【正文】 。若 CPU 發(fā)現(xiàn)有鍵按下，則必須獲取被按按鍵的行值和列值。 表 52步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)通電順序表 節(jié)拍 通電順序 控制模型 正 二進(jìn)制 十六進(jìn)制 1 A 1000 0000 80H 2 B 0100 0000 40H 3 C 0010 0000 20H 4 D 0001 0000 10H 表 53步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)通電順序表 節(jié)拍 通電順序 控制模型 反 二進(jìn)制 十六進(jìn)制 1 D 0001 0000 10H 2 C 0010 0000 20H 3 B 0100 0000 40H 4 A 1000 0000 80H 鍵盤和顯示設(shè)計(jì) 鍵盤 鍵盤是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話最常用的輸入設(shè)備，根據(jù)按鍵識(shí)別方法來區(qū)分，可分為全編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩大類。例如，三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的單三拍工作方式，其各相通電的順序?yàn)?ABCD(正轉(zhuǎn) )或 DCBA(反轉(zhuǎn) )，通電控制脈沖必須嚴(yán)格按照這一順序分別控制 A,B,C,D 相的通電和斷電。實(shí)現(xiàn)細(xì)分控制電路可分為兩類：一類是采用線性模擬功率放大的方法獲得階梯形電流，這種方法電路簡單，但功率管功耗大，效率低；另一類是用單片機(jī)采用數(shù)字脈沖調(diào)制的方法獲得階梯電流，這種方法需要復(fù)雜的計(jì)算來使細(xì)分后的步距角均勻一致。所以單電壓驅(qū)動(dòng)電路一般只用于小功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)。在啟動(dòng)時(shí)應(yīng)慢慢地加速到一個(gè)預(yù)定速度，在停止時(shí)應(yīng)提前減速，否則將會(huì)產(chǎn)生失步現(xiàn)象。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作方式 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可工作于單相通電方式，也可工作于雙相通電方式和單相、雙相交叉通電方式。 ,都是使用第二類步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 ,易于起停、正反轉(zhuǎn)及變速。 2 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 18 只有 A 通道有工作方式 2。 ④當(dāng) 8255 的 A 通道和 B 通道都設(shè)定為方式 0 時(shí)， CPU 可以分為高 4 位和低 4 位兩個(gè)部分。我們先來介紹各種工作方式的含義。 A0 和 A1：芯片內(nèi)部的選中信號(hào)。 40 跟引腳分為與外設(shè)連接的引腳和與 CPU 連接的引腳。它包括 24 根輸入 /輸出線、輸入緩沖器和輸出鎖存器，以及相應(yīng)的控制邏輯。由控制信號(hào)的不同組合，實(shí)現(xiàn)對(duì) 8255 內(nèi)部操作的控 制。 8255 與 MCS—51 單片機(jī)接口簡單，是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛使用的芯 片。 8031或 8751有 21個(gè)。 RAM 存儲(chǔ)器 RAM 存儲(chǔ)器主要用來存放數(shù)據(jù)，故又稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器可分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器兩大類。因此，定時(shí)沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 13 器定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式為： T=（ MTC） T 計(jì)數(shù) (32) 上式也可寫成： TC=MT/T 計(jì)數(shù) (33) 式中 M 為模值，和定時(shí)器和工作方式有關(guān)； T 計(jì)數(shù) 是單片機(jī)時(shí)鐘周期 TCLK12倍； TC 為定時(shí)器的定時(shí)初值。 ②根據(jù)實(shí)際需要給定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器選送定時(shí)器初值或計(jì)數(shù)器初值，以確實(shí) 需要定時(shí)器的時(shí)間和需要計(jì)數(shù)的初值。 計(jì)數(shù)器 T0的計(jì)滿回零時(shí)能自動(dòng)使 TCON 中的 TF0 置位，以表示計(jì)數(shù)器 T0產(chǎn)生了溢出中斷請(qǐng)求，若此時(shí)中斷是開放的即： ( EA=1 和 ET0=1），則計(jì)數(shù)器 T0沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 12 的溢出中斷請(qǐng)求使可為 CPU 響應(yīng) [5]。 TMOD 時(shí)器方式寄存器 TMOD 的地址為 89H， CPU 可以通過字節(jié)傳送指令來設(shè)定TMOD 中各位狀態(tài)，但不能用位尋址指令改變。在這兩種模式下，又可以單獨(dú)設(shè)定為方式 0，方式 1，方式 2，方式 3工作。 0 為沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 10 最低位。因此，當(dāng)堆棧中空無數(shù)據(jù)時(shí)，棧頂?shù)刂繁囟ê蜅５椎刂分睾希?SP中一定是棧底地址。 P（ Parity） ——奇偶標(biāo)志位 P標(biāo)志表明累加器 A中的個(gè)數(shù)的奇偶性，在每個(gè)指令周期有硬件根據(jù) A的內(nèi)容對(duì) P位自動(dòng)置位或復(fù)位。 表 31 程序狀態(tài)字 PSW PSW7 PSW6 PSW5 PSW4 PSW3 PSW2 PSW1 PSW0 Cy AC F0 RS1 RS0 OV — P Cy（ PSW7） ——進(jìn)位標(biāo)志位 Cy是 PSW中最常用的標(biāo)志位。 ①程序計(jì)數(shù)器 PC（ Program Counter） 程序計(jì) 數(shù)器 PC 是一個(gè)二進(jìn)制 16 位的程序地址寄存器，其內(nèi)容為將要執(zhí)行的指令地址，尋址范圍達(dá) 64KB， PC 有自動(dòng)加 1 功能，從而實(shí)現(xiàn)程序的順序執(zhí)沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 8 行。 ：復(fù)位／備用電源線，第一功能是使 8031 處于復(fù)位狀態(tài) ，第二功能是當(dāng)電源電壓過低時(shí)，用于保證片內(nèi) RAM 中信息不丟失 [2]。圖 21 是 8031 的引腳布圖 ,它是標(biāo)準(zhǔn)的 40 線雙列直插式封裝的集成電路 [1]。 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 6 第 3 章 主要器件介紹 單片微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是一種非?；钴S和頗具生命力的機(jī)種。而在最高轉(zhuǎn)速時(shí)，要求為 100 轉(zhuǎn) /分，即 48000 脈沖 /分，相當(dāng)于 。 下表列出了 我選用的步進(jìn) 電機(jī)的一些典型參數(shù)： 表 21 35BY48L01 型步機(jī)電機(jī)參數(shù) 型號(hào) 步距角 相數(shù) 電壓 電流 電阻 最大靜轉(zhuǎn)距 定位轉(zhuǎn)距 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 35BY48L01 4 12 60 550 120 有了這些參數(shù)， 可以 設(shè)計(jì)出控制電路，因其工作電壓為 12V，最大電流為，通過 ~ 來控制各線圈的接通與切斷。該系統(tǒng)的輸入信號(hào)由連接在 8255上的二乘八鍵盤提供。在 LPM4時(shí)， CPU、外圍及振蕩器 32kHz都不活動(dòng)，則功耗只有 。下面分別就 這 三 個(gè)方面說明單片機(jī)的技術(shù)進(jìn)步狀況。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī) 械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào) ,它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 簡單。它是一種集 微處理器 和多 種 接口于一體的微控制器，被廣泛應(yīng)用在智能產(chǎn)品和工業(yè)自動(dòng)化上，而 51 單片機(jī)是個(gè)單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種。 使 8751H單片機(jī)并行 口 P1口高四位 ～ 分別與驅(qū)動(dòng)電路的接口 A、 B、 C、 D 相連 ,并使驅(qū)動(dòng)電路的 4 個(gè)輸出引腳分別與步 進(jìn)電機(jī)的 4 、 3 、 2 、 1四個(gè)勵(lì)磁線圈的引腳相連。 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(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī) 則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。 80年代以來，單片機(jī)發(fā)展迅速，出現(xiàn)了許多高性能新型機(jī)種。 Philips公司的單片機(jī) P87LPC762是一個(gè)很典型的例子，在空閑時(shí)，其功耗為 mA，而在節(jié)電方式中 ，其功耗只有 。 本次我們所設(shè)計(jì)的單片機(jī)控制系統(tǒng)。這個(gè)控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相步進(jìn)電機(jī)，它不僅可以控制步進(jìn)電機(jī)的起動(dòng)、轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速，而且功耗小，可靠性高，通用性好，因此在當(dāng)今工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。 圖 21 35BY48L01 型步進(jìn)電機(jī)的接線圖 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng) 過程 ： 要求：開機(jī)后，電機(jī)不轉(zhuǎn) ，按下啟動(dòng)鍵，電機(jī)旋轉(zhuǎn)，速度為 25 轉(zhuǎn) /分，按下加 1 鍵，速度增加，按下減 1 鍵，速度降低，最高速度為 100 轉(zhuǎn) /分，最低轉(zhuǎn)帶為 25 轉(zhuǎn) /分，按下停止鍵，電機(jī)停轉(zhuǎn)。有了上述表格，程序就不難實(shí)現(xiàn)了 。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便稱為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。 ：片外 ROM 選通線，是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。 8751ALU 由一個(gè)加法器、兩個(gè)八位暫存器和一個(gè)布爾處理器組成。 ② 累加器 A（ Accumulator） 累加器 A為 8位寄存器（簡稱 A），是最常用的專用寄存器，功能較多，地位重要；它即可用于存放操作數(shù)，也可用來存放運(yùn)算的中間結(jié)果。 F0——用戶標(biāo)志位 這是一個(gè)供用戶定義的標(biāo)志位，用戶在需要時(shí)可通過指令將其操作置位或復(fù)位，以控制程序執(zhí)行流向。計(jì)算機(jī)中的堆棧是一種能按 ―先進(jìn)后出 ‖或 ―后進(jìn)先出 ‖的規(guī)律存取數(shù)據(jù)的 RAM區(qū)域。其中， DPH 為 DPTR 的高八位， DPL 為 DPTR 的低八位。當(dāng) P1 口為通用 I/O 使用時(shí)， – 的功能和 P0 口的第一功能相同，也用于 傳遞用戶的輸入 /輸出數(shù)據(jù)。 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器是一個(gè)二進(jìn)制的加 1 計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器滿回零時(shí)能自動(dòng)產(chǎn)生溢出中斷請(qǐng)求，表示定時(shí)時(shí)間已到或計(jì)數(shù)已經(jīng)終止。 T0 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器模式由 TMOD 中的 C/T 狀態(tài)決定：若 C/T=0，則 T0或（ T1）設(shè)定為定時(shí)器模式計(jì)數(shù)脈沖由單片機(jī)主脈沖經(jīng) 12 分頻后送來若 C/T=1，則 T0或（ T1）為計(jì)數(shù)器模式，計(jì)數(shù)脈沖從單片 T0（或 T1）輸入引腳步上送來。因此， T0 和 T1 均可通過字節(jié)傳送指令為它們分別設(shè)置初值。 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)器模式下工作時(shí)必須給計(jì)數(shù)器選送計(jì)數(shù)器初值，這個(gè)計(jì)數(shù)器初值是送到 TH（ TH0/TH1）和 TL（ TL0/TL1）中的。 要使單片機(jī)正常工作除了需要供電電源，還需要時(shí)鐘觸發(fā)和復(fù)位電路。片內(nèi)存儲(chǔ)器集成在芯片內(nèi)部；片外存儲(chǔ)器又稱為外部存儲(chǔ)器，是專門的存儲(chǔ)器芯片，需要通過印刷電路板上的 三總線和 MCS—51連接的。 ①工作寄存器區(qū)（ 00H—17H） 這 32個(gè) RAM單元共分為四組， 8個(gè)寄存單元，各組都以 R0—R7寄存單元編號(hào)，用于存放操作數(shù)及中間結(jié)果等。在字節(jié)型尋址指令中，直接地址沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 15 的表示方法有兩種：一種是使用 物理地址，另一種是采用物理標(biāo)號(hào)。 ①數(shù)據(jù)總線接口緩沖器：它是一個(gè) 8 位、雙向、三態(tài)的緩沖器，與 8 位數(shù)據(jù)總線 D7D0 相連接。用來決定數(shù)據(jù)的傳送方向，是從 8255 讀出送到 CPU，還是由 CPU 寫入 8255。端口 A 和端口 B 各自有一個(gè) 8 為數(shù)據(jù)輸出鎖存 /緩沖器、一個(gè) 8 位的輸入緩沖器、（口 C 輸入沒有鎖存） 。全為雙向、三態(tài)引腳。當(dāng)它為低電平時(shí)，由 CPU 讀出 8255 的數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息。當(dāng) 8255 在工作方式 0 時(shí)，它具有如下工能。此時(shí)它有兩個(gè)數(shù)據(jù)通道： ①通道 A。 ②端口 C 的 PC7PC3 引腳起聯(lián)絡(luò)的作用 [7]。它不能直接使用交流電源和直流電源。定子上有 8 個(gè)等分的磁極沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 20 AA’,BB’,CC’,DD’,相對(duì)兩個(gè)磁極組成一相，相鄰兩個(gè)磁極夾角為 45゜，當(dāng)某相有電流通過時(shí)，相對(duì)兩個(gè)磁極形成 N 和 S 極。 （簡稱單四拍）其通電次序?yàn)?A→ B→ C→ D→ A 或者A→ D→ C→ B→ A。 若按照常規(guī)的方法，即用分立元件組成脈沖分配器和加減速電路來實(shí) 現(xiàn)這兩個(gè)功能，則電路復(fù)雜，可靠性較差。 斬波驅(qū)動(dòng)電路的缺點(diǎn)是在高低壓連接處電流出現(xiàn)谷點(diǎn)這樣必然引起力矩在谷點(diǎn)時(shí)下降 ,而斬波驅(qū)動(dòng)電路可以克服這種缺點(diǎn)并且提高步進(jìn)電動(dòng) 機(jī)的效率和力矩。使 CPU 備用沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 22 電源起作用，對(duì) CPU 正在執(zhí)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)。兩個(gè)脈沖的間隔時(shí)間越短，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。選通脈沖可以作為 CPU 的中斷請(qǐng)求信號(hào)，以通知 CPU 以中斷方式接受所按按鍵的鍵碼。 本次設(shè)計(jì)使用的是非編碼鍵盤，以 8255 為驅(qū)動(dòng)芯片是 2 8 的行列是矩陣。 圖 54 中加了一個(gè) PNP 型的三極管來控制數(shù)碼管的電源，是因?yàn)?164 沒有數(shù)據(jù)所存端，數(shù)據(jù)在傳送過程中，對(duì)輸出端是透明的。它有風(fēng)部過流保護(hù)，保證輸出電流部會(huì)超出最大允許值；它有內(nèi)部熱保護(hù)電路，如果輸出管的結(jié)溫達(dá) 到允許的最大值，它會(huì)知道減小輸出電流；它內(nèi)部還有工作區(qū)限制電路。 濾波電路用 于濾去整流輸出電壓中的波紋，一般由電抗元件組成。整流輸出的 電壓升高時(shí)，輸出的電流一面供給負(fù)載應(yīng)用，一面給濾波電容充電。從而導(dǎo)致一系列嚴(yán)重的后果，同時(shí)，還把現(xiàn)場(chǎng)的高電壓設(shè)備與主機(jī)隔離，防止出現(xiàn)高頻干擾現(xiàn)象。 ④采用分散獨(dú)立功能模塊供電，在每塊系統(tǒng)功能模塊上用集成三端固定穩(wěn)壓器如 780 781 781 7915 等穩(wěn)壓源，而且也減少 了公共阻抗的相互耦合，大大提高了供電的可靠性。 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 29 此外，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)由于諸多大型用電設(shè)備的投入或撤出電網(wǎng)運(yùn)行，往往造成系統(tǒng)的電源電壓不穩(wěn)定，當(dāng)電源電壓降低或掉電時(shí)，會(huì)造成重要的數(shù)據(jù)丟失，系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。 。若超過沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 30 該輸入端收不到脈沖信號(hào)，則內(nèi)部定時(shí)器溢出， 8 號(hào)引腳由高電平變?yōu)榈碗娖健? （ GND）：接 0V 參考電平。