【正文】 Ｌ297 能產(chǎn)生單四拍、雙四拍和四相八拍工作所需的適當(dāng)相序。３種方式的驅(qū)動(dòng)相序都可很容易地根據(jù)變換器輸出的格雷碼的順序產(chǎn)生，格雷碼的順序直接與四相八排相符合，只有在１９腳輸入高電平即可。其波形圖如圖 326 所示。通過交替跳過八步順序中的狀態(tài)就可以得到單四拍或雙四拍２種工作方式。L297 引腳功能：腳 1（SYNC）：斬波器輸出端。如果使用外部時(shí)鐘源，則時(shí)鐘信號(hào)接到此引腳腳 2（GND）： 接地端腳 3（HOME）：集電極開路輸出端。此引腳有效時(shí)，晶體管開路腳 4（A）：A 相驅(qū)動(dòng)信號(hào)腳 5（INH1）：控制 A 相和 B 相的驅(qū)動(dòng)級(jí)。當(dāng)此引腳為低電平時(shí)，A 相，B 相驅(qū)動(dòng)控制被禁止；當(dāng)線圈繞組端電時(shí)，雙極性橋用這個(gè)信號(hào)使負(fù)載電流快速衰減。若 CONTROL端輸入是低電平時(shí)，用斬波器調(diào)節(jié)負(fù)載電流腳 6（B）：B 相驅(qū)動(dòng)信號(hào)腳 7（C）：C 相驅(qū)動(dòng)信號(hào)腳 8（INH2）：控制 C 相和 D 相的驅(qū)動(dòng)極。作用跟 INH1 相同腳 9（D）：D 相驅(qū)動(dòng)信號(hào)腳 10（ENABLE）：L297 的使能輸入端。當(dāng)它為低電平時(shí)，INH1,INH2,A,B,C,D 都為低電平。當(dāng)系統(tǒng)被復(fù)位時(shí)用來阻止電機(jī)驅(qū)動(dòng)腳 11（CONTROL）：斬波器功能控制端煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）24腳 12（VCC）：+5V 電源輸入端腳 13（SENS2）：C 相，D 相繞組電流檢測(cè)電壓反饋輸入端腳 14（SENS1）：A 相，B 相繞組電流檢測(cè)電壓反饋輸入端腳 15(Vref)：斬波器基準(zhǔn)電壓輸入端。加到此引腳的電壓決定繞組電流的峰值腳 16（OSC）：斬波頻率輸入端腳 17（CW/CCW）：方向控制端。改變此引腳電平狀態(tài)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)腳 18（CLOCK）：步進(jìn)時(shí)鐘輸入端。該引腳輸入負(fù)脈沖時(shí)步進(jìn)電機(jī)向前步進(jìn)一個(gè)增量，該步進(jìn)是在信號(hào)的上升沿產(chǎn)生腳 19（HALF/FULL）：半步、全部方式選擇端。此引腳輸入為高電平時(shí)為半步方式（四相八拍），低電平時(shí)為全步方式。全步方式時(shí)變換器在奇數(shù)狀態(tài)，會(huì)得到二相全步順序（雙四拍）；變換器在偶數(shù)狀態(tài)，會(huì)得到單項(xiàng)工作方式（單四拍）腳 20（RESET）：復(fù)位輸入端。此引腳輸入負(fù)脈沖時(shí)，變換器恢復(fù)初始狀態(tài)（ABCD=0101）圖 323圖 324 圖 325煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）25圖 326 圖 327圖 328圖 329　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　六、單片機(jī)與顯示器接口（一） 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)最常用的顯示器是 LED（發(fā)光二極管顯示器）和 LCD（液晶顯示器） ，這兩種顯示器可顯示數(shù)字、字符及系統(tǒng)的狀態(tài)，它們的驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)且價(jià)格低廉，因此，得到廣泛應(yīng)用。在本設(shè)計(jì)中用的是 LED（發(fā)光二極管顯示器） 。 常用的 LED 顯示器有 LED 狀態(tài)顯示器（俗稱發(fā)光二極管） 、LED 七段顯示器（俗稱數(shù)碼管）和 LED 十六段顯示器。發(fā)光二極管可顯示兩種狀態(tài)，用于系統(tǒng)狀態(tài)顯示；數(shù)碼管用于數(shù)字顯示；LED 十六段顯示器用于字符顯示。本節(jié)重點(diǎn)介紹 LED 七段顯示器。1．?dāng)?shù)碼管簡(jiǎn)介1）數(shù)碼管結(jié)構(gòu)數(shù)碼管由 8 個(gè)發(fā)光二極管（以下簡(jiǎn)稱字段）構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示數(shù)字 0 ?字符 A ? F、H、L、 P、R、U、Y、符號(hào)“?”及小數(shù)點(diǎn)“?” 。數(shù)碼管的外型結(jié)構(gòu)如圖330（ a）所示。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)，分別如圖 330（b）和圖 3煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）2630（c）所示。10 9 8 7 6g f GND a b1 2 3 4 5dp.e d GND c dpa bcdef gD D+5V（a） 外型結(jié)構(gòu) （b） 共陰極 （c ）共陽(yáng)極圖 330 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 2）數(shù)碼管工作原理 共陽(yáng)極數(shù)碼管的 8 個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極（二極管正端）連接在一起，通常，公共陽(yáng)極接高電平（一般接電源） ，其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。共陰極數(shù)碼管的 8 個(gè)發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起，通常，公共陰極接低電平（一般接地） ，其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端，當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。3）數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)ULN2022A 是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn),適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。ULN2022A 電路是美國(guó) Texas Instruments 公司和 Sprague 公司開發(fā)的高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列電路,它的電路構(gòu)成、特征參數(shù)及典型應(yīng)用如下。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）27圖 331 功能框圖表 37 ULN2022A 的極限參數(shù)項(xiàng)目 符號(hào) 數(shù)值 單位最大輸入電壓 Vi(max) 30 V集電極發(fā)射極電壓 Vo(max) 50 V最大基極輸入電流 IB(MAX) 25 mA輸出電流 Io 500 mA貯存溫度 Ts 65～150 ℃結(jié)溫 Tj 175 ℃引線耐焊接溫度 TD 300 ℃2 靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示是指數(shù)碼管顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或恒定截止。這種顯示方式的各位數(shù)碼管相互獨(dú)立，公共端恒定接地（共陰極）或接正電源（共陽(yáng)極） 。每個(gè)數(shù)碼管的 8 個(gè)字段分別與一個(gè) 8 位 I/O 口地址相連，I/O 口只要有段碼輸出，相應(yīng)字符即顯示出來，并保持不變，直到 I/O 口輸出新的段碼。采用靜態(tài)顯示方式，較小的電流即可獲得較高的亮度，且占用 CPU 時(shí)間少，編程簡(jiǎn)單，顯示便于監(jiān)測(cè)和控制，但其占用的口線多，硬件電路復(fù)雜，成本高，只適合于顯示位數(shù)較少的場(chǎng)合。3. 動(dòng)態(tài)顯示動(dòng)態(tài)顯示是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，這種逐位點(diǎn)亮顯示器的方式稱為位掃描。通常，各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個(gè) 8 位的 I/O 口控制；各位的位選線（公共陰極或陽(yáng)極）由另外的 I/O 口線控制。動(dòng)態(tài)方式顯示時(shí)，各數(shù)碼管分時(shí)輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示必須采用掃描方式，即在某一時(shí)刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼，在另一時(shí)刻選通另一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼，依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符，雖然這些字符是在不同的時(shí)刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人同時(shí)顯示的感覺。采用動(dòng)態(tài)顯示方式比較節(jié)省 I/O 口，硬件電路也較靜態(tài)顯示方式簡(jiǎn)單，但其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且在顯示位數(shù)較多時(shí)，CPU 要依次掃描，占用 CPU 較多的時(shí)間。在本設(shè)計(jì)中采用五位動(dòng)態(tài)顯示，設(shè)單片機(jī) RAM 中有五個(gè)顯示緩沖單元 79H—7DH，煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）28分別存放五位顯示器的顯示數(shù)據(jù)。8155 的 A 口掃描輸出總有一位為高電平， 8155 的 B 口輸出相應(yīng)位的顯示數(shù)據(jù)的段數(shù)據(jù)，使某一位顯示出一個(gè)字符，其余為暗，依次改變 A 口輸出的高電平位及 B 口輸出對(duì)應(yīng)的段數(shù)據(jù)，五位顯示器就顯示出緩沖器的字符。顯示流程圖如圖 331 所示煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）29顯示器緩沖器指針置初值 79H 送到 R0開始掃描模式置初值 01H 送到 R3（R3）.5=1?R3 送到 8155 口取顯示數(shù)據(jù)查表轉(zhuǎn)化為段數(shù)據(jù)送 8155 口延時(shí) 1ms顯示緩沖器指針加 1R3 左移一位 返回YN圖 331 顯示流程框圖煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）30程序清單如下：DIR: MOV R0, 79H 。顯示緩沖區(qū)首地 R0 MOV R3, 01H 。使顯示器最右邊亮MOV A, R3LD0: MOV DPTR, 0800H 。掃描值送 A 口 MOVX @DPTR, A INC DPTR ；指向 PB 口 MOV A, @R0 。 取顯示數(shù)據(jù) ADD A, 12H 。 加上偏移量 MOVX A, @A+PC 。 取出字型 MOVX @DPTR, A 。 送出顯示ACALL DL1 。 延時(shí)INC R0 。 緩沖區(qū)地址加 1MOV A,R3 。JB , LD1 。掃到第五個(gè)顯示位了嗎？RL A ；沒有，R3 左環(huán)移一位，掃描下一個(gè)顯示器 MOV R3, A AJMP LD0LD1: RETDSEG: DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6DH 。顯示段碼表DSEG1: DB 7DH, 07H, 7FH, 6FH, 77H, 7CH,DSEG2: DB 39H, 5EH, 79H, 71H, 73H, 3EHDSEG3: DB 31H, 61H, 1CH, 23H, 40H, 03HDSEG4: DB 18H, 00H,00H, 00HDL1: MOV R7, 02H 。延時(shí)子程序DL: MOV R6, 0FFHDL6: DJNZ R6,DL6 DJNZ R7,DL RET（ 二） 鍵盤工作原理 按鍵按照結(jié)構(gòu)原理可分為兩類，一類是觸點(diǎn)式開關(guān)按鍵，如機(jī)械式開關(guān)、導(dǎo)電橡膠式開關(guān)等；另一類是無觸點(diǎn)式開關(guān)按鍵，如電氣式按鍵，磁感應(yīng)按鍵等。前者造價(jià)低，后者壽命長(zhǎng)。目前，微機(jī)系統(tǒng)中最常見的是觸點(diǎn)式開關(guān)按鍵。 按鍵按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類，這兩類鍵盤的主要區(qū)別是識(shí)別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。編碼鍵盤主要是用硬件來實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵的識(shí)別，非編碼鍵盤主要是由軟件來實(shí)現(xiàn)鍵盤的定義與識(shí)別。 全編碼鍵盤能夠由硬件邏輯自動(dòng)提供與鍵對(duì)應(yīng)的編碼，此外，一般還具有去抖動(dòng)和煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）31多鍵、竄鍵保護(hù)電路。這種鍵盤使用方便，但需要較多的硬件，價(jià)格較貴，一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)較少采用。非編碼鍵盤只簡(jiǎn)單地提供行和列的矩陣，其它工作均由軟件完成。由于其經(jīng)濟(jì)實(shí)用，較多地應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng)中。下面將重點(diǎn)介紹非編碼鍵盤接口。 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，除了復(fù)位按鍵有專門的復(fù)位電路及專一的復(fù)位功能外，其它按鍵都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)的。當(dāng)所設(shè)置的功能鍵或數(shù)字鍵按下時(shí)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)完成該按鍵所設(shè)定的功能，鍵信息輸入是與軟件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的過程。 對(duì)于一組鍵或一個(gè)鍵盤，總有一個(gè)接口電路與 CPU 相連。CPU 可以采用查詢或中斷方式了解有無將鍵輸入，并檢查是哪一個(gè)鍵按下，將該鍵號(hào)送入累加器 ACC，然后通過跳轉(zhuǎn)指令轉(zhuǎn)入執(zhí)行該鍵的功能程序，執(zhí)行完后再返回主程序。 鍵盤實(shí)際上是一組按鍵開關(guān)的集合，其每一個(gè)按鍵就是一個(gè)開關(guān)量輸入裝置。件的閉合與否，取決于彈性開關(guān)的合、斷狀態(tài)，反應(yīng)在電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，若高電平表示斷開，則低電平表明鍵閉合。所以通過電平狀態(tài)（高或低）的檢測(cè)，便可確定相應(yīng)按鍵是否已被按下。 在工業(yè)過程控制和智能化儀器系統(tǒng)中，為了縮小整個(gè)系統(tǒng)的規(guī)模，簡(jiǎn)化硬件線路，常常希望設(shè)置最少量的按鍵，卻獲取更多的控制功能。 微機(jī)鍵盤通常使用機(jī)械觸點(diǎn)式按鍵開關(guān)，其主要功能是把機(jī)械上的通斷轉(zhuǎn)換成為電氣上的邏輯關(guān)系。也就是說，它能提供標(biāo)準(zhǔn)的 TTL 邏輯電平，以便與通用數(shù)字系統(tǒng)的邏輯電平相容。 機(jī)械式按鍵再按下或釋放時(shí)，由于機(jī)械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時(shí)間的觸點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)，然后其觸點(diǎn)才穩(wěn)定下來。其抖動(dòng)過程如圖 319 所示，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短與開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為 5?10 ms。 圖 332 按鍵觸點(diǎn)的機(jī)械抖動(dòng)在觸點(diǎn)抖動(dòng)期間檢測(cè)按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導(dǎo)致判斷出錯(cuò)，即按鍵一次按下或釋放被錯(cuò)誤地認(rèn)為是多次操作，這種情況是不允許出現(xiàn)的。為了克服按鍵觸點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)所致的檢測(cè)誤判，必須采取去抖動(dòng)措施。這一點(diǎn)可從硬件、軟件兩方面予以考慮。在鍵數(shù)較少時(shí)，可采用硬件去抖，而當(dāng)鍵數(shù)較多時(shí)，采用軟件去抖。閉 合穩(wěn) 定鍵 按 下前 沿 抖 動(dòng) 后 沿 抖 動(dòng)煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）32 在硬件上可采用在鍵輸出端加 RS 觸發(fā)器(雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 )或單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成去抖動(dòng)電路。在這不再贅述。 單片機(jī)系統(tǒng)中，若使用按鍵較多時(shí)，通常采用矩陣式（也稱行列式）鍵盤。 矩陣式鍵盤的結(jié)構(gòu)及原理 矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列線的交叉點(diǎn)上，其結(jié)構(gòu)如圖 320 所示。 由圖可知，一個(gè) 44 的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè)含有 16 個(gè)按鍵的鍵盤，顯然，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，矩陣式鍵盤較之獨(dú)立式按鍵鍵盤要節(jié)省很多 I/O 口。圖 333 矩陣式鍵盤結(jié)構(gòu)矩陣式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，行線通過上拉電阻接到+5V 上。當(dāng)無鍵按下時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)；當(dāng)有鍵按下時(shí)，行、列線將導(dǎo)通