【導(dǎo)讀】如今，由于工作臺操作簡單，精度高，能夠滿足一般生產(chǎn)需求。本文主要研究的是兩維步進(jìn)單片機控制工作臺的控制部分。兩個步進(jìn)電機的正反轉(zhuǎn)和速度的控制。顯示，信號經(jīng)單片機轉(zhuǎn)換，采用軟件對信號進(jìn)行環(huán)形分配，利用光電隔離器進(jìn)行光電隔離，經(jīng)功率放大器進(jìn)行信號的放大，用放大的信號來驅(qū)動步進(jìn)電機的運行。系統(tǒng)的運行，按啟動鍵后，步進(jìn)電機按照輸入的步數(shù)進(jìn)行走步；如在運行期間按停止鍵，工作臺的兩頭都有行程開關(guān)，如果超出了極限位置，行程開關(guān)閉合，步進(jìn)電機停止轉(zhuǎn)動，并且蜂鳴器報警。完整設(shè)計及圖紙，程序請聯(lián)系。針對這個問題,本站開發(fā)了一套"畢業(yè)設(shè)計文件時。2套，可以9折，5套8折。并保證一校一套，不重復(fù)出售。

　　

【正文】 以不會造成系統(tǒng)誤讀輸入狀態(tài)。因為這種方法比較簡單，不需要增加成本，所以在大多數(shù)微機控制系統(tǒng)中常常使用。 II． 采樣法。 在數(shù)據(jù)采集時利用程序?qū)崿F(xiàn)開關(guān)機械抖動的消除，程序設(shè)計的思路是：在檢 測到鍵有動作時，按照一定的時間間隔對端口進(jìn)行周期性的采樣，采樣時間比產(chǎn)生抖動的時間稍長（如 30~35ms），若考慮器件的差異和老化等因素，采樣的時間應(yīng)該更長一些，如果連續(xù)采樣得到同樣狀態(tài)的信號，則認(rèn)為信號值是正確的。但是如果在采樣時出現(xiàn)抖動噪聲，則噪聲信號也可能被誤認(rèn)為信號，為防止噪聲可能被誤認(rèn)為信號，通常采用多次采樣的模式。 由于本控制系統(tǒng)的鍵數(shù)多，使用硬件會使成本增加，所以是用軟件法。 鍵盤各鍵功能規(guī)劃 各數(shù)值鍵及功能鍵具體設(shè)計如下： I．?dāng)?shù)字鍵 0~9 本系統(tǒng)在開始運行之前要求輸入 步進(jìn)電機勻速的運行步數(shù)，所以要進(jìn)行按鍵輸入數(shù)值以傳入?yún)?shù) ,并通過顯示器顯示。 II．系統(tǒng)啟動、停止、急停鍵 當(dāng)要輸入的參數(shù)輸入并無誤后，按動啟動鍵，步進(jìn)電機開始走步，運行結(jié)束后按停止鍵結(jié)束走步。如果遇到緊急情況，可以按急停鍵，步進(jìn)電機同樣停止運轉(zhuǎn)，待問題解決后，系統(tǒng)才能正常使用。 III．正 /反轉(zhuǎn)控制 可以控制步進(jìn)電機的正反轉(zhuǎn) IV． X+， Y+， X， Y鍵 可以實現(xiàn)步進(jìn)電機的手動控制，在輸入?yún)?shù)時，先按此鍵，然后輸入相應(yīng)的數(shù)值。 V．確定與刪除鍵 在輸入?yún)?shù)時候如果發(fā)現(xiàn)輸入錯誤，可以使用刪除鍵 刪除然后重完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 新輸入，在輸入完畢后，按確定鍵進(jìn)行下一個參數(shù)的設(shè)定或者運行步進(jìn)電機。 顯示部分操作的接口和電路設(shè)計 LED顯示器的設(shè)計 LED 顯示器的發(fā)光二極管有兩種連接方法，共陽極接法和共陰極接法。本設(shè)計中采用共陰極接法。七段發(fā)光二極管，再加上一個小數(shù)點位，共計八段，因此提供給 LED 顯示器的字形代碼正好一個字節(jié)。 用單片機驅(qū)動 LED 數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和 動態(tài)（掃描）顯示 ： ① LED 靜態(tài)顯示方式 LED 工作于靜態(tài)顯示方式時，各位的共陰極（或共陽極）連接在一起并 接地（或 +5V）；每位的段選線（ a～ dp）分別與一個 8 位的鎖存輸出相連。之所以稱為靜態(tài)顯示，是由于顯示器中的各位相互獨立，而且各位的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個字符為止。也正因為如此，靜態(tài)顯示器的亮度都比較高。這種顯示方式接口，編程容易，管理也簡單，但是占用口線資源較多。如果顯示器位數(shù)增多，則靜態(tài)顯示方式無法適應(yīng)。因此在顯示位數(shù)較多的情況下，一般都采用動態(tài)顯示方式。 ② LED 動態(tài)顯示方式 在多位 LED 顯示時，為了簡化硬件電路，通常將所有位的段選線相應(yīng)地連接在一起，由一個 8 位 I/O 口控制，形成段選線的多路復(fù)用。而各位的共陽極或者共陰極分別由相應(yīng)的 I/O 口控制，實現(xiàn)各位的分時選通。在掃描過程中，在某一瞬間，只讓某一位的字位線處于選通狀態(tài)，其它各位的字位線處于斷開狀態(tài)；同時字段線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的段選碼。這樣在每一瞬時， 6 位 LED 中只有選通的那一位 LED 顯示出字符，而其它 5 位則是熄滅的。同樣，在下一瞬時，只顯示下一位 LED。如此繼續(xù)，等 6 位 LED 都依次顯示完畢后，循環(huán)進(jìn)行。雖然這些字符是在不同的瞬時輪流顯示出來的，但如使每位顯示的字符停留顯示一段時間，一般為 1～ 5ms，由于人 眼的視覺暫留現(xiàn)象，則可以造成多位同時亮的假象，看到的是 6 位穩(wěn)定顯示的字符，達(dá)到顯示的目的。 考慮到上面的情況，本控制系統(tǒng)，不適用靜態(tài)顯示方式，所以選取動態(tài)顯示方式。 LED顯示的驅(qū)動 驅(qū)動 LED 數(shù)碼管的器件有很多，本系統(tǒng)選用串行顯示管理芯片 PS7219。 串行顯示管理芯片 PS7219 廣泛地應(yīng)用于智能儀表當(dāng)中，在具體應(yīng)用過程中，它接收所要顯示的數(shù)據(jù)并將其顯示在 LED 顯示器上 ,動態(tài)地掃描管理著顯示，該芯片本身只需３根線就可與單片機實現(xiàn)接口，硬件連接簡便，軟件編程容易．尤其用在單片機擔(dān)負(fù)繁忙數(shù)據(jù) 處理任務(wù)的系統(tǒng)中，節(jié)省單片機用于顯示掃描的時間，更顯出其優(yōu)越性，分述如下。 ① 顯示芯片 PS7219 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) PS7219 是一種高性價比的多位 LED 顯示管理芯片，其接口采用流行的同步串行外設(shè)接口（ SPI），可與任何一種單片機方便接口，并可同時驅(qū)動 8 位 LED。其內(nèi)部具有 15 8RAM功能控制寄存器，可方便尋址、對每位數(shù)字可單獨控制、刷新。顯示亮度可數(shù)字控制，每位都具有閃爍使能控制。內(nèi)部自帶時鐘電路，無需任何外部元件便可多路復(fù)用自動掃描。N 個 PS7219 級聯(lián)，可實現(xiàn) N 8 位 LED 的顯示。適于各種智能儀表的顯示。 PS7219 具有以下主要特點： 3 條線。 BCD 碼譯碼或者不譯碼。每位數(shù)字可被單獨尋址和更新，無需重寫整個顯示器。 （從 1 位到 8 位）。 ，以降低功耗；也可強迫所有 LED 接通，進(jìn)入測試方式。 V. 具有較高的驅(qū)動能力，段驅(qū)動處接不同的上拉電阻，可改變 LED 的段電流。 PS7219 芯片的引腳如圖 312 圖 312 PS7219 引腳 引腳說明： RST：復(fù)位功能。 PS7219 上電時 RST 引腳要求外部提供一個典 型高電平復(fù)位信號；PS7219A 內(nèi)置一個μ P 監(jiān)控電路，可為系統(tǒng)其他 IC 提供可靠的復(fù)位信號，上電時對外部提供一個可靠的高電平復(fù)位信號，脈寬大于 140ms。 LOAD：裝載數(shù)據(jù)輸入。當(dāng) LOAD 為高電平，串行輸入數(shù)據(jù)的最后 16 位被鎖定。 DIN：串行數(shù)據(jù)輸入。在 CLK 的下降沿，數(shù)據(jù)被加載到內(nèi)部 16 位移位寄存器中。 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) CLK：時鐘輸入。最高頻率為 500kHz，在 CLK 的下降沿，數(shù)據(jù)被移入到內(nèi)部移位寄存器中，在時鐘的上升沿，數(shù)據(jù)從 DOUT 輸出。 DIG8～ DIG1： 8 位數(shù)字驅(qū)動線。從顯示器吸入電流。 CON：顯示控制。 低電平有效。高電平顯示無效。 SG～ SA： 7 段驅(qū)動器線 DOUT：串行數(shù)據(jù)輸出。輸入到 DIN 的數(shù)據(jù)在 個時鐘周期后在 DOUT 端有效。 SDP：小數(shù)點線。 GND: 地線。 Vcc：接電源（ +5V） PS7219 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)： 圖 313 為 PS7219 的內(nèi)部組成框圖。它由六大部分組成，分述如下： ：主要功能是與外部控制信號接口，將控制命令串行讀入，并實現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換，供控制器讀取。 ：它是整個芯片的核心，能從輸入緩沖器中讀出數(shù)據(jù)，依據(jù)其地址值送到相應(yīng)的 RAM 中，同時將數(shù)據(jù)送入 串行同步輸出電路，以便在下一個控制輸入周期，將其串行輸出。 RAM 和控制 RAM：這兩部分一起控制 LED 驅(qū)動器，實現(xiàn)不同功能及字符的顯示。其中，數(shù)據(jù) RAM 含有數(shù)據(jù) 1～ 8 寄存器；控制 RAM 包括空操作寄存器、譯碼模式控制器、高度控制寄存器、掉電控制寄存器、閃爍控制寄存器、測試控制寄存器和掃描界線寄存器。 驅(qū)動器：依據(jù)控制 RAM 和數(shù)據(jù) RAM 的不同值實現(xiàn)相應(yīng)的顯示功能。 ：為控制器提供頻率為 24MHz 的基準(zhǔn)時鐘，為 LED 驅(qū)動器提供頻率為 的掃描時鐘。 出：主要的功能是把信號輸出，輸入到 DIN 的數(shù)據(jù)在 個時鐘周期后在 DOUT 端有效。 控制器串行輸入緩沖器串 行 同 步 輸 出數(shù) 據(jù) R A M控 制 R A M控 制 R A ML E D驅(qū)動器D O U TD I G ( 8 ~ 1 )S A ~ S D PL O A DD I NC L K 圖 313 PS7219的內(nèi)部組成框圖 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) PS7219 與單片機的硬件連接 由于 PS7219 是串行控制的，所以與單片微處理器的連接非常簡潔，將單片微處理器 I/O 口的三條控制線分別接至 PS7219 的 DIN、 LOAD、 CLK，對 PS7219 進(jìn)行控制。如圖 314 所示： 圖 314 PS7219 與單片微處理器的硬件連接框圖 報警電路的設(shè)計 在工作臺的 X， Y 方向的兩端都要有行程開關(guān)，其作用是在工作臺超出了極限位置時候，行程開關(guān)被觸動，閉合，發(fā)出信號給單片機，是步進(jìn)電機停止轉(zhuǎn)動。同時使蜂鳴器發(fā)出聲響。提醒操作者。 蜂鳴器通常使用壓電式蜂鳴器，它與單片機的接口通常如圖 315 所示，是使用 7406驅(qū)動管的蜂鳴器接口，當(dāng) 輸出高電平“ 1”時， 7406 輸出為低電平，蜂鳴器鳴叫。當(dāng) 輸出為低電平“ 0”時， 7406 輸出為高電平，蜂鳴器停止。 [8] 圖 315 使用 7406 驅(qū)動的蜂鳴器接口 行程開關(guān)和單片機接口電 路如圖 316 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 圖 316 行程開關(guān)和單片機的接口電路 當(dāng) S1， S2， S3， S4 中間只要有一個閉合，光電耦合器件的發(fā)光二極管有電流而發(fā)光，使右端的光敏三極管導(dǎo)通，向單片機的 I/O 引腳發(fā)送高電平（即數(shù)字“ 1”）。而當(dāng)觸點未閉合時，光電耦合器件不導(dǎo)通，發(fā)送到單片機引腳的是低電平。 單片機與 PC 機的通信 為了滿足設(shè)計的要求，單片機需要和 PC 機通信，進(jìn)行程序的輸入。 RS232C標(biāo)準(zhǔn) RS232C 是美國電子工業(yè)協(xié)會 (EIA)正式公布的 ,在異步串行通信中應(yīng)用最廣的標(biāo)準(zhǔn)總線。該 標(biāo)準(zhǔn)適用于 DCE 和 DTE 間的串行二進(jìn)制通信 ,最高數(shù)據(jù)傳送速率可達(dá) 19. 2kbps,最長傳送電纜可達(dá) 15 米。 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)定義了 25 根引線 ,對于一般的雙向通信 ,只需使用串行輸入 RXD,串行輸出 TXD 和地線 GND。 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)的電平采用負(fù)邏輯 ,規(guī)定 +3V~+15V之間的任意電平為邏輯“ 0”電平 , 3V~15V 之間的任意電平為邏輯“ 1”電平 ,與 TTL 和CMOS 電平是不同的。在接口電路和計算機接口芯片中大都為 TTL 或 CMOS 電平 ,所以在通信時 ,必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換 ,以便與 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)的電平匹配。 MAX232 芯片可以完成電平轉(zhuǎn)換這一工作。 [12] MAX232芯片簡介 MAX232 芯片是 MAXIM 公司生產(chǎn)的低功耗、單電源雙 RS232 發(fā)送 /接收器。適用于各種 EIA232E 和 V. 28/V. 24 的通信接口。 MAX232 芯片內(nèi)部有一個電源電壓變換器 ,可以把輸入的 +5V 電源變換成 RS232C 輸出電平所需177。 10V 電壓 ,所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的 +5V 電源就可以。 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) MAX232 外圍需要 4 個電解電容 C C C C4,是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需電容。其取值均為 1μ F/25V。宜選 用鉭電容并且應(yīng)盡量靠近芯片。 C5 為 0. 1μ F 的去耦電容。 MAX232 的引腳 T1IN、 T2IN、 R1OUT、 R2OUT 為接 TTL/CMOS 電平的引腳。引腳T1OUT、 T2OUT、 R1IN、 R2IN 為接 RS232C 電平的引腳。因此 TTL/CMOS 電平的 T1IN、 T2IN引腳應(yīng)接 MCS51 的串行發(fā)送引腳 TXD。 R1OUT、 R2OUT 應(yīng)接 MCS51 的串行接收引腳RXD。與之對應(yīng)的 RS232C 電平的 T1OUT、 T2OUT 應(yīng)接 PC 機的接收端 RD； R1IN、 R2IN應(yīng)接 PC 機的發(fā)送端 TD。 串行接口電路 采用 MAX232 接口的硬件接口電路如圖 317 所示。 圖 317 MAX232 接口電路 系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計 可靠性是微機控制系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)，由多種因素決定。微機控制系統(tǒng)所在現(xiàn)場的各種干擾是影響可靠性的主要因素。 對于單片機系統(tǒng)而言，干擾有兩種，一是來源于系統(tǒng)外部環(huán)境和其它電氣設(shè)備產(chǎn)生的干擾，通過傳導(dǎo)和輻射等途徑影響單片機系統(tǒng)正常工作；二是來源于系統(tǒng)內(nèi)部，由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、制造工藝等決定以及內(nèi)部元器件在工作時產(chǎn)生干擾，完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 通過地址、電源線、信號線、分布電容等傳輸，影響系統(tǒng)工作狀態(tài)。單片機 系統(tǒng)抗干擾措施主要從硬件、軟件兩個方面展開避錯、容錯設(shè)計，以提高系統(tǒng)的可靠性。 （ 1） 干擾源 干擾源是指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號。產(chǎn)生的干擾包括： ① 電磁干擾，如繼電器開關(guān)啟動、靜電放電、電網(wǎng)電壓波動等都可能引起不同程度的瞬變浪涌電壓，會造成 IC 和半導(dǎo)體器件 PN 結(jié)燒毀、氧化層擊穿等。 ② 人為干擾，如機械振動、繼電器觸點抖動、元器件安裝和電路板布線引起的電磁耦合、接插件接觸不良、虛焊、放大器自激、電源紋波等。 ③ 環(huán)境因素干擾，如噪聲和環(huán)境溫濕度、以及太陽黑子的變化，空間粒子輻射等。 （ 2） 干擾傳輸途徑 干擾對單片機系統(tǒng)的影響主要通過三種途徑傳輸，包括： ① 輸入系統(tǒng)。一般情況下，星載儀器的檢測對象往往是微弱物理信號，通過放大的運放電路和高精度 A/D 轉(zhuǎn)換電路組成。如串入干擾，會使輸入的模擬信號失真，數(shù)字信號出錯，從而導(dǎo)致采集的數(shù)據(jù)誤差增大。 ② 輸出系統(tǒng)。一旦受到干擾，將使各輸出信號混亂，不能正常反應(yīng)單片機系統(tǒng)的真實輸出。但一般單片機輸出電路都具有較高的電平，不易受到干擾，需要注意的