【文章內(nèi)容簡介】 路簡單，所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)際使用中常采用這種方式，如圖 53 所示在其外接利用單片機(jī) AT89C51 控制步進(jìn)電機(jī) 羅漢友 第 6 頁 共 20 頁 晶體振蕩器 (簡稱晶振 )或陶瓷諧振器就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式，片內(nèi)高增益反向 放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起可構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。圖33 中外接晶體以及電容 C2和 C1 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，它們起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其值均為 30P 左右，晶振頻率選 12MHz。 為了初始化單片機(jī)內(nèi)部的某些特殊功能寄存器，必須采用復(fù)位的方式，復(fù)位后可使 CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開始正常工作。單片機(jī)的復(fù)位是靠外電路來實(shí)現(xiàn)的，在正常運(yùn)行情況下，只要 RST 引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期時(shí)間以上的高電平，要保證單片機(jī)可靠地復(fù)位，接個(gè)電容就是為了這個(gè)時(shí)間，即 可引起系統(tǒng)復(fù)位。但如果 RST 引腳上持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位后系統(tǒng)將輸入 /輸出 (1/0)端口寄存器置為FFH，堆棧指針 SP 置為 07H, SBUF 內(nèi)置為不定值，其余的寄存器全部清 0，內(nèi)部 RAM 的狀態(tài)不受復(fù)位的影響，在系統(tǒng)上電時(shí) RAM 的內(nèi)容是不定的。復(fù)位操作有兩種情況，即上電復(fù)位和手動(dòng) (開關(guān) )復(fù)位。本系統(tǒng)采用上電復(fù)位方式。 圖 3 復(fù)位電路 第 2 章 步進(jìn)電機(jī)概述 步進(jìn)電機(jī)的基本介紹 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等 控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單。 利用單片機(jī) AT89C51 控制步進(jìn)電機(jī) 羅漢友 第 7 頁 共 20 頁 圖 4 步進(jìn)電機(jī) 雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能像普通的直流電機(jī)， 交流電機(jī) 在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、 功率 驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī) 卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)及種類 步進(jìn)電機(jī)有幾個(gè)顯著特點(diǎn)： 步進(jìn)電機(jī)可以直接接受數(shù)字信號(hào)，而無 需模 /數(shù)變換 ； 步進(jìn)電機(jī)具有快速啟 /?？刂颇芰?，可在瞬間實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)和停止； 步進(jìn)電機(jī)具有高精度的特點(diǎn)，步距角在 ~90 度之間； 定位準(zhǔn)確； 步進(jìn)電機(jī)在構(gòu)造上有三種主要類型： 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) 定子上有繞組、轉(zhuǎn)子由軟磁材料組成。結(jié)構(gòu)簡單、成本低、步距角小，可達(dá) 176。、但動(dòng)態(tài)性能差、效率低、發(fā)熱大，可靠性難保證。 永磁式步進(jìn)電機(jī) 永磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子用永磁材料制成，轉(zhuǎn)子的極數(shù)與定子的極數(shù)相同。其特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)性能好、輸出力矩大，但這種電機(jī)精度差，步矩角大（一般為 176?；?5176。）。 混合式步 進(jìn)電機(jī) 混合式步進(jìn)電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點(diǎn)，其定子上有多相繞組、轉(zhuǎn)子上采用永磁材料，轉(zhuǎn)子和定子上均有多個(gè)小齒以提高步矩精度。其特點(diǎn)是輸出力矩大、動(dòng)態(tài)性能好，步距角小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本相對較高。 選擇什么種類的步進(jìn)電機(jī)取決于我們設(shè)計(jì)電路的最終目的，如果是出于教學(xué)目的或者實(shí)驗(yàn)器材，我們可以選擇成本較低的“永磁式步進(jìn)電機(jī)”，但如果是產(chǎn)品開發(fā)這一類的用途，利用單片機(jī) AT89C51 控制步進(jìn)電機(jī) 羅漢友 第 8 頁 共 20 頁 我們則可以選擇性能較高的“混合式步進(jìn)電機(jī)”。 步進(jìn)電機(jī)的選擇 由于本系統(tǒng)是基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)，實(shí)際上是設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，而設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī) 的驅(qū)動(dòng)電路有一個(gè)必須遵循的原則：先選擇步進(jìn)電機(jī)后進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。所以在此先介紹步進(jìn)電機(jī)的選擇，而這個(gè)問題的又分為步進(jìn)電機(jī)在理論上的選用以及理論聯(lián)系實(shí)際對步進(jìn)電機(jī)的選用。 步進(jìn)電機(jī)作為本系統(tǒng)的主要組成部件，它的參數(shù)選取以及電機(jī)的性能指標(biāo)直接影響到系統(tǒng)控制精度及運(yùn)行可靠性。步進(jìn)電機(jī)和一般直流電機(jī)不同，它的性能指標(biāo)與驅(qū)動(dòng)電源及測試條件關(guān)系很大。同樣一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電源或測試方法改變了，其性能會(huì)千差萬別。不同廠家制造的步進(jìn)電機(jī)，只有在相同的控制電源以及測試條件下進(jìn)行比較才有意義。因此只有對步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)和特性 有比較深刻的了解，才會(huì)更好地選用和使用步進(jìn)電機(jī)。 第 3 章 單片機(jī)編程軟件概述 Keil 軟件簡介 Keil C51 是 美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容 單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil 提供了包括 C 編譯器 、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè) 集成開發(fā)環(huán)境 （ uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行 Keil軟件需要 WIN9 NT、 WIN20xx、 WINXP 等操作系 統(tǒng)。 Keil C51 單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)，如圖 所示，其中 uVision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows和 for DOS 的集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可用 IDE 本身或其它編輯器編輯 C 或匯編源文件。然后分別由 C51 及 A51 編譯器編譯生成目標(biāo)文件 (.OBJ)。目標(biāo)文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng) L51 連接定位生成絕對目標(biāo)文件 (.ABS)。ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 Hex 文 件，以供調(diào)試器 dScope51 或 tScope51 使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。 Keil 工程項(xiàng)目建立 Keil 是目前進(jìn)行 51 單片機(jī)開發(fā)最常用的編譯軟件。關(guān)于 Keil 的使用，有很多的資料介利用單片機(jī) AT89C51 控制步進(jìn)電機(jī) 羅漢友 第 9 頁 共 20 頁 紹，這里只介紹其整個(gè)編譯過程，在最短時(shí)間內(nèi)開始使用 Easy 51DP2 開發(fā)板。對于 Keil更詳細(xì)的介紹，可以參考一些專門書籍資料。在 Keil 里，每一個(gè)完整的程序，都是以一個(gè)工程的形式建立的。一個(gè)工程里可以有一個(gè)或多個(gè) *.c 文件和 *.h 文件，但只可以有一個(gè)main()函數(shù)。一般的做法是將包含 main()函數(shù)的 C 文件加入到工程中，其他文件以 include頭文件的形式加到這個(gè) C 文件里。這樣，在編譯的時(shí)候，其他的文件會(huì)被自動(dòng)的導(dǎo)入到工程里來。 C 語言程序代碼 下面是此次設(shè)計(jì)電路所使用的 C 語言程序。 //數(shù)碼管位 高位 低位 //五個(gè)按鍵控制步進(jìn)電機(jī)：啟動(dòng) /停止，正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，加 1，減 1 //上電時(shí)電機(jī)停止，數(shù)碼管上顯示速度最小檔 1，加減檔位均能通過數(shù)碼管顯示出來，電機(jī)采用單雙八拍方式 //電機(jī)轉(zhuǎn)速一共 10 檔，通過按鍵調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 //電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)最高位數(shù)碼管顯示 0，反轉(zhuǎn)時(shí)顯示 1 //藍(lán)，粉，黃，橙 （ 1234） 分別對應(yīng) a b c d include define uchar unsigned char define uint unsigned int define led P0//數(shù)碼管段選 define haha P2 sbit s1 = P1^0。sbit s2 = P1^1。sbit s3 = P1^2。sbit s4 = P1^3。sbit s5 = P1^4。//按鍵定義 ,s1 啟動(dòng) /停止， s2 正轉(zhuǎn)， s3 反轉(zhuǎn)， s4 加 1， s5 減 1 sbit wei3 = P2^3。sbit wei2 = P2^2。sbit wei1 = P2^1。sbit wei0 = P2^0。//數(shù)碼管位選定義 sbit a = P2^7。sbit b = P2^6。sbit c = P2^5。sbit d = P2^4。//脈沖信號(hào)輸入端定義 uchar code display[11]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff}。//共陽數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)信號(hào) 09，不