【文章內(nèi)容簡介】 都需要復(fù)位，以便中央處理器 CPU 以及其他功能部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。單片機的復(fù)位后是靠外部電路實現(xiàn)的，在時鐘電路工作后，只要在單片機的 RST 引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘振蕩脈沖（ 2 個機器周期）以上的高電平，單片機便可實現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。 MCS51 單片機的 RST 引腳是復(fù)位信號的輸入端。例如：若 MCS51 單片機時鐘頻率為 12MHz。 上電瞬間， RST 端的電位與 VCC 相同，隨著電容的逐步充電， RST 端的電位逐漸下降，此時 ζ =22 106 1 103=， RST端出現(xiàn) 5 1000／ 1200≈ ，使單片機復(fù)位。 (3).控制或與其它電源復(fù)用引腳 RST,ALE/PROG,PSEN 和 EA/Vpp. ① RST： 復(fù)位輸入端 .當振蕩器運行時 ,在該引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。 ② ALE/PROG： 當訪問外部存儲器時 ,ALE(地址鎖 存允許 )的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié) .即 訪問外部存儲器 ,ALE 仍以不變的頻率 (此頻率為振蕩器頻率的 1/6)周期性地出現(xiàn)正脈沖信號 。 因此 ,它可用作對外輸出的時鐘 ,或用于定時目的 。 然而要注意的是 :每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時 ,將跳過一個 ALE 脈沖。 如果需要的話 ,通過對專用寄存器 (SFR)區(qū)中 8EH 單元的 D0 位置數(shù) ,可禁止 ALE 操作 。 該位置數(shù)后 ,只有在執(zhí)行一條 MOVX 或 MOVC 指令期間 ,ALE 才會被激活 .另外 ,該引腳會被微弱拉高 ,單片機執(zhí)行外部程序時 ,該設(shè)定禁止 ALE 位無效。 ③ PSEN： 程序存儲允許 (PSEN)輸 出是外部程序存儲器的讀選通信號 。 當 AT89C51 由外部程序存儲器取指令 (或常數(shù) )時 ,每個機器周期兩次 PSEN 有效 (即輸出 2 個脈沖 ).但在此期間內(nèi) ,每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時 ,這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn)。 ④ EA/VPP 外部訪問允許端 ,要使 CPU只訪問外部存儲器 (地址為 0000H—FFFFH),則 EA端外部必須保持低電平 (接到 GND 端 )然而要注意的是 ： 如果保密被編程 ,復(fù)位時在內(nèi)部會鎖存 EA 端的狀態(tài)。 當 EA 端保持高電平 (接 VCC 端 )時 ,CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的程序。在 Flash存儲器編程期間 ,該引 腳也用于施加 12V的編程允許電源 VPP(如果選用 12V編程 )。 (4).輸入 /輸出引腳 —,—,—,— 大連民族學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 –6– ① P0 端口 (—)： P0 是一個 8 位漏極開路型雙向 I/O 端口 .作為輸出端口用時 ,每位能以吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL 輸入 ,對端口寫 1 時 ,又可作為高阻抗輸入端用。 在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時 ,它是分時多路轉(zhuǎn)換的地址 (低 8 位 )/數(shù)據(jù)總線 ,在訪問期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。 在 Flash 編程時 ,P0 端口接受指令字節(jié) 。而在校驗程序時 ,則輸出 指令字節(jié) .驗證時 ,要求外 接 上拉電阻 。 ② P1 端口 (—)： P1 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位 I/O 端口 。 P1 的輸出緩沖器可驅(qū)動 (吸收或輸出電流方式 )4個 TTL輸入 .對端口寫 1時 ,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位 ,這時可用作輸入口 ,P1 口作輸入口使用時 ,因為有內(nèi)部的上拉電阻 ,那些被外部信號低的引腳會輸出一個電流 (IIL)。 ③ P2 端口 (—):P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口 .P2 的輸出緩沖器可驅(qū)動 (吸收或輸出電流方式 )4個 TTL輸入 .對端口寫 1時 ,通過內(nèi)部的上拉電 阻把端口拉到高電位 ,這時可用作輸入口 .P2 作輸入口使用時 ,因為有內(nèi)部的上拉電阻 ,那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流 (IIL)。 在訪問外部程序存儲器和 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器 (如執(zhí)行 MOVX@DPTR指令 )時 ,P2 送出高 8 位地址。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)寄存器 (如執(zhí)行 MOV@RI 指令 )時 ,P2口引腳上的內(nèi)容 (就是專用寄存器 (SFR)區(qū) P2 寄存器的內(nèi)容 )在整個訪問期間不會改變 。 P3 端口 (—):P3 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口 .P3 的輸出緩沖器可驅(qū)動 (吸收或輸出電流方式 )4 個 TTL 輸入 。 對端口寫 1 時 ,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位 ,這時可用作輸入口 。 P3 作輸入口使用時 ,因為內(nèi)部的上拉電阻 ,那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流 (IIL)。 步進電機介紹 步進電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生堵轉(zhuǎn)。在有負載的情況下，啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機達到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。 步進電動機 以其顯著的特點，在數(shù)字化制造時代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進電機本身技術(shù)的提高，步進電機將會在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。 隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進步，在自動化控制、精密機械加工、航空航天技術(shù)及所有要求高精度定位等高新技術(shù)領(lǐng)域，步進電機的得到了廣泛的應(yīng)用。步進電機是一種將脈沖信號轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。若在其輸入加入有規(guī)律的脈沖信號 ,就能驅(qū)動步進電機大連民族學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 –7– 按設(shè)定的方向移 動一定的距離或轉(zhuǎn)動一個角度（稱為“步距角”）。從結(jié)構(gòu)上步進電機分為單相、雙相、三相、四相、五相、六相等多種。本次設(shè)計使用步進電機分為 A、 B、C、 D 四相繞組，每相通電一次稱為一拍。四相步進電機根據(jù)不同的通電規(guī)律可分為幾種工作模式： 四相單四拍： ABCD； 四相雙四拍： ABBCCDDA； 四相單八拍： AABBBCCCDDDA； 四相雙八拍 ： ABABCBCBCDCDCDADADAB。 步進電機的正反轉(zhuǎn)與電機每相的通電順序有關(guān)，可以改變相序來改變電機的正反轉(zhuǎn)。步進電機每步所旋 轉(zhuǎn)角度的大小，稱為步距角（β B）。它是由電機本身轉(zhuǎn)子的齒數(shù)（ ZR）。一個通電循環(huán)內(nèi)通電節(jié)拍數(shù)（ MQ）決定的。即β B=360/ ZR MQ。電機出廠的步距角是固定的。四相步進電機的步距角為 (表示半步工作時為 ，整步工作時為 )。步進電機轉(zhuǎn)速的高低與控制脈沖頻率有關(guān)。改變控制脈沖頻率，可改變電機轉(zhuǎn)速。 步進電機特點 1．一般步進電機的精度為步進角的 35%，且不累積。 2．步進電機外表允許的最高溫度。 步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機 外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏 130 度以上，有的甚至高達攝氏 200 度以上，所以步進電機外表溫度在攝氏 8090 度完全正常。 3．步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。 當步進電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。 4．步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn) ,但若高于一定速度就無法啟動 ,并伴有嘯叫聲。 大連民族學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 –8– 3 系統(tǒng)基本實現(xiàn)方案 系統(tǒng)框圖 根據(jù)設(shè)計要求， 步進電機控制電路可以分為控制模塊、顯示模塊、鍵盤模塊、電機驅(qū)動模塊、步進電機部分。步進電機控制電路基本模塊方框圖如圖所示。 設(shè)計系統(tǒng)框架時，除了考慮實現(xiàn)按摩功能外，系統(tǒng)的可操作性和安全性也是至關(guān)重要的。為了方便用戶使用，給他們舒適的感受，按摩機必須設(shè)計良好的用戶操作按鍵以及必要的顯示系統(tǒng)；并充分完善供電電源的設(shè)計。 按摩機的主要功能模塊可劃分為 6部分。 控制系統(tǒng) A T 8 9 C 5 1按鍵L C D 1 2 8 6 4L298 驅(qū)動模塊步進電機電源模塊指示燈蜂鳴器提示輸出 圖 系統(tǒng)框圖 1. 按鍵輸入與 L12864 液晶顯示部分。該模塊負責(zé)響應(yīng)按摩機 4個按鍵輸入信號，并利用 L12864 液晶顯示當前工作狀態(tài)。其中， L12864 液晶顯示啟停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速減速。 2. 電源部分。該模塊實現(xiàn)單片機系統(tǒng)從交流中整流出穩(wěn)定的 5V供電電壓。 3. 電機部分。步進電機與 L298 連接實現(xiàn)穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)。 4. 驅(qū)動模塊。 L298N 芯片可以驅(qū)動兩個二相電機，也可以驅(qū)動一個四相電機，輸出電壓最高可達 50V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機的 IO口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便 。 大連民族學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 –9– 5. 蜂鳴 器提示輸出部分。該模塊完成按摩機的告警提示，在一般工作情況下，蜂鳴器都將發(fā)聲 告警（例如電機運行超時 ）。 6發(fā)光二極管 指示部分。氖燈只在按摩機工作時發(fā)光，否則熄滅。 硬件電路圖 單片機系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)是系統(tǒng)框架實現(xiàn)的具體執(zhí)行步驟，系統(tǒng)設(shè)計框架雖然構(gòu)建了系統(tǒng)的整體功能模塊劃分，但是硬件實現(xiàn)和軟件實現(xiàn)還得通過具體的技術(shù)方案才能達到。采用的技術(shù)方案的好與壞直接影響系統(tǒng)的可操作性和安全性，以及后續(xù)設(shè)計工作的展開和進行。因此單片機系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)方案同樣重要。 一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計包含兩部分內(nèi)容： 一是系統(tǒng)擴 展，即單片機內(nèi)部的功能單元，如 ROM、 RAM、 I/O、定時器 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當?shù)男酒?，設(shè)計相應(yīng)的電路。 二是系統(tǒng)的配置，即 按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器 等，還要設(shè)計合適的接口電路。 系統(tǒng)的擴展和配置應(yīng)遵循以下原則： ① . 盡可能選擇典型電路，并符合單片機常規(guī)用法。為硬件系統(tǒng)的標準化、模塊化打下良好的基礎(chǔ)。 ② . 系統(tǒng)擴展與外圍設(shè)備的配置水平應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求，并留有適當余地，以便進行二次開發(fā)。 ③ . 硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一 并考慮。硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會產(chǎn)生相互影響，考慮的原則是：軟件能實現(xiàn)的功能盡可能由軟件實殃，以簡化硬件結(jié)構(gòu)。但必須注意，由軟件實現(xiàn)的硬件功能，一般響應(yīng)時間比硬件實現(xiàn)長，且占用 CPU 時間。 ④ . 系統(tǒng)中的相關(guān)器件要盡可能做到性能匹配。如選用 CMOS 芯片單片機構(gòu)成低功耗系統(tǒng)時，系統(tǒng)中所有芯片都應(yīng)盡可能選擇低功耗產(chǎn)品。 ⑤ . 可靠性及抗干擾設(shè)計是硬件設(shè)計必不可少的一部分，它包括芯片、器件選擇、濾波、印刷電路板布線、通道隔離等。 ⑥ . 單片機外圍電路較多時，必須考慮其驅(qū)動能力。驅(qū)動能力不足時，系統(tǒng)工作不可靠，可通過增 設(shè)線驅(qū)動器增強驅(qū)動能力或減少芯片功耗來降低總線負載。 ⑦ . 要求盡量朝著“單片”方向設(shè)計硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)器件越多，器件之間相互干擾也越強，功耗也增大，也不可避免地降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 大連民族學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 –10– 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U?89c511230pFC130pFC2GNDVCCGND9KR1S122uFC3GNDVCCL2985107611129 8 424VGNDVCC231314步進電機ABCDD0 D1 D2 D3D4 D5D6 D7GNDVCCLCD1286412 3 4 6 8 9 12 145 7 1110 13 15 16 17 18 19 20VSS VDD V0 D/I R/W E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 CS1 CS2 RET VEE BL BL GNDVCC10KVCC S1S2S3S4GND1KR11KR21KR31KR4VCCLED1Speake