【正文】 設(shè)計(jì)部分?！?6】。 Proteus仿真界面為了防止步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)發(fā)生失步，需要先以一個(gè)比較低的頻率啟動(dòng)。只要剩余的步數(shù)是大于100，單片機(jī)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)的頻率就會(huì)不斷的變大，直到脈沖頻率為設(shè)定的最大值，步進(jìn)電機(jī)就會(huì)以恒速運(yùn)行。通過(guò)Proteus軟件的仿真，所編寫的程序達(dá)到了預(yù)期的效果，仿真實(shí)現(xiàn)了程序的調(diào)試過(guò)程。 顯示程序設(shè)計(jì)單片機(jī)與顯示電路的接法一般有如下兩種方法：（1）串行接法：設(shè)計(jì)中要顯示4位數(shù)字，用74LS164作為顯示驅(qū)動(dòng)，其中74LS164帶鎖存，使用串行接法可以節(jié)約I/O口資源，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)容易控制。 （2）并行接法：使用并行接法時(shí)要對(duì)每個(gè)數(shù)碼管用I/O口單獨(dú)輸入數(shù)據(jù)，占用資源較多。 由于設(shè)計(jì)中用一塊單片機(jī)進(jìn)行控制，資源有限，故使用串行接法。另外，74LS164自帶鎖存，起到節(jié)約I/O口資源的作用。 當(dāng)串行口工作在方式0時(shí)，串行移位脈沖CLOCK從TXD引腳輸出，頻率是系統(tǒng)時(shí)鐘頻率fosc的12分頻（在“6時(shí)鐘/機(jī)器周期”模式下，移位脈沖頻率是時(shí)鐘頻率fosc的6分頻）；而8位的串行數(shù)據(jù)從RXD引腳輸出。在發(fā)送中斷標(biāo)志TI為0（即無(wú)效）的情況下，執(zhí)行寫串行數(shù)據(jù)輸出緩沖器SBUF指令即可將SBUF寄存器中的內(nèi)容由低位到高位依次輸出到RXD引腳，同時(shí)TXD引腳輸出移位脈沖，使外接的“串入并出”芯片逐一接受來(lái)自RXD引腳上的串行數(shù)據(jù)。當(dāng)8位數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后，發(fā)送中斷標(biāo)志TI自動(dòng)置1，輸出數(shù)據(jù)（即SBUF寄存器的內(nèi)容）也就出現(xiàn)在74LS164芯片的并行輸出端。這樣在執(zhí)行寫SBUF寄存器操作后，通過(guò)查詢TI標(biāo)志來(lái)確定發(fā)送過(guò)程是否完成，當(dāng)發(fā)送完成后需要將TI清零，以便輸出新的串行數(shù)據(jù)【17】。本程序?qū)⒉綌?shù)存放在一個(gè)一維數(shù)組dispbuf[]中，將其作為顯示緩沖區(qū)，個(gè)位在前，千位在后。顯示程序只需要將數(shù)組中的內(nèi)容一個(gè)個(gè)送入SBUF 寄存器中，就可以實(shí)現(xiàn)步數(shù)的顯示。 鍵盤程序設(shè)計(jì)鍵盤的控制方式一般有程控掃描法、定時(shí)掃描法和中斷掃描法，本程序采用程序掃描法編程。此模塊的功能是判斷是否有鍵按下，沒(méi)有按鍵按下則去執(zhí)行其他程序，有鍵按下則延時(shí)去抖動(dòng)，返回鍵值，送鍵值給按鍵處理函數(shù)，再根據(jù)鍵值執(zhí)行相應(yīng)的功能，系統(tǒng)有15個(gè)按鍵，分別數(shù)字鍵、啟動(dòng)鍵、停止鍵、正轉(zhuǎn)鍵、反轉(zhuǎn)鍵、復(fù)位鍵。由于系統(tǒng)所需的按鍵數(shù)較多，為減少鍵盤電路占用I/O引腳數(shù)目，故采用矩陣鍵盤。本程序采用行、列對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼來(lái)確定按鍵功能，例如讓P1輸出0FEH，如果第一按鍵按下時(shí)，第二個(gè)按鍵為0DEH，第三個(gè)按鍵為0BEH，第四個(gè)按鍵為7EH。通過(guò)查詢P1口的狀態(tài)就可以確定哪個(gè)按鍵按下，確定按鍵按下后再進(jìn)行相應(yīng)的功能處理即可。 按鍵的功能與相應(yīng)鍵碼的定義鍵號(hào)功能鍵碼000EEH110DEH220BEH337EH440EDH550DDH660BDH777DH880EBH990DBH10啟動(dòng)0BBH11停止7BH12正轉(zhuǎn)0E7H13反轉(zhuǎn)0D7H14復(fù)位0B7H15未定義77H按鍵功能說(shuō)明：本程序的數(shù)字按鍵用于設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行步數(shù)；啟動(dòng)停止按鍵用于控制步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)與停止；正反轉(zhuǎn)按鍵用于控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)；復(fù)位按鍵用于當(dāng)輸入?yún)?shù)有誤時(shí)，可通過(guò)復(fù)位按鍵重新輸入?yún)?shù)。 調(diào)速程序設(shè)計(jì) 20BY步進(jìn)電機(jī)參數(shù) 20 BY步進(jìn)電機(jī)參數(shù)工作電壓步距角工作力矩最大靜電流空載啟動(dòng)頻率空載運(yùn)行頻率18176。1/150 80 mA400 pps500 pps 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率的關(guān)系步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電控制中一種常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的用途是將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移，通俗地說(shuō)：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（步進(jìn)角）。通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)即可以控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；由于步進(jìn)電機(jī)的速度與脈沖頻率成正比關(guān)系，通過(guò)控制脈沖頻率就可以控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度。本系統(tǒng)將步進(jìn)電機(jī)的最高速度設(shè)定為99 r/min，最低轉(zhuǎn)速設(shè)定為25 r/min(啟動(dòng)速度)。由于所選的步進(jìn)電機(jī)的步距角為18176。，轉(zhuǎn)一圈需要360176。/18176。=20個(gè)脈沖，設(shè)轉(zhuǎn)速為N，則每分鐘需要的脈沖個(gè)數(shù)為20N個(gè)脈沖，每個(gè)脈沖的周期為 (單步時(shí)間)【18】： T=1/20N（min）=60/20N（s）=601000000/20N（us）=3000000/N（us）定時(shí)器T0的定時(shí)時(shí)間為：T1=T/2T0的計(jì)數(shù)初值：Tx=65536foscT1/12 =6553612T1/12 =65536T/2 =655361500000/N由上式可以算出每個(gè)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)T0的計(jì)數(shù)初值，例如轉(zhuǎn)速為25 r/min時(shí)對(duì)應(yīng)的T0的計(jì)數(shù)初值為Tx=655361500000/25=5536；轉(zhuǎn)速為99 r/min時(shí)對(duì)應(yīng)的T0計(jì)數(shù)初值為Tx=655361500000/99=50384；其它轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)T0的計(jì)數(shù)初值如附錄B所示。由于步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速正比于脈沖頻率，所以調(diào)速時(shí)只需把每個(gè)速度對(duì)應(yīng)數(shù)組中的定時(shí)初值取出來(lái)，作為定時(shí)器T0的計(jì)數(shù)初值，這樣就可以讓單片機(jī)輸出不同的頻率，從而改變轉(zhuǎn)速。 本章小結(jié)本章首先介紹了軟件設(shè)計(jì)原則，其次介紹了主程序、T0中斷程序、調(diào)速程序、顯示程序等程序的設(shè)計(jì)。編寫出詳細(xì)的C語(yǔ)言程序，并用Proteus軟件進(jìn)行程序的調(diào)試。完整的程序如附錄A所示。第五章 結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力，終于完成了基于AT89C51單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)軟硬件的研究和設(shè)計(jì)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，加深對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)的了解。將所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中做了如下的工作。查閱相關(guān)資料。根據(jù)課題要求查閱資料，然后在老師的指導(dǎo)下，有針對(duì)性地學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，對(duì)資料進(jìn)行消化和吸收。根據(jù)系統(tǒng)的要求確定控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為控制核心，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的接口電路，包括環(huán)形脈沖分配器、鍵盤電路、顯示電路、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路等。編寫應(yīng)用程序。軟件是根據(jù)控制系統(tǒng)的要求設(shè)計(jì)的，包括主程序的設(shè)計(jì)、T0中斷程序設(shè)計(jì)、鍵盤顯示程序設(shè)計(jì)、調(diào)速程序設(shè)計(jì)等程序的設(shè)計(jì)。用keil軟件完成程序的編寫和調(diào)試，并用Proteus軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真。論文采用單片機(jī)技術(shù)，使單片機(jī)能根據(jù)設(shè)定的步數(shù)，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的自動(dòng)調(diào)速控制，并同過(guò)數(shù)碼管顯示步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行步數(shù)，完成對(duì)控制系統(tǒng)的硬件電路和應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)。論文雖然完成了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，但由于開發(fā)經(jīng)驗(yàn)不足，系統(tǒng)一定存在不妥之處，尤其是步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用方面有待進(jìn)一步的研究和探討。論文中的不足之處敬請(qǐng)老師批評(píng)指正。參考文獻(xiàn)[1]唐任遠(yuǎn).《特種電機(jī)原理及應(yīng)用》.，[2]邱阿瑞.《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》.，[3]王德勝.《電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》.電子工業(yè)出版社，[4]馬忠梅.《單片機(jī)C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)》.，[5]周國(guó)運(yùn).《單片機(jī)原理及應(yīng)用教程》.中國(guó)水利水電出版社，[6]王靜霞.《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》.電子工業(yè)出版社，[7]溫子琪.《51單片機(jī)C語(yǔ)言教程》.北京航空航天大學(xué)出版社，[8]坂本正文.《步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用技術(shù)》.科學(xué)出版社，[9]韓建國(guó).《Foundation 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學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日注 意 事 項(xiàng)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等）。：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。、圖表要求：1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁(yè)以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它