【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步進電動機的正轉(zhuǎn)通電順序表 節(jié)拍 通電順序 控制模型 正 二進制 十六進制 1 A 1000 0000 80H 2 B 0100 0000 40H 3 C 0010 0000 20H 4 D 0001 0000 10H 表 53步進電動機的反轉(zhuǎn)通電順序表 節(jié)拍 通電順序 控制模型 反 二進制 十六進制 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 鍵盤 鍵盤是實現(xiàn)人機對話最常用的輸入設(shè)備，根據(jù)按鍵識別方法來區(qū)分，可分為全編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩大類。例如，三相步進電動機的單三拍工作方式，其各相通電的順序為 ABCD(正轉(zhuǎn) )或 DCBA(反轉(zhuǎn) )，通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制 A,B,C,D 相的通電和斷電。實現(xiàn)細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)雜的計算來使細分后的步距角均勻一致。所以單電壓驅(qū)動電路一般只用于小功率步進電動機的驅(qū)動。在啟動時應(yīng)慢慢地加速到一個預(yù)定速度，在停止時應(yīng)提前減速，否則將會產(chǎn)生失步現(xiàn)象。 步進電動機的工作方式 步進電動機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電動機。 ,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（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， CPU 可以分為高 4 位和低 4 位兩個部分。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。 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。由控制信號的不同組合，實現(xiàn)對 8255 內(nèi)部操作的控 制。 8255 與 MCS—51 單片機接口簡單，是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛使用的芯 片。 8031或 8751有 21個。 RAM 存儲器 RAM 存儲器主要用來存放數(shù)據(jù)，故又稱為數(shù)據(jù)存儲器。存儲器可分為內(nèi)存儲器和外存儲器兩大類。因此，定時沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 13 器定時時間的計算公式為： T=（ MTC） T 計數(shù) (32) 上式也可寫成： TC=MT/T 計數(shù) (33) 式中 M 為模值，和定時器和工作方式有關(guān)； T 計數(shù) 是單片機時鐘周期 TCLK12倍； TC 為定時器的定時初值。 ②根據(jù)實際需要給定時器 /計數(shù)器選送定時器初值或計數(shù)器初值，以確實 需要定時器的時間和需要計數(shù)的初值。 計數(shù)器 T0的計滿回零時能自動使 TCON 中的 TF0 置位，以表示計數(shù)器 T0產(chǎn)生了溢出中斷請求，若此時中斷是開放的即： ( EA=1 和 ET0=1），則計數(shù)器 T0沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 12 的溢出中斷請求使可為 CPU 響應(yīng) [5]。 TMOD 時器方式寄存器 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（論文 ） 10 最低位。因此，當(dāng)堆棧中空無數(shù)據(jù)時，棧頂?shù)刂繁囟ê蜅５椎刂分睾?，?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中的個數(shù)的奇偶性，在每個指令周期有硬件根據(jù) A的內(nèi)容對 P位自動置位或復(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） ——進位標(biāo)志位 Cy是 PSW中最常用的標(biāo)志位。 ①程序計數(shù)器 PC（ Program Counter） 程序計 數(shù)器 PC 是一個二進制 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 64KB， PC 有自動加 1 功能，從而實現(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（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，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（論文 ） 6 第 3 章 主要器件介紹 單片微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是一種非?；钴S和頗具生命力的機種。而在最高轉(zhuǎn)速時，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 電機的一些典型參數(shù)： 表 21 35BY48L01 型步機電機參數(shù) 型號 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)動慣量 35BY48L01 4 12 60 550 120 有了這些參數(shù)， 可以 設(shè)計出控制電路，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)的輸入信號由連接在 8255上的二乘八鍵盤提供。在 LPM4時， CPU、外圍及振蕩器 32kHz都不活動，則功耗只有 。下面分別就 這 三 個方面說明單片機的技術(shù)進步狀況。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機 械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識。通俗一點講：當(dāng)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）。整個系統(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)自動化上，而 51 單片機是個單片機中最為典型和最有代表性的一種。 使 8751H單片機并行 口 P1口高四位 ～ 分別與驅(qū)動電路的接口 A、 B、 C、 D 相連 ,并使驅(qū)動電路的 4 個輸出引腳分別與步 進電機的 4 、 3 、 2 、 1四個勵磁線圈的引腳相連。 在非超載的情況下，電 機的轉(zhuǎn)速、 停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即電機加一個脈沖信號，電機 則轉(zhuǎn)過一個步距角。 80年代以來，單片機發(fā)展迅速，出現(xiàn)了許多高性能新型機種。 Philips公司的單片機 P87LPC762是一個很典型的例子，在空閑時，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)計的單片機控制系統(tǒng)。這個控制系統(tǒng)驅(qū)動一個四相步進電機，它不僅可以控制步進電機的起動、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 型步進電機的接線圖 步進電機的驅(qū)動 過程 ： 要求：開機后，電機不轉(zhuǎn) ，按下啟動鍵，電機旋轉(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，電機停轉(zhuǎn)。有了上述表格，程序就不難實現(xiàn)了 。因此，單片機只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便稱為一個單片機控制系統(tǒng)。 ：片外 ROM 選通線，是外部程序存儲器的讀選通信號。 8751ALU 由一個加法器、兩個八位暫存器和一個布爾處理器組成。 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)，也可用來存放運算的中間結(jié)果。 F0——用戶標(biāo)志位 這是一個供用戶定義的標(biāo)志位，用戶在需要時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。計算機中的堆棧是一種能按 ―先進后出 ‖或 ―后進先出 ‖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， – 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)。 定時器 /計數(shù)器是一個二進制的加 1 計數(shù)器，當(dāng)計數(shù)器滿回零時能自動產(chǎn)生溢出中斷請求，表示定時時間已到或計數(shù)已經(jīng)終止。 T0 的定時器 /計數(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)定為定時器模式計數(shù)脈沖由單片機主脈沖經(jīng) 12 分頻后送來若 C/T=1，則 T0或（ T1）為計數(shù)器模式，計數(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。 定時器 /計數(shù)器在計數(shù)器模式下工作時必須給計數(shù)器選送計數(shù)器初值，這個計數(shù)器初值是送到 TH（ TH0/TH1）和 TL（ TL0/TL1）中的。 要使單片機正常工作除了需要供電電源，還需要時鐘觸發(fā)和復(fù)位電路。片內(nèi)存儲器集成在芯片內(nèi)部；片外存儲器又稱為外部存儲器，是專門的存儲器芯片，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 RAM單元共分為四組， 8個寄存單元，各組都以 R0—R7寄存單元編號，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（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。 ①數(shù)據(jù)總線接口緩沖器：它是一個 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 8 為數(shù)據(jù)輸出鎖存 /緩沖器、一個 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，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，它具有如下工能。此時它有兩個數(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 個等分的磁極沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 20 AA’,BB’,CC’,DD’,相對兩個磁極組成一相，相鄰兩個磁極夾角為 45゜，當(dāng)某相有電流通過時，相對兩個磁極形成 N 和 S 極。 （簡稱單四拍）其通電次序為 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 現(xiàn)這兩個功能，則電路復(fù)雜，可靠性較差。 斬波驅(qū)動電路的缺點是在高低壓連接處電流出現(xiàn)谷點這樣必然引起力矩在谷點時下降 ,而斬波驅(qū)動電路可以克服這種缺點并且提高步進電動 機的效率和力矩。使 CPU 備用沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 22 電源起作用，對 CPU 正在執(zhí)行的數(shù)據(jù)進行保護。兩個脈沖的間隔時間越短，步進電動機就轉(zhuǎn)得越快。選通脈沖可以作為 CPU 的中斷請求信號，以通知 CPU 以中斷方式接受所按按鍵的鍵碼。 本次設(shè)計使用的是非編碼鍵盤，以 8255 為驅(qū)動芯片是 2 8 的行列是矩陣。 圖 54 中加了一個 PNP 型的三極管來控制數(shù)碼管的電源，是因為 164 沒有數(shù)據(jù)所存端，數(shù)據(jù)在傳送過程中，對輸出端是透明的。它有風(fēng)部過流保護，保證輸出電流部會超出最大允許值；它有內(nèi)部熱保護電路，如果輸出管的結(jié)溫達 到允許的最大值，它會知道減小輸出電流；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，輸出的電流一面供給負載應(yīng)用，一面給濾波電容充電。從而導(dǎo)致一系列嚴重的后果，同時，還把現(xiàn)場的高電壓設(shè)備與主機隔離，防止出現(xiàn)高頻干擾現(xiàn)象。 ④采用分散獨立功能模塊供電，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（論文 ） 29 此外，工業(yè)現(xiàn)場由于諸多大型用電設(shè)備的投入或撤出電網(wǎng)運行，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，會造成重要的數(shù)據(jù)丟失，系統(tǒng)不能正常運行。 。若超過沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 30 該輸入端收不到脈沖信號，則內(nèi)部定時器溢出， 8 號引腳由高電平變?yōu)榈碗娖健? （ GND）：接 0V 參考電平。