【文章內(nèi)容簡介】 小系統(tǒng)只要是為了使單片機正常工作。控制電路只要由開關和按鍵組成，由操作者根據(jù)相應的工作需要進行操作。顯示電路主要是為了顯示電機的工作狀態(tài)和轉速。驅動電路主要是對單片機輸出的脈沖進行功率放大，從而驅動電機轉動。（1）控制電路根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，控制輸入部分設置了啟動控制，換向控制，加速控制和減速控制按鈕，分別是KKSS3，控制電路如圖4所示。通過KK2狀態(tài)變化來實現(xiàn)電機的啟動和換向功能。當KK2的狀態(tài)變化時，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的電機的啟動和正反轉控制。根據(jù)步進電機的工作原理可以知道，步進電機轉速的控制主要是通過控制通入電機的脈沖頻率，從而控制電機的轉速。對于單片機而言，主要的方法有：軟件延時和定時中斷在此電路中電機的轉速控制主要是通過定時器的中斷來實現(xiàn)的，該電路控制電機加速度主要是通過SS3的斷開和閉合，從而控制外部中斷根據(jù)按鍵次數(shù)，改變速度值存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)（該數(shù)據(jù)為定時器的中斷次數(shù)），這樣就改變了步進電機的輸出脈沖頻率，從而改變了電機的轉速。圖4 控制電路原理圖（2）最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)或者稱為最小應用系統(tǒng)，素質(zhì)用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)，對51系列單片機來說，最小系統(tǒng)一般應該包括：單片機、復位電路、晶振電路。復位電路：使用了獨立式鍵盤，單片機的P1口鍵盤的接口。該設計要求只需4個鍵對步進電機的狀態(tài)進行控制，但考慮到對控制功能的擴展，使用了6路獨立式鍵盤。復位電路采用手動復位，所謂手動復位，是指通過接通一按鈕開關，使單片機進入復位狀態(tài)，晶振電路用30PF的電容和一12M晶體振蕩器組成為整個電路提供時鐘頻率。如圖5示。晶振電路：8051單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式電路得到：內(nèi)部震蕩方式和外部中斷方式。在引腳XTAL1和XTAL2外部接晶振電路器（簡稱晶振）或陶瓷晶振器，就構成了內(nèi)部晶振方式。由于單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。內(nèi)部振蕩方式的外部電路如圖5示。其電容值一般在5~30pf,晶振頻率的典型值為12MHz,采用6MHz的情況也比較多。內(nèi)部振蕩方式所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實用電路實用較多。圖5 復位及時鐘振蕩電路（3）驅動電路通過ULN2803構成比較多的驅動電路，電路圖如圖6所示。~~4B口，經(jīng)信號放大后從1C~4C口分別輸出到電機的A、B、C、D相。圖6 步進電機驅動電路（4）顯示電路在該步進電機的控制器中，電機可以正反轉，可以加速、減速，其中電機轉速的等級分為七級，為了方便知道電機的運行狀態(tài)和電機的轉速的等級，這里設計了電機轉速和電機的工作狀態(tài)的顯示電路。在顯示電路中，主要是利用了單片機的P0口和P2口。采用兩個共陽數(shù)碼管作顯示。第一個數(shù)碼管接的a、b、c、d、e、f、g、~，用于顯示電機正反轉狀態(tài)，正轉時顯示“1”，反轉時顯示“一”，不轉時顯示“0”。第二個數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g、~，用于顯示電機的轉速級別，共七級，即從1~7轉速依次遞增，“0”表示轉速為零。電路如圖7所示。圖7 顯示電路（5）總體電路圖 把各個部分的電路圖組合成總電路圖，如圖8所示。圖8 總體電路圖通過分析可以看出，實現(xiàn)系統(tǒng)功能可以采用多種方法，由于隨時有可能輸入加速、加速信號和方向信號，因而采用中斷方式效率最高，這樣總共要完成4個部分的工作才能滿足課題要求，即主程序部分、定時器中斷部分、外部中斷0和外部中斷1部分，其中主程序的主要功能是系統(tǒng)初始參數(shù)的設置及啟動開關的檢測，若啟動開關合上則系統(tǒng)開始工作，反之系統(tǒng)停止工作；定時器部分控制脈沖頻率，它決定了步進電機轉速的快慢；兩個外部中斷程序要做的工作都是為了完成改變速度這一功能。下面分析主程序與定時器中斷程序及外部中斷程序。（1）主程序設計主程序中要完成的工作主要有系統(tǒng)初始值的設置、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示以及各種開關狀態(tài)的檢測判斷等。其中系統(tǒng)初始狀態(tài)的設置內(nèi)容較多，該系統(tǒng)中，需要初始化定時器、外部中斷；對P1口送初值以決定脈沖分配方式，速度值存儲區(qū)送初值決定步進電機的啟動速度，對方向值存儲區(qū)送初值決定步進電機旋轉方向等內(nèi)容。若初始化P1=11H、速度和方向初始值均設為0，就意味著步進電機按四相單四拍運行，系統(tǒng)上電后在沒有操作的情況下，步進電機不旋轉，方向值顯示“0”，速度值顯示“0”，主程序流程圖如圖9所示。開 始初 始 化速度值為0？啟動開關為0？停止計時器顯 示啟動計時器延 時停止計時器圖9 主程序流程圖YNYN（2）定時中斷設計步進電機的轉動主要是給電機各繞組按一定的時間間隔連續(xù)不斷地按規(guī)律通入電流，步進電機才會旋轉，時間間隔越短，速度就越快。在這個系統(tǒng)中，這個時間間隔是用定時器重復中斷一定次數(shù)產(chǎn)生的，即調(diào)節(jié)時間間隔就是調(diào)節(jié)定時器的中斷次數(shù)，因而在定時器中斷程序中，要做的工作主要是判斷電機的運行方向、發(fā)下一個脈沖，以及保存當前的各種狀態(tài)。程序流程圖如圖10所示。中斷返回T0中斷入口發(fā)速度脈沖讀方向指示重送相關狀態(tài)恢復現(xiàn)場保護現(xiàn)場中斷次數(shù)1=0？NY圖10 定時中斷程序流程圖（3）外部中斷設計 外部中斷所要完成的工作是根據(jù)按鍵次數(shù)，改變速度值存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)（該數(shù)據(jù)為定時器的中斷次數(shù)），這樣就改變了步進電機的輸出脈沖頻率，也就是改變了電機的轉速。速度增加按鈕S2為INT0中斷，其程序流程為原數(shù)據(jù)，當值等于7時，不改變原數(shù)值返回，小于7時，數(shù)據(jù)加1后返回；速度減少按鈕S3，當原數(shù)據(jù)不為0，減1保存數(shù)據(jù)，原數(shù)據(jù)為0則保持不變。程序流程圖如圖11所示。外部中斷入口保護現(xiàn)場延時去抖中斷返回速度值177。1恢復現(xiàn)場速度=上或限值？按鈕是否彈起？NNNYY圖11 外部中斷程序流程圖（匯編