【文章內(nèi)容簡介】 20V C C40U1S TC 8 9 C 5 2 圖 3 單片機引腳圖 單片機的引腳功能 （ 1） VCC（ 40）：電源 +5V。 （ 2） GND（ 20）：接地，也就是 GND。 （ 3） XTL1（ 19）和 XTL2（ 18）：振蕩電路。單片機是一種時序電路，必須有脈沖信號才能工作，在它的內(nèi)部有一個時鐘產(chǎn)生電路，有兩種振蕩方式，一種是內(nèi)部振蕩方式，只要接上兩個電容和一個晶振即可；另一種是外部振蕩方式，采用外部振蕩方式時，需在XTL2 上加外部時鐘信號 。 （ 4） PSEN（ 29）：片外 ROM 選通信號，低電平有效。 （ 5） ALE/PROG（ 30）：地址鎖存信號輸出端 /EPROM 編程脈沖輸入端。 （ 6） RST/VPD（ 9）：復位信號輸入端 /備用電源輸入端。 （ 7） EA/VPP（ 31）：內(nèi) /外部 ROM 選擇端。 （ 8） P0口（ 3932）：雙向 I/O 口。 （ 9） P1口（ 18）：準雙向通用 I/0 口。 （ 10） P2口（ 2128）：準雙向 I/0 口。 主要特性 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 三級程序存儲器鎖定、 128*8 位內(nèi)部 RAM、 32 可編程 I/O 線、兩個16 位定時器 /計數(shù)器、 5 個中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和掉電模式、片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 姓名： xxx 論文題目：步進電機控制系統(tǒng)的設計 8 （ P0 口： P0口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當 P1 口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時，P0輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1口： P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 P1口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P2口： P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出 4 個TTL 門電流，當 P2 口被寫 “1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口當用于外部程序存儲器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2口輸出地址的高八位。在給出地址 “1”時 ，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口： P3口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4 個 TTL門電流。當 P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為 STC89C51 的一些特殊功能口，如下所示： P3口管腳備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許 的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止ALE 的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取 指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 EA/VPP：當 /EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 I/O 口引腳： a： P0口， 雙向 8 位三態(tài) I/O 口，此口為地址總線（低 8 位）及數(shù)據(jù)總線分時復用； 2020 屆電子信息科學與技術專業(yè)學士學位畢業(yè)論文（設計） 9 b： P1口， 8 位準雙向 I/O 口； c： P2口， 8 位準雙向 I/O 口，與地址總線（高 8 位）復用； d： P3口， 8 位準雙向 I/O 口，雙功能復用口。 振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2應不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 在功能上 ， MCS51系列單片機有基本型和增強型兩類，它們以芯片型號的末位數(shù)字來區(qū)分。即“ 1”為基本型，“ 2”為增強型。 在 MCS51 系列單片機中，我們以 8051為例，來介紹其結(jié)構(gòu)及功能。 8051 單片機的內(nèi)部功能框圖如圖 4 示： 圖 4 MCS51 系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 鍵盤控制電路 鍵盤在單片機應用系統(tǒng)中能實現(xiàn)向單片機輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預單片機的主要手段。鍵盤實質(zhì)是一組按鍵開關的集合。鍵盤所用開關為機械彈性開關，利用了機械觸點的合、斷作用。 一個 電壓信號在機械觸點的斷開、閉合過程中，都會產(chǎn)生抖動，一般為 5—10ms；兩次抖動之間為穩(wěn)定的閉合狀態(tài)，時間由按鍵動作所決定；第一次抖動前和第二次抖動后為斷開狀態(tài)。 按鍵的閉合與否，反映在輸出電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平。通過對輸出電平的高低狀態(tài)的檢測，便可確認按鍵按下與否。在本設計中，高電平表示按鍵斷開，低電平表示按鍵閉合狀體。并且，為了能直觀形象的表示按鍵閉合與否，還為每個按鍵相應增加了姓名： xxx 論文題目：步進電機控制系統(tǒng)的設計 10 發(fā)光二極管，按鍵斷開時，發(fā)光二極管滅，當有鍵閉合時，相應的發(fā)光二極管變亮。 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。其原理圖如圖 5 所示 : S4S1S2S3正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)減速加速P 30P 31 圖 5 鍵盤控制模塊原理圖 數(shù)碼管驅(qū)動顯示電路 數(shù)碼管是一種半導體發(fā)光 器件 ，其基本單元是 發(fā)光二極管 。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個 發(fā)光二極管 單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個“ 8”可分為 1 位、 2 位、 4 位等等數(shù)碼管：按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極 接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應用時應將公共極 COM接到 +5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮，當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應用時應將公共極 COM 接到地線 GND 上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮，當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。由于它的價格便宜使用簡單在 電器 特別是家電領域應用極為廣泛。本設計采用共陽極數(shù)碼管來顯示時間，利用三極管的開關作用驅(qū)動數(shù)碼管。 Q1 Q2 Q3 Q4V C CR6R7R8R9P20P21P22P23. . . .a bcdefgdp1H 2H 3H4HS M G7L E D1H 2H 3H4Ha f be ddp c g4H3H2H1H 圖 6 數(shù)碼管驅(qū)動顯示電路 2020 屆電子信息科學與技術專業(yè)學士學位畢業(yè)論文（設計） 11 步進電機驅(qū)動電路 本系統(tǒng)的設計目的為了高效控制步進電機的轉(zhuǎn)動，因此需要將單片機發(fā)出的脈沖轉(zhuǎn)化為步進角度，才能控制步進電機轉(zhuǎn)動，我們在這里采用 ULN2020 為步進電機提供脈沖信號。ULN2020 七 NPN 達林頓連接晶體管是低邏輯電平數(shù)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(chǎn)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。 ULN2020 的設計與標準 TTL 系列兼容。它的管腳連接圖如圖 7所示 : 圖 7 ULN2020管腳連接圖 其主要特性為： 表 1 ULN2020 主要特性表 極限值（若無其他規(guī)定， Tamb=25℃） 參數(shù)名稱 符號 數(shù)值 單位 輸入電壓 VIN 30 V 輸入電流 IIN 25 mA 功耗 PD 1 W 工作環(huán)境溫度 Topr 20to +85 ℃ 貯存溫度 Tstg 55to+150 ℃ ULN2020 芯片概述與特點 ： ULN2020 芯片是高耐壓、大電流達林頓陣列，由 7 組達林頓晶體管陣列和相應的電阻網(wǎng)絡以及鉗位二極管網(wǎng)絡構(gòu)成，具有同時驅(qū)動 7 組負載的能力，為單片雙極型大功率高速集成電路。功率電子電路大多要求具有大電流輸出能力，以便于驅(qū)動各種類型的負載。功率驅(qū)動電路是功率電子設備輸出電路的一個重要組成部分。 ULN2020 芯片高壓大電流達林頓晶體管陣列產(chǎn)品屬于可控大功率器件。 步進電機驅(qū)動電路的工作過程是：首先從 P1口輸出 00000001B，由于單片機與 ULN2020連接只用到了 —，所以 ULN2020 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)。這樣就使得與姓名： xxx 論文題目：步進電機控制系統(tǒng)的設計 12 ULN2020 連接的步進電機只有一個引出端導通。該系統(tǒng)驅(qū)動原理圖如圖 37 所示 : 12345678 910111213141516U2U L N 20 0312345J1D1 D2 D3 D4R21KR31KR41KR51KV C Cabcd紅藍粉黃橙V C CV C C 圖 8 步進電機驅(qū)動原理圖 4 控制系統(tǒng)軟件分析與設計 步進電機控制系統(tǒng)的軟件需要同時完成讀取鍵盤、處理 鍵盤、控制步進電機轉(zhuǎn)動、控制數(shù)碼管動態(tài)顯示等任務，這就必須通過中斷技術來實現(xiàn)。 在本設計