【正文】 這對于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有很大的幫助，在此衷心感謝老師的耐心輔導(dǎo)。最后在老師悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，獲得了豐富的理論知識，極大的提高了實(shí)踐能力，使我們認(rèn)識到課程的重要性，對單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用有了更加深刻的認(rèn)識，得到了一次專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題、全面系統(tǒng)的鍛煉。這個過程中，我們花費(fèi)了大量的時間和精力，更重要的是，我們在學(xué)會創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，同時還懂得合作精神的重要性，學(xué)會了與他人合作。在課程設(shè)計(jì)過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。 PCB 板設(shè)計(jì)方案見附錄 BPCB 板尺寸 50004000尺寸單位 英制 imperile信號層 2 層電源層 0 層過孔形式 通孔最小線寬8焊盤內(nèi)徑和外徑 25 和 40兩線間最小間距 8電源和地線線寬 20電源線與焊盤最小間距 15表 3 電路板參數(shù)表 PCB 板各電器元件的布局電源LM317 霍爾傳 感器CS3020控制插座 電機(jī)插座 AT6560驅(qū)動器PC8176N1376N137控制按鈕數(shù)碼 顯示管 晶振電路AT89C51單片機(jī)74LS04反相器圖 20 電路板布局圖6 設(shè)計(jì)體會在這次機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)中，老師要求做基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以單片機(jī)AT89C5 為核心部件，了解了步進(jìn)電機(jī)的工作原理，在平常學(xué)習(xí)時并不清楚它的具體功能，也沒想到他們會與我們的生活聯(lián)系那么密切，通過我們這幾天的課程設(shè)計(jì)，我們查資料，仔細(xì)研究它們的邏輯功能，用途，要求等，但同時，由于掌握的知識有限，在設(shè)計(jì)過程中我們遇到一些問題我們暫時還沒有能力去解決。在具有 DIP 封裝類型的 IC 引腳間走線時，可應(yīng)用 1010 與 1212 原則，即當(dāng)兩引腳間通過 2 根導(dǎo)線時，焊盤直徑可設(shè)為 50mil、線寬與線距都為 10mil，當(dāng)兩腳間只通過 1 根導(dǎo)線時，焊盤直徑可設(shè)為 64mil，線寬與線距都為 12mil。導(dǎo)線的走線寬度應(yīng)以能滿足電氣性能要求而又便于生產(chǎn)為宜，它的最小值以承受的電流大小而定，但最小不宜小于 （8mil） ，在高密度、高精度的印制線路中，導(dǎo)線寬度和間距一般可取（12mil） 。角，而不能是直角或者銳角。匹配電阻、電容的布局一定要分清信號的源端與終端，對于多負(fù)載的終端匹配一定要在信號的最遠(yuǎn)端匹配。14 IC 去偶電容的布局要盡量靠近 IC 的電源管腳，并使之與電源和地之間形成的回路最短。當(dāng)安裝孔需要接地時, 應(yīng)采用分布接地小孔的方式與地平面連接。同一種類型的有極性分立元件也要力爭在X 或 Y 方向上保持一致，便于生產(chǎn)和檢驗(yàn)。高電壓、大電流信號與小電流，低電壓的弱信號完全分開。R=second。TH0=(6553550000)/255。a){for(b=10。A2=R/10%10。IE=0x83。P1=table[A3]。P1=table[A2]。P1=table[A1]。j)for(k=125。}測速程序：includedefine uchar unsigned charuchar j,k,i,a,b,sin,A1,A2,A3,aecond。TL0=(65535speed)%255。Fangxiang()。IE=0x82。 }}work() //啟停{if(!run) { delay(100)。 } }} void Speed1() //速度{ if(!up) { delay(2)。 ROT=!ROT。break。break。 //正轉(zhuǎn)(反轉(zhuǎn))static uint step=0。 //減速sbit rotation=P1^4。 考慮到程序的易讀性和簡練，程序設(shè)計(jì)采用 C 語言。最后恢復(fù)現(xiàn)場，返回，等待下次中斷。 啟動否是否有鍵按下處理鍵盤子程序是圖 16 掃描鍵盤字程序流程圖 鍵盤處理子程序流程圖按鍵處理子程序流程圖如圖 17 所示：初始化變量開始 是否按下 是否按下 是否按下 是否按下退出TR0 取反，通過啟停 T0 啟停步進(jìn)電機(jī)取反方向控制為，改變電機(jī)轉(zhuǎn)動方向修改速度參數(shù)值，減速修改速度參數(shù)值，加速 是是是是圖 17 鍵盤處理子程序流程圖步進(jìn)電機(jī)的啟?？刂仆ㄟ^啟停定時器 T0 來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槎〞r器 T0 控制著脈沖信號的輸出，關(guān)閉定時器 T0 也就阻止了脈沖信號的輸出。然后循環(huán)調(diào)用讀鍵盤子程序和鍵盤處理子程序，等待中斷，以便實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動控制。其原理圖如圖 14 所示。 為了確保單片機(jī)對一次按鍵動作只確認(rèn)一次按鍵，必須消除抖動的影響。按鍵的閉合與否，反映在輸出電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平。 鍵盤控制系統(tǒng) 鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機(jī)的主要手段。圖 341 是 57BYGH8404 型混合式步進(jìn)電機(jī)的外形圖，圖 342 是該電機(jī)的接線圖。 　　,控制 PWM 占空比,以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的. 　　交流電源輸入時一般要經(jīng)過厄流圈一類的東西,過濾掉電網(wǎng)上的干擾,同時也過濾掉電源對電網(wǎng)的干擾。當(dāng)陽極端輸入高電平時，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入低電平時則不點(diǎn)亮 [5]。當(dāng)陰極端輸入低電平時，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入高電平時則不點(diǎn)亮。 LED 數(shù)碼顯示器是 1 種由 LED 發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。 當(dāng) 圓 盤 齒 經(jīng) 過 測 量 磁 路 的 間 隙時 ， 霍 爾 元 件 輸 出 高 電 平 ， 其 他 時 間 輸 出 為 低 電 平 ； 這 樣 圓 盤 每 轉(zhuǎn) 一 周 ， 電 路 輸 出 圖 8 檢 測 電 路 圖10 個 脈 沖 ， 脈 沖 經(jīng) 過 分 頻 后 ， 用 頻 率 計(jì) 即可 測 出 被 測 對 象 的 實(shí) 際 轉(zhuǎn) 速 [4]。對于UGN3020，BOP=，BRP=，VOL=80～150mV，VOH=4V，工作電壓為～24V。有了上述表格，程序就不難實(shí)現(xiàn)了，使用定時/計(jì)數(shù)器 T0 為定時器，定時時間到后切換輸出腳即可。 按要求，最低轉(zhuǎn)速為 20 轉(zhuǎn)/分，而上述步進(jìn)電機(jī)的步距角為 ，即每 200 個脈沖為 1 周，即在最低轉(zhuǎn)速時，要求為4000 脈沖/分，相當(dāng)于 15ms/脈沖。如果要改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度只要改變兩次接通之間的時間。N S S圖 6 UGN3020 功能特性曲線3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 電機(jī)驅(qū)動電路 圖 7 驅(qū) 動 電 路 原 理 圖以單片機(jī)為核心，輸出脈沖信號到驅(qū)動器使得步進(jìn)電機(jī)能按要求轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動并且具有細(xì)分，提高步進(jìn)電機(jī)精度。 CS3020 電 壓 電 源 范 圍 寬 ， 可 用 市 售 的 小 磁 鋼 來 驅(qū) 動 ， 無 可 動 部 件可 靠 性 高 ， 尺 寸 小 抗 環(huán) 境 應(yīng) 力 ， 可 直 接 和 雙 極 或 COMS 邏 輯 電 路 接 口 。 傳 輸 特 性 好特性：74LS04 是 6 非門(反相器)他的工作電壓 5V，他的內(nèi)部含有 6 個 s 反相器，74LS04 的作用就是反相把 1 變成 0，平時在使用中請注意不要芯片的管腳順序搞錯了[6]，圖 5 為芯片的管腳圖。調(diào) 整 管 安 全 工 作 區(qū) 保 護(hù) 。 典 型 負(fù) 載 調(diào) 整 率 %。 還 可 以 把 調(diào) 整 端 接 到 一 個 可 編 程 電 壓上 ， 實(shí) 現(xiàn) 可 編 程 的 電 源 輸 出 。 調(diào) 整 端 使 用 濾 波 電 容能 得 到 比 標(biāo) 準(zhǔn) 三 端 穩(wěn) 壓 器 高 的 多 的 紋 波 抑 制 比 。 此 外 它 的 線 性 調(diào) 整 率 和 負(fù) 載 調(diào) 整 率 也 比 標(biāo) 準(zhǔn) 的 固 定 穩(wěn) 壓 器好 。 　 　 6N137 真 值 表 輸 入 使 能 輸 出 　 　 H H L 　 　 L H H 　 　 H L H 　 　 L L H 3 PC817優(yōu)點(diǎn)：P C817 光 電 耦 合 器 廣 泛 用 在 電 腦 終 端 機(jī) ， 可 控 硅 系 統(tǒng) 設(shè) 備 ， 測 量 儀 器 ， 影 印 機(jī) ， 自動 售 票 ， 家 用 電 器 ， 如 風(fēng) 扇 ， 加 熱 器 等 電 路 之 間 的 信 號 傳 輸 ， 使 之 前 端 與 負(fù) 載 完 全 隔 離 ， 目 的在 于 增 加 安 全 性 ， 減 小 電 路 干 擾 ， 簡 化 電 路 設(shè) 計(jì) 。⑤ 集 電 極 開 路 輸 出 。特性：① 轉(zhuǎn) 換 速 率 高 達(dá) 10MBit/s。（2）直插式驅(qū)動器散熱容易：芯片背面的金屬散熱片足以獨(dú)立支持小電流驅(qū)動的散熱要求；如需要驅(qū)動電流大于 ，則只需適當(dāng)擴(kuò)展散熱面積就能滿足要求。VCC（40 腳）和 VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V 電源的正負(fù)端。 步進(jìn)電機(jī)工 作 電 壓 ： —Flash 程 序 存 儲 器 字 節(jié) ： 4K定 時 器 T0、 T1： 有中 斷 優(yōu) 先 級 ： 23 AT89C51 單片機(jī)的引腳功能AT89C51 單片機(jī)的 40 引腳配置圖：圖 2 PDIP 封裝的 AT89C51 引腳圖AT89C51 為 8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 C51 內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。 指 令 代碼 完 全 兼 容 傳 統(tǒng) 8051， 但 速 度 快 812 倍 ， 速 度 快 ， 1 個 時 鐘 /機(jī) 器 周 期 ， 可 用 低 頻 率 晶 振 ?；魻杺鞲衅靼汛艌鲎兓D(zhuǎn)變?yōu)殡妷好}沖變化。24V 電壓為系統(tǒng)供電。本系統(tǒng)采用AT89C51 作為控制單元，通過鍵盤實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動方向及轉(zhuǎn)動速度的控制，并且將步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度動態(tài)顯示在 LED 數(shù)碼管上。它廣泛用于消費(fèi)類產(chǎn)品（打印機(jī)、照相機(jī)、雕刻機(jī)） 、工業(yè)控制（數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人） 、醫(yī)療器械等機(jī)電產(chǎn)品中。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。步進(jìn)電機(jī)是最常見的一種控制電機(jī)，在各領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。軟件采用在 Keil 軟件環(huán)境下編輯的 C 語言。本設(shè)計(jì)是采用 AT89C51 單片機(jī)對步進(jìn)電機(jī)的控制，通過 IO 口輸出的時序方波作為步進(jìn)電機(jī)的控制信號，信號經(jīng)過芯片 AT6560AHQ 驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)；同時，用 4 個按鍵來對電機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行控制，并用數(shù)碼管動態(tài)顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速。研究步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)，對提高控制精度和響應(yīng)速度、節(jié)約能源等都具有重要意義。步進(jìn)電機(jī)是一種能將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的機(jī)電元件，步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)主要由步進(jìn)控制器,功率放大器及步進(jìn)電機(jī)等組成。系統(tǒng)由硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分組成。本系統(tǒng)具有智能性、實(shí)用性及可靠性的特點(diǎn)。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制