【文章內(nèi)容簡介】 選擇“Options for Target ‘Target 1’”。，選擇“Output”按圖示，將箭頭所指的多選框勾上，點“確定”?，F(xiàn)在再點擊重新編譯，系統(tǒng)提示：“creating hex file from first...”。便會在工程所在文件夾里生成HEX文件。 生成HEX文件 STCISP軟件介紹這里采用的單片機程序燒寫軟件，是網(wǎng)友姚永平編寫的“Easy 51Pro ”。這個軟件是完全開源的，在這里也要感謝姚永平先生。這個軟件在網(wǎng)上流傳很廣，因為其下載線制作簡單。被很多單片機愛好者采用。此軟件使用時還需要一個單片機下載線來把程序下載到單片機里，單片機下載線原理圖（如圖 ） 下載線原理圖 程序燒寫過程：先從網(wǎng)站上下載到STCISP的軟件包，解壓后，打開其中“軟件”文件夾，出現(xiàn)如下界面（）。 選單片機接下來插好下載線，接通開發(fā)板電源。在左上角的芯片型號選擇列表框中選擇對應(yīng)的芯片型號，單擊檢測器件，如果軟件提示檢測到器件，則硬件電路沒有問題，接下來就開始往單片機里燒寫程序了，單擊“打開文件”出現(xiàn)所示對話框。將文件類型設(shè)為HEX，選擇建立工程的路徑。之后，再點下“自動完成”，這樣，程序就燒寫完成了。 打開文件4 系統(tǒng)概述及設(shè)計 整體結(jié)構(gòu)此控制系統(tǒng)的硬件主要組成：51系列單片機、L298N、直流電壓源、鍵盤等。：由鍵盤發(fā)出電平信號，單片機接受并轉(zhuǎn)換成控制信號發(fā)送給L298N。L298N主要作用連接步進電機從而驅(qū)動步進電機。在系統(tǒng)中按鍵的作用是控制整個系統(tǒng)的。直流電壓源中斷鍵盤步進電機L298N控制信號AT89S52直流電壓源 系統(tǒng)總體框圖 系統(tǒng)作用本控制系統(tǒng)主要作用是通過單片機來控制步進電機旋轉(zhuǎn)，想要實現(xiàn)這一功能必須要對單片機軟件部分和硬件設(shè)計有很多的了解，軟件部分主要是通過C語言編譯而硬件部分是由單片機、L298N、直流電壓源、鍵盤等。完成硬件和軟件的設(shè)計就能夠?qū)崿F(xiàn)并控制步進電機旋轉(zhuǎn)。 系統(tǒng)應(yīng)用基于單片機實現(xiàn)步進電機控制也是目前重要的一種手段，步進電機本身就是離散型自動化執(zhí)行元件，所以它特別適合采用單片機及嵌入式系統(tǒng)控制。單片機有更大的靈活性，更易實現(xiàn)復(fù)雜的控制策略。隨著微處理器技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機的性價比越來越高，利用單片機實現(xiàn)步進電機控制將形成趨勢。5 硬件設(shè)計 硬件設(shè)計原則本系統(tǒng)設(shè)計一共有3部分組成，分別有MCU最小系統(tǒng)設(shè)計、L298N驅(qū)動電路設(shè)計和鍵盤的電路設(shè)計。通過這3部分的結(jié)合來控制和顯示步進電機的旋轉(zhuǎn)，系統(tǒng)設(shè)計中有一些部分要注意，首先要了解單片機的工作原理，在L298N驅(qū)動電路設(shè)計中要在驅(qū)動步進電機的同時還要保護好L298N。電源部分是要將輸入進來的電壓轉(zhuǎn)化為單片機工作電壓(單片機工作電壓為5V)。以下部分是對電路的主要組成部分進行介紹講解。 MCU最小系統(tǒng)電路設(shè)計51單片機的最小系統(tǒng)也叫MCU最小系統(tǒng)，也就是能讓單片機正常工作的最少配置，可以看出，在一個最小系統(tǒng)中，僅僅有一片單片機+時鐘電路+復(fù)位電路+下載程序接口。有了下面這么多電路，一個單片機系統(tǒng)就有了大腦和五臟，也就是有了生命，但還少五官和四肢，換句話說，他還不可以和外界溝通。 單片機最小系統(tǒng) 復(fù)位電路設(shè)計復(fù)位電路總體分為：上電復(fù)位、按鍵復(fù)位兩種。上電復(fù)位主要是一個是在系統(tǒng)加電的時候，能夠使單片機正常復(fù)位，并開始從0000H處開始執(zhí)行程序，而按鍵復(fù)位主要是在調(diào)試過程中，需要有一個復(fù)位按鍵，能夠方便的在運行時實現(xiàn)復(fù)位。這個復(fù)位電路的原理很簡單，就是利用RC電路的充電時間，使得RST端能夠保持在高電平一段時間。一般取經(jīng)驗值R=10KΩ，C=10uF，Rs=200Ω。RST在高電平復(fù)位，低電平時正常工作10μF電容和10K電阻組成一個RC延時電路，為單片機提供上電復(fù)位，加入10μF電容目的是不會讓兩邊電壓發(fā)生突變。200Ω的電阻是使電容C19的放電電流不至于太大。本系統(tǒng)就是采用此種復(fù)位方式。 復(fù)位電路 時鐘電路設(shè)計在這個最小系統(tǒng)中，采用的是最常用的內(nèi)部時鐘方式，一般情況下，單片機選用的是12MHz晶振（在此頻率上，T1可以很容易的產(chǎn)生9600的波特率供串口使用）。再由兩只瓷片電容構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。事實上對外接電容并沒有嚴格的要求，典型值選用20PF30PF的電容。本電路中使用1個30 PF的電容，它的主要作用是為單片機提供工作時鐘。 時鐘電路 上拉電阻的作用P0口沒有上拉電阻，故作為普通IO口用的時候，須加上拉電阻。P2口內(nèi)部存在上拉電阻，但因為其用作矩陣鍵盤，為了得到較高的可靠性，故將其也再加上外部上拉。一般上拉電阻取值為1KΩ10KΩ。阻值越小，能提供的上拉能力也越強，但功耗也會隨之上升。 L298N驅(qū)動電路設(shè)計這部分電路作用是驅(qū)動步進電機的，電路中用到了8個續(xù)流二極管，它們的作用是給電機提供回流通路，同時也起到一個保護L298N的安全。C4和C3的作用是濾波。 L298N驅(qū)動電路 L298N芯片簡介L298N是SGS公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路。是一種二相和四相電機的專用驅(qū)動器，即內(nèi)含二個H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標準TTL邏輯電平信號，可驅(qū)動46V、2A以下的電機。L298N采用由達林頓管組成的H型PWM電路。PWM電路由四個大功率晶體管組成H橋電路構(gòu)成，四個晶體管分為兩組，交替導(dǎo)通和截止，用單片機控制達林頓管使之工作在開關(guān)狀態(tài)，根據(jù)調(diào)整輸入控脈沖的占空比，精確調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速。這種電路由于管子工作只在飽合和截止狀態(tài)下，效率非常高。H型電路使實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制的簡單化，且電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也極強，是一種廣泛采用的PWN調(diào)整技術(shù)。L298N是雙H橋高電壓大電流集成電路。每個H橋的下側(cè)橋臂晶體管發(fā)射極連在一起，其輸出腳（SENSEA和SENSEB）用來連接電流檢測電阻。Vss接邏輯控制的電源。Vs為電機驅(qū)動電源。IN1IN4輸入引腳為標準TTL 邏輯電平信號，用來控制H橋的開與關(guān)即實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)，ENA、ENB引腳則為使能控制端，用來輸入PWM信號實現(xiàn)電機調(diào)速。 MAX232電路設(shè)計因為MCS51單片機輸入、輸出電平為TTL電平，而PC機配置的是RS232C標準接口，二者的電氣規(guī)范不同，所以要加電平轉(zhuǎn)換電路。給出了采用MAX232芯片的PC機和單片機串行通信接口電路，與PC機相連采用9芯標準插座。 MAX232電路 MAX232 芯片簡介MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS232標準串口設(shè)計的接口電路,使用+5V單電源供電。內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個部分（）：第一部分是電荷泵電路。由6腳構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12V和12V兩個電源，提供給RS232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由11114腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。其中13腳（R0IN）、12腳（R0OUT）、11腳（T0IN）、14腳（T0OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（R1IN）、9腳（R1OUT）、10腳（T1IN）、7腳（T1OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T0IN、T1IN輸入轉(zhuǎn)換成RS232數(shù)據(jù)從T0OUT、T1OUT送到電腦DP9插頭；DP9插頭的RS232數(shù)據(jù)從R0IN、R1IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R0OUT、R1OUT輸出。第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5V）。 鍵盤的電路設(shè)計鍵盤是單片機十分重要的輸入設(shè)備，是實現(xiàn)人機對話的紐帶。鍵盤是由一組規(guī)則排列的按鍵組成，一個按鍵實際上就是一個開關(guān)元件，即鍵盤是一組規(guī)則排列的開關(guān)。根據(jù)按鍵結(jié)構(gòu)、原理的不同，主要分兩類：一類是觸點式開關(guān)按鍵，如機械開關(guān)等；另一類是無觸點開關(guān)案件，如磁感應(yīng)按鍵等。前者造價低，后者壽命長。目前，單片機應(yīng)用系統(tǒng)中最常見的觸點式開關(guān)按鍵。本系統(tǒng)中運用的正是這種開關(guān)按鍵。 鍵盤的特性鍵盤是由一組按鍵開關(guān)組成的。通常，按鍵所用的開關(guān)為機械彈性開關(guān)，這種開關(guān)一般為常開型。平時(按鍵不按下時)，按鍵的觸點是斷開狀態(tài)，按鍵被按下時，他們才閉合。由于機械觸點的彈性作用，一個按鍵開關(guān)從開始按上至接觸穩(wěn)定要經(jīng)過一定的彈跳時間，即在這段時間里連續(xù)產(chǎn)生了多個脈沖，在斷開時也不會一下子斷開，存在同樣的問題，按鍵開關(guān)在閉合及斷開的瞬間，均伴隨有一連串的抖動。抖動時間的長短由按鍵的機械特性決定，一般為5ms～10ms，而按鍵的穩(wěn)定閉合期的長短則是由操作人員的按鍵動作決定的，一般為十分之幾秒的時間。此種抖動在對步進電機的控制時會產(chǎn)生一定的影響，為消除這種抖動，在軟件設(shè)計時會設(shè)計一個去抖動模塊來加以解決。 按鍵的確認按鍵的確認就是判別按鍵是否閉合，反映在電壓上就是和按鍵相連的引腳呈現(xiàn)出高電平或低電平。如果高電平表示斷開，那么低電平則表示閉合，所以通過檢測電平的高低狀態(tài)，便可以確認按鍵是否按下。本次設(shè)計中，在鍵盤的部分采用四個按鍵，分別控制步進電機的轉(zhuǎn)動方向、加速、減速、啟動停止。 鍵盤的工作方式鍵盤的工作方式有3種，即程序控制掃描、定時掃描和中斷掃描方式。程序控制掃描方式程序控制掃描方式是指單片機在空閑時，才調(diào)用鍵盤掃描程序，并反復(fù)的掃描鍵盤，直到用戶從鍵盤上輸入命令或數(shù)據(jù)，而在執(zhí)行鍵入命令或處理鍵入數(shù)據(jù)過程中，CPU將不再影響鍵入要求，直到CPU重新掃描鍵盤為止。具體過程如下:(1)判別有無按鍵按下；(2)鍵掃描取得閉合鍵的行、列值；(3)用計算法得到鍵值；(4)判斷閉合鍵是否釋放，如果沒有釋放則等待；如果閉合鍵釋放，將閉合鍵的鍵號保存，并轉(zhuǎn)去執(zhí)行閉合鍵的功能；(5)返回；定時掃描方式定時掃描方式就是每隔一定時間對鍵盤掃描一次，它利用單片機內(nèi)部的定時器產(chǎn)生一定時間的定時，當定時時間到就產(chǎn)生定時器溢出中斷，CPU響應(yīng)中斷后對鍵盤進行掃描，并在有鍵按下時識別出該鍵執(zhí)行響應(yīng)的鍵功能程序。中斷掃描方式鍵盤工作在程序控制掃描方式時，當無鍵按下時，CPU要不間斷的掃描鍵盤直到有按鍵按下為止。如果CPU要處理的事情很多，這種工作方式就不能適應(yīng)。定時掃描方式只要定時時間到，CPU就去掃描鍵盤，工作效率有了一定的提高。由此可見，這兩種方式常使CPU處于空掃描的狀態(tài)，而中斷掃描方式下，CPU可以一直處理自己的工作，直到有鍵閉合時發(fā)出中斷申請，CPU響應(yīng)中斷，執(zhí)行響應(yīng)的中斷服務(wù)，才對鍵進行處理，從而提高了CPU的工作效率。本設(shè)計鍵盤使用的是簡單的程序控制掃描方式。6 軟件設(shè)計 程序模塊整個系統(tǒng)軟件分為三個部分：正反轉(zhuǎn)，加減速，急停三個部分。通過調(diào)用兩個中斷程序，以及延時程序來實現(xiàn)對步進電機的控制。系統(tǒng)采用模塊化編程，將各部分功能分別實現(xiàn)。開始初始化 顯示N啟動開關(guān)為0?Y停止計時器 N速度之為0?Y停止計時器啟動計時器延時 系統(tǒng)總體流程圖 中斷模塊中斷是通過硬件來改變CPU的運行方向的。計算機在執(zhí)行程序的過程中，當出現(xiàn)CPU以外的某種情況時，由服務(wù)對象向CPU發(fā)出中斷請求信號，要求CPU暫時中斷當前程序的執(zhí)行轉(zhuǎn)而去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，待處理程序執(zhí)行完畢后，再繼續(xù)執(zhí)行原來被中斷的程序。這種程序在執(zhí)行過程中由于外界的原因而被中間打斷的情況稱為“中斷”。引起中斷的原因，或能發(fā)出中斷申請的來源，稱為“中斷源”。本系統(tǒng)采用的中斷源為外部中斷源。89S52單片機僅有兩個外部中斷請求輸入端和。本系統(tǒng)中斷共有兩個，分別實現(xiàn)的功能是換向和暫停。這里僅以中斷換向為例簡單介紹。開始初始化“換向”按下？ no yes打開外部中斷執(zhí)行換向程序結(jié)束 中斷換向流程圖程序代碼如下：{TMOD=0x01。ET0=1。EA=1。EX0=1。EX1=1。TH0=0xcf。TL0=0x2c。} 結(jié)論隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有應(yīng)用。計算機通過軟件來控制步進電機，更好地挖掘出電動機的潛力。因此，用計算機控制步進電機已經(jīng)成為了一種必然的趨勢，也符合數(shù)字化的時代趨勢。本文構(gòu)建了一個步進電機控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的硬件組成主要有：51系列單片機、L298N驅(qū)動電路、直流電壓源工作。該系統(tǒng)在分析目前步進電機特點基礎(chǔ)上，確定步進電機功能要求。針對步進電機的功能要求，提出了控制系統(tǒng)的詳細方案。在步進電機控制系統(tǒng)中，選用了51單片機作為控制工具，并對單片機控制系統(tǒng)的管腳進行了分配，并給出了原理圖。并對步進電機轉(zhuǎn)速控制進行了設(shè)計。達到了轉(zhuǎn)速的檢測要求，確定了經(jīng)濟而適用的鍵盤控制。論文設(shè)計符合步進電機控制系統(tǒng)的標準要求。經(jīng)系統(tǒng)調(diào)試，可以實現(xiàn)步進電機的以下功能：正反轉(zhuǎn)、加減速、急停。本系統(tǒng)控制靈活，簡單方便，制作成本低。同時也有不足的地方:比如說轉(zhuǎn)速控制的精度還不算十分精確，另外還應(yīng)該加入轉(zhuǎn)速的顯示。參考文獻[1] [M]. 北京：清華大學(xué)出版社，1993：17158.[2] 吳中俊 （第2版）[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2008：2835.[3] [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2009：1284.[4] 馮太合 [M]. 北京：華南理工大學(xué)出版社，2004：1179.[5] [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2006：180.[6] 胡健. 西門子S7