 很陡，使用時必須串聯(lián)限流 電阻 以控制通過管子的 電流 。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從 LED 陽極流向陰極時，半導(dǎo)體 晶體 就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。 23 圖 32 電路部分 圖 33 電源指示燈電路 按鍵部分 本次設(shè)計(jì)選用的是單片機(jī)的 P1 口來控制信號的輸入，所以把按鍵開關(guān)和 P1口連接起來，當(dāng)按下開關(guān) S1 時，相當(dāng)于給 口一個低電平；當(dāng)按下開關(guān) S2 時，相當(dāng)于給 口一個低電平；當(dāng)按下開關(guān) S3 時，相當(dāng)于給 口一個低電平；當(dāng)按下開關(guān) S4時，相當(dāng)于給 口一個低電平。它由若干個 5X7 或者 5X11 等 點(diǎn)陣 字符位組成，每個點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義 CGRAM，顯示效果也不好）。如圖 36。 由一個 10K 的電阻和一個紅色的放光二極管組成。 PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。硅振蕩器的電源 電流 取決于其類 型與功能，范圍可以從低頻（固定）器件的幾個 微安 到可編程器件的幾個毫安。 選擇振蕩器時還需要考慮 功耗 。具有高 Q 值的晶振對放大器的選擇并不敏感，但在過驅(qū)動時很容易產(chǎn)生頻率 漂移 （甚至可能損壞）。 功能作用 編輯 ,晶振在應(yīng)用具體起到的作用，微控制器的時鐘源可以分為兩類：基于機(jī)械諧振器件的時鐘源，如晶振、 陶瓷 諧振槽路； RC（電阻、 電容 ）振蕩器。這種方法使得對一個計(jì)時器進(jìn)行 編程 ，令其每秒產(chǎn)生 60 次中斷（或者以任何其它希望的頻率產(chǎn)生中斷）成為可能。 3． 微處理器 用石英晶體諧振器。 2 、保護(hù)用 接電源正：假如這個器件是接繼電器或針式打印頭，因?yàn)殡姼械淖饔?，會?開關(guān)過程中產(chǎn)生低于地電位和高于電源電位的反電動勢，這樣，很容易擊穿器件。 2803 在內(nèi)部設(shè)計(jì)了二極管以后，用戶在使用的時候不需要外接二極管，在同時驅(qū)動多路器件的時候可以節(jié)省 PCB空間，節(jié)約成本、方便走線。重復(fù) 1— 5 步驟，改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，直到全部文件編程結(jié)束。AT89C52 單片機(jī)中，有些屬于低電壓編程方式，而有些則是高電壓編程方式，用戶可從芯片上的型號和讀取芯片內(nèi)的簽名字節(jié)獲得該信息。退出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位，復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器，但不改變 RAM 中的內(nèi)容，在 Vcc 恢復(fù)到正常工作電平前，復(fù)位應(yīng)無效，且必須保持一定時間以使振蕩器重啟動并穩(wěn)定工作。采用外部時鐘的電路如圖10 右圖所示。然而，定時器 2 的標(biāo)志位 TF2 在定時器溢出的那個機(jī)器周期的 S2P2 狀態(tài)置位，并在同一個機(jī)器周期內(nèi)查詢到該標(biāo)志。UART AT89C52 的 UART 工作方式與 AT89C51 工作方式相同。然而，對 RCAP2 則可讀而不可寫，因?yàn)閷懭氩僮鲗⑹侵匦卵b載，寫入操作可能令寫和 /或重裝載出錯。定時器 2 作為波特率發(fā)生器時，與作為定時器的操作是不同的，通常作為定時器時，在每個機(jī)器周期（ 1/12 振蕩頻率）寄存器的值加 1，而作為波特率發(fā)生器使用時，在每個狀態(tài)時間（ 1/2 振蕩頻率）寄存 器的值加 1。 T2EX 引腳為邏輯“ 1”時，定時器向上計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù) 0FFFFH 向上溢出時，置位 TF2，同時把 16 位計(jì)數(shù)寄存器 RCAP2H 和 RCAP2L 重裝載到 TH2 和 TL2 中。另外， T2EX 引腳信號的跳變使得 T2CON 中的 EXF2 置位，與 TF2 相仿， EXF2 也會激活中斷。定時器 2 由兩個 8 位寄存器 TH2 和 TL2 組成，在定時器工作方式中，每個機(jī)器周期 TL2 寄存器的值加 1，由于一個機(jī)器周期由 12 個振蕩時鐘構(gòu)成，因此，計(jì)數(shù)速率為振蕩頻率的 1/12。如果指 令是直接尋址方式則為訪問特殊功能