【正文】 定電壓版，設(shè)計(jì)用于提供 1A 輸出電流且工作壓差可低至 1V。 （ 4）單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超 聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。近年來(lái)，基于51 單片機(jī)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的出現(xiàn)與推廣，表明了 51 系列單片機(jī)在今后的許多年中依然會(huì)活躍如故，而且在很長(zhǎng)一段時(shí)間中將占據(jù)嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的低端市場(chǎng)。 系統(tǒng)框圖 本系統(tǒng)單片機(jī)電路部分由供電電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路與 I/O 電路部分組成，再由單片機(jī)控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)循跡功能與避障功能。由于步進(jìn)電機(jī)能夠直接接受數(shù)字信號(hào) ， 而不需數(shù) /模轉(zhuǎn)換 ， 所以使用微機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)顯得非常方便 [1]。并在小車上 增加一些傳感器模塊，使單片機(jī)正常驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)小車執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)的同時(shí)，根據(jù)傳感器模塊的反饋，不斷修正，直到任務(wù) 實(shí)現(xiàn)小車循跡與避障功能。目前打字機(jī)、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、數(shù)控機(jī)床、傳真機(jī)等設(shè)備都使用了步進(jìn)電機(jī)。單片機(jī)作為總控制芯片要有穩(wěn)定合適的電壓輸入，所以在單片機(jī)與電源之間要接穩(wěn)壓電路。 （ 3）便于擴(kuò)展 :片內(nèi)具有 計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必需的部件，片外有很多供擴(kuò)展用的 (總線 ,并行和串行的輸入 /輸出 )管腳，很容易組成一定規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 單片機(jī)的最小系統(tǒng)就是讓單片機(jī)能正常工作并發(fā)揮其功能時(shí)所必須的組成部分，也可理解為是用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng) [7]。 單片機(jī)需要 5V 的穩(wěn)定電壓，故選擇 AMS1117 的芯片經(jīng)行降壓，芯片的 1 管腳接電池的正極， 2 管腳接單片機(jī)的 VCC 端， 3 管腳與電池的負(fù)極與單片機(jī) GND 相連并接基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)小車 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 地。 5．沒(méi)有轉(zhuǎn)向器等機(jī)械部分，不需要保養(yǎng)，故造價(jià)較低。一般的控制芯片起到控制作用，但是驅(qū)動(dòng)能力不強(qiáng)，而電機(jī)（不單是步進(jìn)電機(jī)）所需要的電流一般比較大，控制芯片的 IO 口不能提供大電流，所以一般不能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。設(shè)高電平為 1，低電平為 0。此外考慮到防止 USB 口短路問(wèn)題，串入 R24，從而保護(hù) USB 口 [19]。 } else { cw_left=0。具體 具體程序見附錄Ⅰ。//右電機(jī)使能控制位 sbit cw_right= P1^4。 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)小車 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 EA=1。 while(1) { move_left(10,0,1)。 //右側(cè)紅外傳感器接收位 /////////////////////////函數(shù)聲明 //////////////////////////////////////// void timer1_init()。 TL1=(65536100)%256。ir_right==0) { move_left(15,0,0)。 delay(40)。 //右側(cè)紅外傳感器接收位 sbit ir_mid=P2^3。 TH1=(65536100)/256。amp。amp。 move_right(15,1,1)。 } if(ir_left==1amp。 n=0。amp。amp。 delay(400)。 } else 附錄Ⅰ 程序清單 33 { en_right=0。j++) {。//右電機(jī)使能控制位 sbit cw_right= P1^4。 } if(ir_left==1amp。 } } void main (void) { delay(10)。}} } /*******************************/ void timer1_init() { TMOD=0X10。//右電機(jī)使能控制位 sbit cw_right= P1^4。 //cw 控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)， 1 與 0 各代表一個(gè)方向 } if(en==1) { //en 為使能位 1：能 0：不能 en_right=1。j121。 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)小車 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 參考文獻(xiàn) [1]劉寶廷 .步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) [M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 1997 [2]陳理壁 .步進(jìn)電機(jī)及其應(yīng)用 [M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， [3]宏晶科技 STC89C51 芯片技術(shù)資料 .： // [4]郭文川 .單片機(jī)原理與接口技術(shù) [M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社， [5]李蒙 .毛建東 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M].中國(guó)輕工業(yè)出版社， [6]張友德，趙志英，涂時(shí)亮 .單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)（第三版） [M].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，20xx [7]楊寧 .胡學(xué)軍 .單片機(jī)與控制技術(shù) [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 20xx [8]郝建國(guó) .趙英杰 .集成電路大全 [M].北京：人民郵電出版社， 1997 [9]王宗培 .任雷 .混合式步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩指標(biāo)的研究 [J].嗲弄技術(shù)雜志， 20xx [10]王自強(qiáng) .步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用技術(shù) [M].中國(guó)輕工業(yè)出版社 [11]陳隆昌 .控制電機(jī)（第三版） [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 1993 [12]孟武盛，李亮 .基于 AT89C52 單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M].測(cè)控技術(shù)， [13]程憲平 .電機(jī)傳動(dòng)與控制 [M].武漢：華中科技大學(xué)出版社， 1997 [14]劉國(guó)永 .陳杰平 .單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].安徽：安徽技術(shù)師范學(xué)院， 20xx， 16（ 4） [15]段穎康 .基于 MC9S12XS128 單片機(jī)的智能循跡 [J].新特器件應(yīng)用， 20xx,12 [16]周斌，李立國(guó) .智能光電傳感器布局對(duì)路徑識(shí)別的影響研究 [J].產(chǎn)品世界， 20xx [17]Open Host Controller Interface Specification for USB[z].Compaq， microsoft， National Semiconductor， 1998 [18]USB Specification [z].1998 [19]MOTOROLA DSP56f803 Technical Data[z].20xx [20]余永權(quán)，李小青，陳林康 .單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的功率型接口技術(shù) .北京航空航天大學(xué)出版社， 1992 [21]劉樂(lè)善，胡盛斌，葉濟(jì)中 .微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù) .電子科技大學(xué)出版社， 1993 附錄Ⅰ 程序清單 25 附錄Ⅰ 程序清單 include include include include define uchar unsigned char define uint unsigned int //************************管腳定義 ************************************/ sbit en_left = P1^0。 } 循跡 動(dòng)作表 由光電傳感器的自身構(gòu)造可知檢測(cè)到黑色物體時(shí)輸出為高電平 ,檢測(cè)到白色物體時(shí)輸出為低電平。例如 cw_left=1 可使電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，只要將旋轉(zhuǎn)的子函數(shù)中 cw_left=0，電機(jī)就變?yōu)槟鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn)。 這是 PL2303 芯片開發(fā)的 USB 轉(zhuǎn)串口模塊，引腳電平為 TTL，引腳定義如下： TXD 、 RXD、 GND 地線 。 應(yīng)用場(chǎng)合： 圖 39 光電傳感器 如圖 39，光電傳感器的發(fā)射頭在小車行駛過(guò)程中以一定角度范圍不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)小車在白色地面行駛 時(shí)，紅外光經(jīng)白色反射后 ,被接收管接收；一旦接收管接收到信號(hào)，輸出端將輸出低電平；當(dāng)小車行駛到黑線時(shí)，由于黑色對(duì)光吸收強(qiáng)，接收管接收到紅外光少，接收管沒(méi)有導(dǎo)通，集電極在上拉電阻的作用下輸出高電平，從而實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)黑線的功能。 光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它 們分為：發(fā)送器、接收器和檢測(cè)電路。兩相繞組 同時(shí)通電時(shí) ，同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生引力。 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn) 步進(jìn)電機(jī)有以下特點(diǎn) [11]： 1．不需要反饋，控制簡(jiǎn)單。 AMS1117 器件引腳上兼容其他三端 SCSI 穩(wěn)壓器，提供適用貼片安裝的 SOT223， 8引腳 SOIC，和 TO252(DPAK)塑料封裝。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用的是 STC89C52 單片機(jī)作為主處理芯片。 ROM 一般小于 8KB， RAM 一般小于256B，但可以在外部擴(kuò)展 .通常 ROM， RAM 可分別擴(kuò)展至 64KB。 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 （ 3） 與數(shù)組設(shè)備兼容 ,能夠直接接收數(shù)字信號(hào) 。 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)小車 驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)以 STC89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng)為核心，設(shè)計(jì)了一種兩相四線步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器電路。 （ 4） 可以快速啟停。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接受到一個(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，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角 度是一步一步運(yùn)行的。 （ 2）可靠性高 :因?yàn)樾酒前垂I(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，故抗干擾的能力優(yōu)于 PC機(jī)。這個(gè)芯片是 STC 公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器 。 AMS1117 芯片的特性如下： , 和 1A，工作壓差低至 1V ： %Max 負(fù)載調(diào)節(jié)： % Max. SOT223,TO252 和 SO8 封裝的結(jié)溫 ，以防止環(huán)境溫度造成過(guò)高 AMS1117 的穩(wěn)定性，對(duì)可調(diào)電壓版本，輸出需要連接一個(gè)至少 22μ F 的鉭電容。 2．與微機(jī)的連接、速度控制（啟動(dòng)、停止和反轉(zhuǎn)）及驅(qū)動(dòng)電路的設(shè) 計(jì)比較簡(jiǎn)單。與單二拍相比，雙二拍不容易產(chǎn)生丟步的現(xiàn)象。 發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來(lái)源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管 (LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。 步進(jìn)電機(jī)小車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)只有兩個(gè)，在前后各有一個(gè)從動(dòng)萬(wàn)向輪，小車的轉(zhuǎn)向還是很靈活的，故在小車的循跡功能中只設(shè)置了兩個(gè)光電傳感器，一左一右分布在車底前部，它們之間的距離要大于黑色軌跡的寬度 ,利于小車走偏時(shí)有足夠的空間調(diào)整自身的位置。 PL2303 需要一個(gè) 12MHz 的外部晶體為自己提供時(shí)鐘 , 外部并聯(lián)的兩個(gè)匹配起振電容。方向控制主函數(shù)如下： while(1) { move_left(10,0,1)。設(shè)高電平為 1,低電平為 0,電機(jī)的轉(zhuǎn)向由表 41 可知。//左電機(jī)使 能控制位 sbit cw_left= P1^1。j++) {。 } 附錄Ⅰ 程序清單 27 else { en_right=0。//右電機(jī)方向控制位 sbit clk_right= P1^5。 ET1=1。 timer1_init()。amp。//右電機(jī)方向控制位 sbit clk_right= P1^5。}} } /*******************************/ void timer1_init() { TMOD=0X10。 } } void main (void) { delay(10)。 } if(ir_left==0amp。ir_mid==0amp。ir_right==0)//右有障礙，左轉(zhuǎn) { move_left(15,1,1)。 } } 附錄Ⅱ 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路 35 附錄Ⅱ 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)小車 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 36 附錄Ⅲ 外文文獻(xiàn)翻譯 Knowledge of the stepper motor Stepper motor is a kind of electrical pulses into angular displacement of the implementing agency. Popular little lesson: When the driver receives a step pulse signal, it will drive a stepper motor to set the direction of rotation at a fixed angle (and the step angle). You can control the number of pulses to control the angular displacement, so as to achieve accurate positioning purposes。 delay(400)。ir_right==0)//前、右有障礙，左轉(zhuǎn) {