【導(dǎo)讀】密集型轉(zhuǎn)變的過程。在這一過程中，智能控制無疑起著重要的作用，單片機(jī)。使用單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)組成系統(tǒng)。的讀取和處理、電機(jī)的調(diào)速控制、數(shù)據(jù)的顯示和報(bào)警都由它完成。

　　

【正文】 行速度和運(yùn)行的總步數(shù)，所以要進(jìn)行按鍵輸入數(shù)值以傳入?yún)?shù)。 （ 2）系統(tǒng)啟動(dòng)、停止等操作 .為了實(shí)現(xiàn)系 統(tǒng)的啟動(dòng)、停止要設(shè)置相應(yīng)的按鍵和開關(guān)進(jìn)行功能鍵的處理。 2．矩陣式鍵盤掃描方式工作原理 如硬件電路圖所示，在行線上有上掛電阻連接電源，因此無鍵按下時(shí)，各行線均為高電平。當(dāng)采用列線輸出低電平時(shí)，有鍵按下相應(yīng)行線上出現(xiàn)低電平。根據(jù)此原理， CPU 對(duì)整個(gè)鍵盤進(jìn)行掃描，即 CPU 不斷對(duì)列線逐列置低電平，然后檢查行線輸入狀態(tài)，確定按鍵情況。若無鍵按下時(shí)，行線與列線斷開，行線上全是高電平，當(dāng)有鍵按下時(shí)，總有鍵把某行某列短接，使行線端口不全為高電平，即不全為“ 1”。此時(shí)讀到的鍵值就是按下的鍵。掃描全部鍵盤時(shí)間很短，僅十 幾微秒，而按鍵時(shí)間一次至少幾十毫秒，所以只要有鍵按下，都能被掃描天津工程師范學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 到。 鍵是機(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性及電壓突跳等原因，在觸點(diǎn)閉合或斷開的瞬間會(huì)出現(xiàn)電壓抖動(dòng)，所以要進(jìn)行鍵的去抖動(dòng)處理。用軟件延時(shí)可以躲過抖動(dòng)，大約延時(shí) 10ms 即可。 3．鍵盤各鍵功能規(guī)劃 各數(shù)值鍵及功能鍵具體設(shè)計(jì)如下： 09 為數(shù)字鍵：用來輸入運(yùn)行參數(shù)的值；輸入時(shí)間鍵：若要輸入電機(jī)運(yùn)行時(shí)間，先按下此鍵，然后在進(jìn)行時(shí)間的輸入；按速度鍵再進(jìn)行初始速度值的輸入；確定鍵：當(dāng)輸入完畢，按確定鍵，當(dāng)按下確定鍵時(shí)，電機(jī)即按照初始速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，當(dāng)時(shí) 間減少，速度值隨之減少，時(shí)間停止時(shí)速度為零。停止鍵：當(dāng)按下停止鍵時(shí)，電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，顯示的時(shí)間值停止減少，當(dāng)再次按下啟動(dòng)鍵即（確認(rèn)鍵），時(shí)間值和速度恢復(fù)正常變化。圖 4 48 為鍵盤分布示意圖及電路圖。 圖 47 鍵盤按鍵分布示意圖 圖 48 鍵盤電路圖 顯示電路設(shè)計(jì) 程序中 LED 顯示器選用靜態(tài)顯示方式。在靜態(tài)的顯示方式下，每位數(shù)碼管的 ah 端與一個(gè)八位的 I/O 口相連。當(dāng)要在某一個(gè)數(shù)碼管上顯示字符時(shí)，只天津工程師范學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 要從對(duì)應(yīng)的 I/O 口輸出并鎖存其顯 示代碼即可。如圖 49 為顯示電路原理圖。 49 顯示電路原理圖 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 報(bào)警部分操作的接口和電路設(shè)計(jì)在系統(tǒng)中用小行喇叭對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行提示，如當(dāng)系統(tǒng)從運(yùn)行到停止時(shí)，喇叭了響起音樂以配合信號(hào)燈提示系統(tǒng)的工作已經(jīng)完成，及時(shí)斷電或者進(jìn)行下一個(gè)操作。圖 410 為系統(tǒng)報(bào)警電路。 圖 410 系統(tǒng)報(bào)警電路 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)必須配備專用的驅(qū)動(dòng)器才能工作。如圖 41 為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器框圖。 本電路采用集成芯片 L298N 來 驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)， L298N 是雙 H 橋高電壓大功率集成電路 ，內(nèi)部集成了兩個(gè) H 橋以及橋臂上開關(guān)管的推動(dòng)電路，還有防止橋天津工程師范學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 臂直通的控制邏輯電路。 L298N 包含了推動(dòng)級(jí)和驅(qū)動(dòng)級(jí)兩部分功能， 每個(gè) H 橋 圖 411 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器框圖 橋臂晶體管發(fā)射極連在一起，其輸出腳（ 1 和 15）用來連接電流檢測(cè)電阻。 9腳接邏輯控制部分的電源，常用 +5V。 4 腳為電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源 Vs。 12腳輸入標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號(hào)，用來控制 H 橋的開與關(guān)。 11 腳則為使能端控制。 ：電源電路的設(shè)計(jì) 如圖 412 為系統(tǒng) 電源電路。 圖 412 ：電源電路 硬件系統(tǒng)的合成 在各個(gè)電路的設(shè)計(jì)完成之后，就可以進(jìn)行硬件合成，就是將各單元的電路按照總體設(shè)計(jì)的硬件結(jié)構(gòu)框圖組合在一起，形成一個(gè)完整的硬件系統(tǒng)原理圖。在進(jìn)行硬件合成時(shí)，重點(diǎn)的考慮以下幾點(diǎn)： （ 1）根據(jù)輸入輸出的信號(hào)需要，全面安排微處理器的 I/O 口，查看是否夠用，如果不夠用，應(yīng)擴(kuò)展 I/O 口。 天津工程師范學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 （ 2）檢查信號(hào)邏輯電平是否兼容。電路中可能兼有 TTL 和 MOS 器件，也可能有非標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)電平，若電平不兼容，就要增加電平轉(zhuǎn)換電路。 （ 3）從提高可靠性出發(fā)，全 面檢查電路設(shè)計(jì)。 （ 4）考慮電源系統(tǒng)。相互隔離的電路必須采用各自獨(dú)立的電源和地線，切不可混用。同一部分電路的電源，其電壓種類應(yīng)盡量減少。本系統(tǒng)的電源選擇現(xiàn)成的產(chǎn)品來提供。 （ 5）合理安排地線系統(tǒng)。 硬件設(shè)計(jì)除了上述的內(nèi)容外，還要進(jìn)行做印制電路板、操作面板的設(shè)計(jì)等工作。 系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì) 可靠性是微機(jī)控制系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)，由多種因素決定。微機(jī)控制系統(tǒng)所在現(xiàn)場(chǎng)的各種干擾是影響可靠性的主要因素。干擾是指疊加在電源電壓或正常工信號(hào)上的其它電信號(hào)。 干擾有多種來源：電網(wǎng)、空間電磁場(chǎng)、輸入輸出通道等。干擾會(huì)影 響傳送信息的正確性；擾亂程序的正常運(yùn)行，使程序“飛走”或進(jìn)入死循環(huán)，還可能損壞微機(jī)的元器件，干擾是微機(jī)控制系統(tǒng)必須認(rèn)真對(duì)待的問題。解決干擾問題應(yīng)從兩方面著手，一是設(shè)法切斷干擾通路，減小干擾影響；二是增強(qiáng)微機(jī)本身的抗干擾能力。 在系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)時(shí)要盡可能的縮小主機(jī)所占的空間、縮短數(shù)據(jù)總線及接口傳輸線；主機(jī)與外設(shè)驅(qū)動(dòng)線路不要共地；輸出信號(hào)要盡可能的采用光電隔離；必須將主機(jī)與外設(shè)的供電電源分開；外設(shè)驅(qū)動(dòng)電路不要與主機(jī)同一殼體；主機(jī)供電電源最好采用開關(guān)電源或采用經(jīng)多次穩(wěn)壓的普通穩(wěn)壓電源在系統(tǒng)的電路板上，電源的輸入 端加濾波器或去耦電容器，以消除由電源進(jìn)來的干擾信號(hào)。在電源線和地線之間分段跨接去耦電容器。在單片機(jī)輸出的信號(hào)送到驅(qū)動(dòng)電路前接光電隔離電路，以提高驅(qū)動(dòng)能力。在軟件編程時(shí)，也要加入軟件防干擾措施，對(duì)輸入端信號(hào)要進(jìn)行多次判別法及信號(hào)比較法進(jìn)行信號(hào)處理，以防外設(shè)高頻干擾信號(hào)輸入。 天津工程師范學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)分析 編寫單片機(jī)應(yīng)用程序的基本方法 (1) 用 Keil ? Vision2作為編寫程序及調(diào)試的軟件，其開發(fā)流程如下： ○ 1創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目 ，從器件數(shù)據(jù)庫中選擇目標(biāo)芯片，并配置工具軟件的設(shè)置。如本電路中用到的單片機(jī)，則可以采用 AT89C51代替作為目標(biāo)芯片。 ○ 2用 C或匯編創(chuàng)建源程序。本電路設(shè)計(jì)所編寫的是采用 C語言。 ○ 3用項(xiàng)目管理器構(gòu)造 (build)應(yīng)用。 ○ 4糾正源文件中的錯(cuò)誤。 ○ 5調(diào)試鏈接后的應(yīng)用。 (2) C源程序的書寫格式自由度較高，靈活性很強(qiáng)，有較大任意性。在編寫程序時(shí)主要注意如下： ○ 1一般 情況下，每個(gè)語句占用一行。因?yàn)樵跈z查程序時(shí)，如軟件編譯后提示錯(cuò)誤，可以很容易的找到錯(cuò)誤的地方。 ○ 2不同結(jié)構(gòu)層次的語句，從不同的起始位置開始，即在同一結(jié)構(gòu)層次中的語句，縮進(jìn)同樣的字?jǐn)?shù)。 ○ 3表示結(jié)構(gòu)層次的大括號(hào)通常寫在該結(jié)構(gòu)語句第一字母的下方，與結(jié)構(gòu)化語句