【正文】 向上或向下平滑滾動(dòng)的顯示效果。當(dāng) D=1 為顯示設(shè)置，顯示數(shù)據(jù)鎖存器正常工作，顯示屏上呈現(xiàn)所要顯示的效果要求。當(dāng) RST 為低電平狀態(tài)時(shí)， KS0108 處于復(fù)位工作狀態(tài)， RESET=1。 KS0108 控制器的指令匯總?cè)绫?所示。在 Proteus 中內(nèi)置 KS0108 控制器的 128X64 圖形液晶顯示器如圖 所示。其模塊的硬件設(shè)計(jì)圖如圖 所示。 ? 16 引腳：脈沖信號(hào)輸出端，對(duì)應(yīng) 1 引腳信號(hào)輸入端。用于感性負(fù)載時(shí)，該腳接負(fù)載電源正極，實(shí)現(xiàn)續(xù)流作用。 ? 2 引腳： 脈沖信號(hào)輸入端。綜合本設(shè)計(jì)的需求，在滿足本設(shè)計(jì)的要求下，選用 ULN20xxA 驅(qū)動(dòng)芯片來搭建該驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)。按照這樣的通電方式電機(jī)就轉(zhuǎn)過了一周。 通過電磁感應(yīng)定律我們很容易知道激勵(lì)一個(gè)線圈繞組將產(chǎn)生一個(gè)電磁場(chǎng)，分為北極和南極，如圖 所示。 由于本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)目的更注重整個(gè)系統(tǒng)在自動(dòng)機(jī)械應(yīng)用中的整體配合，所以在本設(shè)計(jì)中采用混合式步進(jìn)電機(jī)。轉(zhuǎn)子的極數(shù)和定子的極數(shù)相同，且用轉(zhuǎn)子和定子之間的吸引力和排斥力產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)；由于它的出力大，所以步距角比較大，一般為 176。 步進(jìn)電機(jī)的分類 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類很多，從廣義上講，步進(jìn)電機(jī)的類型分為機(jī)械式、電磁式和組合式三大類型。 ? P1 口的全部端口主要用于外接矩陣鍵盤電路并由此通過程序的設(shè)定進(jìn)行鍵盤的掃描。編程方法可通過傳統(tǒng)的 EPROM 編程器使用高電壓（ +12V）和協(xié)調(diào)的控制信號(hào)進(jìn)行編程。對(duì)外接電容 Cl、 C2 雖然沒十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。 XTAL2 端 口 18 引腳：芯片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) 表 P3 口的引腳的第二功能 端口引腳 第二功能 說 明 RXD 串行數(shù)據(jù)接收 TXD 串行數(shù)據(jù)發(fā)送 INT0 外部中斷 0 請(qǐng)求 1INT 外部中斷 1 請(qǐng)求 T0 定時(shí)器 0 外部事件計(jì)數(shù)輸入 T1 定時(shí)器 1 外部事件計(jì)數(shù)輸入 WR 外部 RAM 寫選通 RD 外部 RAM 讀選通 ALE/PROG 端口 30 引腳：低字節(jié)地址鎖存允許信號(hào) /編程脈沖輸入端。 P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。將每個(gè)引腳置成高電平 1，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作為輸入口。 圖 PDIP 封裝的 AT89S52 引腳排列圖 該芯片各引腳的名稱、序列號(hào)及簡(jiǎn)要功能說明如表 所示。 LGM12641BS1R 液晶 顯示模塊主要是顯示輸入和正在運(yùn)行的各個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、電機(jī)步進(jìn)量及電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)等系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息。 基于以上優(yōu)點(diǎn)，本 論文的 設(shè)計(jì)采用基于單片機(jī)的 步進(jìn)電機(jī)的 控制方案。但由于 PLC 的掃描周期一般為幾毫秒到幾十毫秒，相應(yīng)的頻率只能達(dá)到幾百赫茲，因此，受到 PLC 工作方式的限制及其掃描周期的影響，步進(jìn)電機(jī)不能在高頻下工作，無法實(shí)現(xiàn)高速控制。基于PLC 的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)有 PLC 控制器、環(huán)形分配器和功率驅(qū)動(dòng)電路組成。 脈沖控制器功率放大驅(qū)動(dòng)電路環(huán)形分配器步進(jìn)電機(jī) 圖 基于電子電路控制系統(tǒng) 此種方案即可作為開環(huán)控制，也可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。此外在 PC 機(jī)上設(shè)計(jì)一個(gè)基于 VB 語(yǔ)言的人機(jī)交互界面，并通過 RS232 與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)串口的雙向?qū)崟r(shí)通信，以此在人機(jī)界面下控制完成電機(jī)相應(yīng)的一系列動(dòng)作，并能實(shí)時(shí)顯示與電機(jī)相對(duì)應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)等相關(guān)信息，以達(dá)到 遠(yuǎn)程監(jiān)控的效果。 論文構(gòu)成及研究 內(nèi)容 在一般的步進(jìn)電機(jī)工作中，其電源均采用單極性直流電，通過對(duì)步進(jìn)電機(jī)的各相繞組按恰當(dāng)?shù)臅r(shí)序方式通電，就可使其執(zhí)行步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)。在對(duì)步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分控制技術(shù)上，國(guó)內(nèi)在改革開放初期才基本掌握，這要遠(yuǎn)遠(yuǎn)晚于國(guó)外?；谖⑿蛦纹瑱C(jī)的控制系統(tǒng)則通過軟件來控制步進(jìn)電機(jī)，能夠更好地發(fā)揮步進(jìn)電機(jī)的潛力。步進(jìn)電機(jī)又稱為脈沖電機(jī)，是數(shù)字控制系統(tǒng)中的一種常用執(zhí)行元件。s design and software39。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 AT89S52 單片機(jī)的兩相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng) 20xx 年 6 月 13 日 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 I 頁(yè) 基于 AT89S52 單片機(jī)的兩相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng) 摘 要 本文應(yīng)用 AT89S52 單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 ULN20xxA、字符型 LCD 液晶顯示屏和鍵盤陣列 ，構(gòu)建了集步進(jìn)電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)器為一體的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。s design which are controlled by the stepper motor, therefore, it realizes the stepper motor39。其功用是將脈沖電信號(hào)變換為相應(yīng)的角位移或直線位移，即給一脈沖電信號(hào)，電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度或前進(jìn)一步。因此，用微型單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)己經(jīng)成為了一種必然的趨勢(shì)，也符合數(shù)字化的時(shí)代發(fā)展要求。 到了 19 世紀(jì) 50 年代后期晶體管的發(fā)明也開始逐漸應(yīng)用在步進(jìn)電 機(jī)上，使得對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行數(shù)字化的控制變得更為容易實(shí)現(xiàn)。當(dāng)某一相繞組通電時(shí) 相應(yīng)的兩個(gè)磁極就分別形成 NS 極產(chǎn)生磁場(chǎng)，并與轉(zhuǎn)子形成磁路。 本課題的研究目的之一就是設(shè)計(jì)一套硬件系統(tǒng)較簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，但功能較為齊全，適應(yīng)性強(qiáng)，操作方便，交互性強(qiáng)，可靠性高但控制精度應(yīng)用要求不是很高的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制時(shí)，其平穩(wěn)性好，成本低，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，然而卻未能實(shí)現(xiàn)較高精度的細(xì)分。該控制系統(tǒng)采用 PLC 控制器來產(chǎn)生控制脈沖，主要是通過 PLC 軟件編程輸出一定數(shù)量的方波脈沖，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角進(jìn)而控制伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給量，同時(shí)通過編程控制脈沖頻率來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，進(jìn)而控制機(jī)械機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度。并且在速度較高時(shí)，由于受到掃描周期的影響，相應(yīng)的控制精度 也 就 隨之 降低了。 系統(tǒng)各部分組成及其功能簡(jiǎn)介 本設(shè)計(jì)的 整個(gè)系統(tǒng)組成包括單片機(jī)最小系統(tǒng) 、步進(jìn) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 、基于 VB 的上位機(jī)監(jiān)控顯示模塊、 串口下載 通信 模塊 、 LGM12641BS1R 液晶 顯示 屏顯示 模塊 及 鍵 盤輸入控制 模塊等組成。 基于 VB 的上位機(jī)監(jiān)控顯示模塊，它 主要是通過上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)界面向單片機(jī)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與電腦的雙向即時(shí)通信，并且將控制指令 發(fā)送給單片機(jī)，單片 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè) 機(jī)接收到指令并調(diào)用處理電機(jī)運(yùn)行的相應(yīng)子程序；單片機(jī)將電機(jī)轉(zhuǎn)速狀態(tài)、步進(jìn)量等狀態(tài)反饋輸送給上位機(jī)，上位機(jī) 接收到后就即刻在顯示界面顯示出來，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互性的目的，這樣也就實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控的效果。 表 采用 PDIP 封裝形式的 AT89S52 單片機(jī)各引腳及功能說明 序號(hào) 引腳名稱 引腳序號(hào) 功能說明 1 P0 口 32~39 8 位并 行雙向的 I/O 口，訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，可作為低 8 位地址線 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用 2 P1 口 1~8 用戶使用的通用 I/O 口，準(zhǔn)雙向 8 位，編程和校驗(yàn)時(shí)作為低 8位地址線， 和 引腳另有第二功能 3 P2 口 21~28 通用 8 位、準(zhǔn)雙向 I/O 口，訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，可作為高 8 位地址線 4 P3 口 10~17 8 位、準(zhǔn)雙向 I/O 口，還提供了一些第二功能 5 EA /VPP 31 訪問芯片內(nèi)部和芯片外部程序存儲(chǔ)器的選擇 信號(hào) 6 RST 9 復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效 7 ALE/ PROG 30 低 8 位地址鎖存信號(hào) /編程脈沖輸入 8 PSEN 29 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低電平有效 9 VCC 40 電源電壓的輸入引腳， ~ 10 XTAL2 XTAL1 18~19 芯片內(nèi)震蕩器反相放大器的輸出端和輸入端 11 GND 20 電源接地 引腳 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) P0 口 39~32 引腳： P0 口是 8 位并行、雙向、漏極開路型輸出的 I/O 口，也即地址I/O 數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。引腳 同時(shí)還是定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入，引腳 同時(shí)還是定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T2 捕獲 /重裝操作的控制信號(hào)。將該口的各引腳置成 1 時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。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)地址到外接地址鎖存器中，以實(shí)現(xiàn)低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)復(fù)用。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，沒有兩次有效的 PSEN 信號(hào)。 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)： AT89S52 單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)分為程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，各自又有芯片內(nèi)和擴(kuò)展部分，因此 AT89S52 單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)共分為 4 部分，即片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30pF177。 編程方法： AT89S52 的代碼是逐一字節(jié)進(jìn)行編程的。 ? P2 口的全部端口主要用于負(fù)責(zé)處理輸出脈沖給控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 ULN20xxA 從而讓其工作。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分，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、三相以及三相以上?；?5176。盡管步進(jìn)電機(jī)的種類繁多，但他們的工作原理和工作方式是基本一致且相通的 ，由于在本設(shè)計(jì)中采用的是混合型兩相步進(jìn)電機(jī)，因此在下面對(duì)步進(jìn)電機(jī)的工作原理闡述時(shí)，只介紹兩相步進(jìn)電機(jī)的工作原理，其余類型的電機(jī)就不一一闡述了。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。 將兩相步進(jìn)電機(jī)的單相通電工作方式和兩相電機(jī)的雙相通電工作方式相互結(jié)合起來，可得到較為常用的一種步進(jìn)方式，即電機(jī)定子線圈在轉(zhuǎn)換通電順序之間插入一個(gè)線圈斷電狀態(tài)而走 “ 半步 ” ，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)的整個(gè)步距角將一分為二，這種方式也稱之為單 —雙 八拍驅(qū)動(dòng)方式。 ULN20xxA 簡(jiǎn)介 ULN20xxA 是美國(guó) Texas Instruments 公司開發(fā)的高壓大電流 達(dá)林頓晶體管陣列產(chǎn)品，它是一種高耐壓、大電流復(fù)合晶體管陣列，其內(nèi)部由七個(gè)硅 NPN 復(fù)合晶體管組成。 ? 3 引腳：脈沖信號(hào)輸入端。如果該腳接地 ,實(shí)際上就是達(dá)林頓管的集電極對(duì)地接通。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 如圖 所示，由于本設(shè)計(jì)是要控制三個(gè)兩相六線制步進(jìn)電機(jī)，而由于單片機(jī)的 I/O數(shù)是有限，因此為節(jié)省 I/O 資源，電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分主要是由三個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片 ULN20xxA 及三個(gè)緩沖器芯片 74LS244 等外圍電子元器件構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路，其中每一個(gè) 74LS244 的四個(gè)輸出口對(duì)應(yīng)接每一個(gè) ULN20xxA 的四個(gè) 脈沖信號(hào)輸入端口，而 ULN20xxA 的脈沖輸出口步進(jìn)電機(jī)的相應(yīng)接線端。 圖 顯示模塊硬件設(shè)計(jì)圖 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 24 頁(yè) LCD12864 字符型液晶屏簡(jiǎn)介 LCD12864 字符型液晶顯示屏一般分為兩種，帶字庫(kù)的和不帶字庫(kù)。 圖 內(nèi)置 KS0108 控制器的 LGM12641BS1R 字符 型液晶顯示器 圖 中，圖形液晶顯示器共有 18 個(gè)引腳，其中 DB0~DB7 為 8 位并行數(shù)據(jù)總線，傳送數(shù)據(jù)信號(hào)及控制指令。 表 KS0108 的匯總指令表 指令名稱 控制狀態(tài) 指 令 代 碼 DI R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 讀數(shù)據(jù) 1 1 數(shù) 據(jù) 寫數(shù)據(jù) 1 0 數(shù) 據(jù) 讀取狀態(tài)字 0 1 BUSY 0 ON/OFF RESET 0 0 0 0 起始行設(shè)置 0 0 1 1 L5 L4 L3 L2 L1 L0 列地址設(shè)置 0 0 0 1 C5 C4 C3 C2 C1 C0 頁(yè)面地址設(shè)置 0 0 1 0 1 1 1 P2 P1 P0 顯示開關(guān)設(shè)置 0 0 0 0 1 1 1 1 1 D LGM12641BS1R 中 KS0108 控制器的指令功能說明 KS0108 控制器的控制指令只有七條，下面詳細(xì)介紹每條指令的功能。當(dāng) RST 為高電平狀態(tài)時(shí)， KS0108為正常工作狀態(tài)， RESET=0。此時(shí)在狀態(tài)字中 ON/OFF=0。 ? 頁(yè)面地址設(shè)置（ SET PAGE（