【正文】 用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如 LED/LCD、鍵盤、RS232 終端等動(dòng)態(tài)外設(shè)模型來對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真。功能最強(qiáng)的 Proteus 專業(yè)版也非常便宜，人人用得起，對(duì)高校還有更多優(yōu)惠。任務(wù)描述表和操作系統(tǒng)的一致性由BL51 鏈接 /定位器自動(dòng)進(jìn)行控制。Vision2 的人機(jī)交互環(huán)境可實(shí)現(xiàn)仿真操作。Vision2 硬件調(diào)試器 181。Vision2 軟件調(diào)試 器能十分理想地進(jìn)行快速、可靠的程序調(diào)試。絕對(duì)地址目標(biāo)文件或模塊包括不可重定位的代碼和數(shù)據(jù)。 （ 2） LIB51 庫管理器 LIB51 庫管理器可以從由匯編器和編譯器創(chuàng)建的目標(biāo)文件建立目標(biāo)庫。Vision2 IDE 創(chuàng)建的源文件，可以被 C51 編譯器或 A51 匯編器處理，生成可重定位的 object 文件。Vision2 支持所有的 Keil 80C51 的工具軟件，包括 C51 編譯器、宏匯編器、鏈接器 器 /定位器和目標(biāo)文件至 Hex 格式轉(zhuǎn)換器， 181。Vision2 集成開發(fā)環(huán)境是 Keil Software， Inc/Keil Elektronik GmbH 開發(fā)的基于 80C51 內(nèi)核的微處理器軟件開發(fā)平臺(tái)，內(nèi)嵌多種符合當(dāng)前工業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具，可以完成從工程建立到管理、編譯、鏈接、目標(biāo)代碼的生成、軟件仿真、硬件仿真等完整的開發(fā)流程尤其是 C 編譯工具在產(chǎn)生代碼的準(zhǔn)確性和效率方面達(dá)到了較高的水平，而且可以附加靈活的控制選項(xiàng)，在開發(fā)大型項(xiàng)目時(shí)非常理想。 Zi_Fu(1,4,32,4*j+3)。 if(P1_6==0) { while(P1_6==0)。 } } if(P1_5==0) { 24 delay10ms()。j++) { P1=0xfej|0xfe(8j)。 Init()。 TL0=15536%256。b++) for(c=0。 for(a=0。 P3=Tab3[a]。 b++。 Zi_Fu(1,4,0,5)。 Han_Zi(1,4,24,1)。 Han_Zi(1,6,0,11)。 Zi_Fu(1,2,16,11)。 Han_Zi(0,4,16,1)。 Han_Zi(0,2,32,1)。 CS2=1。 CS2=0。 for(i=0。 for(j=0。i64。j8。 } } } 清屏程序 void Clear() { unsigned char i,j。 Write_(row+0x40)。 CS2=0。 } } } 寫字符程序 void Zi_Fu(bit m,unsigned char page,unsigned char row,unsigned char n) { unsigned char i,j。 Write_(row+0x40)。 CS2=0。 } 寫漢字程序 void Han_Zi(bit m,unsigned char page,unsigned char row,unsigned char n) { 16 unsigned char i,j。 RW=0。 DB=。 } 寫指令程序 void Write_( unsigned char ) { Busy()。 DBamp。 判 斷 忙 指 令v o i d B u s y ( )寫 指 令 程 序v o i d W r i t e _ c o m ( u n s i g n e d c h a r c o m )寫 數(shù) 據(jù) 程 序v o i d W r i t e _ d a t( u n s i g n e d c h a r d a t )寫 漢 字 程 序v o i d H a n _ Z i ( b i t m , u n s i g n e d c h a r p a g e , u n s i g n e d c h a r r o w , u n s i g n e d c h a r n )寫 字 符 程 序v o i d Z i _ F u ( b i t m , u n s i g n e d c h a r p a g e , u n s i g n e d c h a r r o w , u n s i g n e d c h a r n )清 屏 程 序v o i d C l e a r ( )初 始 化 程 序v o i d I n i t ( ) 圖 液晶驅(qū)動(dòng)調(diào)用 主函數(shù)流程圖 在主函 數(shù)的運(yùn)行過程中，程序會(huì)隨著啟動(dòng)鍵的按下進(jìn)入主循環(huán)而不斷地掃描鍵盤，判斷是否有鍵按下，再調(diào)用相關(guān)函數(shù)做相應(yīng)的處理，同時(shí)一個(gè)定時(shí)器中斷有條件開啟，在中斷到來時(shí)響應(yīng)中斷，執(zhí)行相關(guān)的中斷操作，流程圖如下： 14 圖 主函數(shù)調(diào)用 液晶屏驅(qū)動(dòng)代碼設(shè)計(jì) 判斷忙指令 void Busy() { DI=0。應(yīng)用 SGS 公司推出的L298 芯片可方便的組成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 ,并結(jié)合 AT89C51 單片機(jī)進(jìn)行控制 ,即可以實(shí)現(xiàn)用相對(duì)便宜的價(jià)格組成一個(gè)性能不錯(cuò)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。 X T A L 1X T A L 2X1CR Y S T A LC13 0 p FC23 0 p F 圖 晶振電路 復(fù)位電路 復(fù)位操作是單片機(jī)的基本操作，單片機(jī)在進(jìn)入運(yùn)行前和在運(yùn)行過程中程序出錯(cuò)或操作失誤使系統(tǒng)不能正常運(yùn)行時(shí)，需要進(jìn)行復(fù)位操作，復(fù)位操作后，程序?qū)?0000H開始重新執(zhí)行。必須注意的是，進(jìn)行讀操作之前，必須有一次空讀操作，緊接著再讀才會(huì)讀出所要讀的單元中的數(shù)據(jù)。 BUSY: 內(nèi)部在工作 0，正常狀態(tài) 1； ON/OFF: 顯示關(guān)閉 0，顯示打開 1； REST: 復(fù)位狀態(tài) 0，正常狀態(tài) 1。 (2)顯示起始行 （ ROW） 設(shè)置指令 R/W D/1 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 1 1 顯示起始行（ 0— 63） 該指令設(shè)置了對(duì)應(yīng)液晶顯示屏最上一行的顯示 RAM 的行號(hào)，有規(guī)律的改變顯示起始行，可以使 LCD 實(shí)現(xiàn)顯示滾動(dòng)效果。 該器件支持非常廣泛的 字符 格式，液晶顯示器允許通過編程 設(shè)置 選擇不同的組合 。 低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。 AMPIRE128*64 液晶屏介紹 AMPIRE128*64 是一種具有 4 位 /8 位并行、 2 線或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置 8192 個(gè) 16*16 點(diǎn)漢字，和 128 個(gè) 16*8 點(diǎn) ASCII 字符集 。 由以上介紹可知， AMPIRE128*64 液晶顯示模塊表示橫向有 128 點(diǎn)，縱向有64 點(diǎn)，可顯示 16*16 中文字 4 行，每行 8 個(gè)字，很明顯，這塊液晶屏滿足步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)的顯示要求，大小也合適。 前兩種為不帶字庫的漢字、圖形點(diǎn)陣液晶屏，共 64 行， 128 列，能顯示 4 行 8列 32 個(gè) 16*16 點(diǎn)陣漢字或 4 行 16 列 64 個(gè) 16*8 點(diǎn)陣字符或者最大 128*64 點(diǎn)陣圖形。所以選擇了 Atmel公司的 AT89C51 單片機(jī)。由以上幾點(diǎn)可知：用單片機(jī)設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)在硬件和軟件兩個(gè)方面都是可行的。 首先，我們?cè)O(shè)計(jì)的這個(gè)電機(jī)是一個(gè)功能相對(duì)比較簡(jiǎn)單步進(jìn)電機(jī)，不像其他的電機(jī)那樣功能復(fù)雜，它只要控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間及正反轉(zhuǎn)即可，對(duì)于實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)功能，程序不是太復(fù)雜，用一塊單片機(jī)足以達(dá)到目的。以下將會(huì)對(duì)所選方案的可行性和主要芯片的選擇做系統(tǒng)的介紹。本設(shè)計(jì)選用 PMM8713 四相步進(jìn)電機(jī)的脈沖分配器、 SI— 7300A 四相功率驅(qū)動(dòng)器，組成四相步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，步進(jìn)電機(jī)的控制框圖如圖 所示 [5][4]： 圖 方案一框圖 方案二：用單片機(jī)作為步進(jìn)電機(jī)的核心控制器件，鍵盤調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速、時(shí)間等，液晶顯示當(dāng)前狀態(tài)。通過硬件和軟件調(diào)試，并針對(duì)問題分析修改后，步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行。 課題研究的目的和主要內(nèi)容 本文針對(duì)步進(jìn)電機(jī)控制的設(shè)計(jì)，首先介紹了選題的要求，之后詳細(xì)敘述了軟件和硬件的設(shè)計(jì)過程。步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)同時(shí)與相數(shù)、分配數(shù)、轉(zhuǎn)子齒輪數(shù)有關(guān)。因此，用計(jì)算機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)成為了一種必然的趨勢(shì)，也符合數(shù)字化的時(shí)代趨勢(shì)。在本世紀(jì)初，由于資本主義列強(qiáng)爭(zhēng)奪殖民地，造船工業(yè)發(fā)展很快，同時(shí)也使得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。比如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)用作數(shù)控銑床進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，在這個(gè)應(yīng)用中，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以同時(shí)完成兩個(gè)工作，其一是傳遞轉(zhuǎn)矩，其二是傳遞信息。 步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的各個(gè)領(lǐng)域。 本設(shè)計(jì)要分為兩大塊：一塊為硬件電路組成部分，一塊為軟件程序設(shè)計(jì)部分。 I 摘 要 本論文主要 介紹了 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制的規(guī)則 、 硬件 結(jié)構(gòu)、 軟件代碼的編寫及 工作原理、 以及液晶模塊 12864LCD 的詳細(xì)介紹 以及 指令集 。 模擬出單片機(jī)系統(tǒng)下的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制， 具有 任意轉(zhuǎn)速選擇、轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間、正反轉(zhuǎn) 、 加速和減速設(shè)置、系統(tǒng) 低功耗、可實(shí)現(xiàn)在線調(diào)試等特點(diǎn)。在硬件電路里主要包括有源晶振部分、鍵盤輸入控制部分、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路及液晶顯示部分等與單片機(jī)的接線設(shè)計(jì)；軟件編程方面主要是子程序和主程序的編寫，包括：初始化代碼、液晶驅(qū)動(dòng)代碼、時(shí)間記錄代碼、表格數(shù)據(jù)代碼等。它最大的應(yīng)用是在數(shù)控機(jī)床的制造中，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)不需要 A/D 轉(zhuǎn)換，能夠直接將數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成為角位移，所以 被認(rèn)為是理想的數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行元件。步進(jìn)電機(jī)也可以作為數(shù)控蝸桿砂輪磨邊機(jī)同步系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。 課題研究的意義 對(duì)基于單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制進(jìn)行設(shè)計(jì)：一方面是對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，可以更好地學(xué)習(xí)單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù)，另一方面 步進(jìn)電機(jī)可以發(fā)揮其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高和成本低的特點(diǎn)。到了 80 年代后，由于廉價(jià)的微型計(jì)算機(jī)以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制方式更加靈活多樣。步進(jìn)電機(jī)和普通電動(dòng)機(jī)不同之處是步進(jìn)電機(jī)接受脈沖信號(hào)的控制。 現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)、永磁式步進(jìn)電機(jī)、混合式步 進(jìn)電機(jī)和單相式步進(jìn)電機(jī)等。 在時(shí)鐘脈沖的作用下，各個(gè)按鍵都能按照事先設(shè)定好的規(guī)則進(jìn)行控制。步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)中各個(gè)部分之間通過數(shù)據(jù)的傳送最終完成了整個(gè)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行、顯示和進(jìn)行按鍵的功能。系統(tǒng)框圖如圖 所示 [1][2]： 圖 方案二框圖 相較之下用 單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)要比采用基本電路控制的步進(jìn)電機(jī)要簡(jiǎn)單很多，在價(jià)格上單片機(jī)可能稍微高上少許，但用單片機(jī)后可以省下許多控制器件，這樣看來反而便宜一些了。 4 可行性分析 現(xiàn)如今， 步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的各個(gè)領(lǐng)域 ， 隨著步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)已經(jīng)能夠單獨(dú)在系統(tǒng)上進(jìn)行使用，成為了不可替代的執(zhí)行元件 。其次，它的控件也比較少只有10 個(gè)數(shù)字鍵和 6 個(gè)控制功能鍵，這些控鍵在 Proteus 中用彈跳式按鍵代替即可。 主要器件選擇 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)的種類有很多： 通用型單片機(jī)按位數(shù)分有 4 位機(jī) ,8 位機(jī) ,16 位機(jī)和 32 位機(jī)等等。其參數(shù)如下： 基于 8051 的全靜態(tài) CMOS 工藝控制器； 3 級(jí)流水線指令執(zhí)行架構(gòu)； 5 32 個(gè) I/O 口； 2 個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器； 6 個(gè)中斷源； 4K 的閃存程序存儲(chǔ)器； 128 字節(jié)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存取器。也有帶字庫的 12864，功能一樣。如轉(zhuǎn)速顯示、時(shí)間顯示等，完全滿足設(shè)計(jì)要求。 利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便 的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊 ，其在 Proteus 中的元器件圖形如下 [6]： 圖 AMPIRE128*64 7 各引腳的功能描敘如下表