微機測控論文采用at89c51單片機對步進電機的控制(編輯修改稿)
2025-07-11 23:07 本頁面
【文章內容簡介】 6 為了確保單片機對一次按鍵動作只確認一次按鍵，必須消除抖動的影響。消除按鍵抖動通常采用硬件、軟件兩種方法。由于硬件消抖電路設計復雜，本設計中沒有采用，在此不再詳細敘述；軟件消抖適合按鍵較多的情況，方便簡單。其原理是在第一次檢測到有鍵按下時，執(zhí)行一段延時 10ms 的子程序后在確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如果保 持閉合狀態(tài)電平則確認為真正有鍵按下，從而消除了抖動的影響。 鍵盤控制模塊原理圖如下： 圖 32 鍵盤模塊原理圖 LED 數碼顯示電路 設計 發(fā)光二極管 LED 是一種通電后能發(fā)光的半導體器件，其導電性質與普通二極管類似。 LED 數碼顯示器就是由發(fā)光二極管組合而成的 1 種新型顯示器件。在單片機系統(tǒng)中應用非常普遍。 LED 數碼顯示器是 1 種由 LED 發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。它使用了 8 個 LED 發(fā)光二極管，其中 7 個用于顯示字符， 1 個用于顯示 小數點。 LED 數碼顯示器有兩種連接方法： （ 1）共陽極接法。把發(fā)光二極管的陽極連在一起構成公共陽極，使用時公共陽極接 +5V，每個發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連。當陰極端輸入低電平時，段發(fā)光二極管就導通點亮，而輸入高電平時則不點亮。 （ 2）共陰極接法。把發(fā)光二極管的陰極連在一起構成公共陰極，使用時公共陰步進電機控制系統(tǒng)設計 7 極接地。每個發(fā)光二極管的陽極通過電阻與輸入端相連。當陽極端輸入高電平時，段發(fā)光二極管就導通點亮，而輸入低電平時則不點亮。 在本設計中采用數碼管動態(tài)顯示轉速，數碼顯示電路通過交替向 和 輸出 低電平，使得與這兩個端口連接的數碼管公共端交替為低電平，從而為數碼管提供導通回路，通過對交替時間的控制實現數碼管在視覺上的不間斷顯示。通過 P1 口輸出段選信號，控制了數碼管顯示的內容。 數碼管顯示電路如圖 33 所示： 圖 33 數碼管顯示電路 步進電機驅動電路 本系統(tǒng)的設計目的為了高效控制步進電機的轉動，因此需要將單片機發(fā)出的脈沖轉化為步進角度，才能控制步進電機轉動，我們在這里采用 ULN2021 為步進電機提供脈沖信號。 ULN2021七 NPN達林頓連接晶體管是低邏輯電平數字電路（如TTL,CMOS 或 PMOS/NMOS）和大電流高電壓要求的燈、繼電器、打印機錘和其他類似負載間的接口的理想器件。廣泛用于計算機，工業(yè)和消費類產品中。所有器件有集電極開路輸出和用于瞬變抑制的續(xù)流箝位二極管。 ULN2021 的設計與標準TTL 系列兼容。 ULN2021 管腳圖如圖 34 所示。 步進電機控制系統(tǒng)設計 8 圖 34 ULN2021 管腳圖 步進電機驅動電路的工作過程是：首先從 P1 口輸出 00000001B，由于單片機與 ULN2021 連接只用到了 — ，所以 ULN2021 與單片機連接的四個管腳中每時刻只有一個管腳處于導通狀態(tài)（采用單拍方式對步進電機控制），其他管腳處于斷開狀態(tài)。這樣就使得與 ULN2021 連接的步進電機只有一個引出端導通。步進電機驅動原理圖如圖 35 所示。 圖 35 步進電機驅動原理圖 步進電機控制系統(tǒng)設計 9 4 軟件主要模塊流程圖與說明 系統(tǒng)軟件流程圖 本程序先進行程序初始化。初始化先對外部中斷的觸發(fā)方式進行設置，然后使能中斷，最后對相關標志位進 行初始化。初始化完成后程序進入死循環(huán)。在死循環(huán)中首先判斷控制步進電機的按鍵是否被按下，沒有被按下時清除相關電機控制標志位及關閉所有 LED 指示燈和數碼管顯示的狀態(tài)，當該按鍵被按下時啟動電機，然后查詢速度按鍵狀態(tài)，如果有鍵按下則相應速度標志位，若沒有鍵按下則 繼續(xù)往下執(zhí)行判斷轉動正反向標志位，最后判斷速度級別并執(zhí)行相應不同方向和速度級別狀態(tài)下的相關控制程序。然后進入下一次的循環(huán)操作。依次類推。 軟件主要流程如圖 41 所示。 圖 41 系統(tǒng)軟件流程圖 步進電機控制系統(tǒng)設計 10 速度按鍵控制流程圖 單片機的外部中斷一初始化在邊沿觸發(fā)方式，當起停和正反轉按鍵中任何一 個鍵按下時，單片機進入 INT1 的中斷服務子程序，在中斷復位子程序中先延時 一小段時間用于按鍵消抖，然后查詢 P3^4 和 P3^5 兩個 I/O 口 的狀態(tài)，來判斷是哪個按鍵按下，然
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