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正文內(nèi)容

基于單片機的步進電機調(diào)速系統(tǒng)畢業(yè)設計(參考版)

2025-03-02 12:04本頁面
  

【正文】 1602 采用標準的 16腳接口,其中: 第 1腳: GND 為 電源地 第 2腳: VCC 接 5V電源正極 第 3 腳: V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端,接正電源時對比度最弱,接地電源時對比度最高(對比度過高時會 產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ,使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比。它由若干個 5X7 或者 5X11 等 點陣 字符位組成,每個點陣字符位都可以顯示一個字符,每位之間有一個點距的間隔,每行之間也有間隔,起到了字符間距和行間距的作用,正因為如此所以它不能很好地顯示圖形(用自定義 CGRAM,顯示效果也不好)。如圖 36。 如圖 35。如圖 34。 23 圖 32 電路部分 圖 33 電源指示燈電路 按鍵部分 本次設計選用的是單片機的 P1 口來控制信號的輸入,所以把按鍵開關和 P1口連接起來,當按下開關 S1 時,相當于給 口一個低電平;當按下開關 S2 時,相當于給 口一個低電平;當按下開關 S3 時,相當于給 口一個低電平;當按下開關 S4時,相當于給 口一個低電平。 由一個 10K 的電阻和一個紅色的放光二極管組成。 為系統(tǒng)設計了一個外接電源供電電路,這個電源電路是直接采用 PC 的 USB 接口 5V直流電源給實訓板供電。下面將對每個部分進行詳細的介紹。 當它處于正向工作狀態(tài)時(即兩端加上正向電壓),電流從 LED 陽極流向陰極時,半導體 晶體 就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線,光的強弱與電流有關。 PN結(jié)加反向電壓,少數(shù)載流子難以注入,故不發(fā)光。 發(fā)光二極管 的核心部分是由 P型半導體和 N型半導體組成的晶片,在 P型半導體和 N型半導體之間有一個過渡層,稱為 PN 結(jié)。 50 年前人們已經(jīng)了解半導體材料可產(chǎn)生光線的基本知識,第一個商用二極管產(chǎn)生于 1960 年。它的正向 伏安特性曲線 很陡,使用時必須串聯(lián)限流 電阻 以控制通過管子的 電流 。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。發(fā)光 二極管 與普通二極管一樣是由一個 PN 結(jié) 組成,也具有單向?qū)щ娦浴T谔囟ǖ膽脠龊蟽?yōu)化時鐘源需要綜合考慮以下一些因素: 精度 、成本、功耗以及環(huán)境需求。硅振蕩器的電源 電流 取決于其類 型與功能,范圍可以從低頻(固定)器件的幾個 微安 到可編程器件的幾個毫安。陶瓷諧振槽路一般具有較大的負載電容,相應地也需要更多的電流。在 4MHz、 5V電源下工作時,相當于 的電源電流。 CMOS 放大器功耗與工作頻率成正比,可以表示為功率 耗散電容值。 選擇振蕩器時還需要考慮 功耗 。晶振模塊提供與分立晶振相同的精度。這些模塊自帶振蕩器、提供低阻 方波 輸出,并且能夠在一定條件下保證運行。這些因素會增大輸出頻率的變化,增加不穩(wěn)定性,并且在有些情況下,還會造成振蕩器停振。具有高 Q 值的晶振對放大器的選擇并不敏感,但在過驅(qū)動時很容易產(chǎn)生頻率 漂移 (甚至可能損壞)。需認真對待振蕩器電路的元件選擇和 線路板 布局。 RC振蕩器能夠 快速啟動 ,成本也比較低,但通常在整個溫度和工作電源電壓范圍內(nèi)精度較差,會在標稱輸出頻率的 5%至 50%范圍內(nèi)變化。另一種為簡單的分立 RC 振蕩器。 功能作用 編輯 ,晶振在應用具體起到的作用,微控制器的時鐘源可以分為兩類:基于機械諧振器件的時鐘源,如晶振、 陶瓷 諧振槽路; RC(電阻、 電容 )振蕩器。一般的晶振振蕩電路都是在一個反相 放大器 (注意是放大器不是反相器)的兩端接入晶振,再有兩個電容分別接到晶振的兩端,每個電容的另一端再接到地,這兩個電容串聯(lián)的容量值就應該等于負載電容,請注意一般 IC 的 引腳 都有等效 輸入電容,這個不能忽略。這個并聯(lián)諧振電路加到一個負反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路,由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄,所以即使其他元件的參數(shù)變化很大,這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。 晶振在電氣上可以等效成一個 電容 和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡, 電工 學上這個網(wǎng)絡有兩個諧振點,以頻率的高低分其中較低的頻率為串聯(lián)諧振,較高的頻 20 率為并聯(lián)諧振。這種方法使得對一個計時器進行 編程 ,令其每秒產(chǎn)生 60 次中斷(或者以任何其它希望的頻率產(chǎn)生中斷)成為可能。石英晶體的每次振蕩使計數(shù)器減 1。計算機的計時器通常是一個精密加工過的石英晶體,石英晶體在其 張力 限度內(nèi)以一定的頻 率振蕩,這種頻率取決于晶體本身如何切割及其受到張力的大小。 5.鐘表用石英晶體振蕩器。 3. 微處理器 用石英晶體諧振器。 晶體振蕩器主要應用在以下幾個方面: 1.通用晶體振蕩器,用于各種 電路 中,產(chǎn)生 振蕩 頻率。是指從一塊石英晶體 上按一定方位角切下薄片(簡稱為晶片), 石英晶體諧振器 ,簡稱為石英晶體或晶體、晶振 [1];而在封裝內(nèi)部添加 IC組成振蕩電路的晶體 元件 稱為晶體振蕩器。 至于達林頓關斷時產(chǎn)生的負電壓我們不必管,因為器件內(nèi)部就有二極管并接到地的 .專門用來削減 19 沖擊電壓至電源地減去一個二極管正向壓降 可以使得內(nèi)部的三極管受到最小的反偏電壓沖擊。 2 、保護用 接電源正:假如這個器件是接繼電器或針式打印頭,因為電感的作用,會在 開關過程中產(chǎn)生低于地電位和高于電源電位的反電動勢,這樣,很容易擊穿器件。 COM 端主要有兩種用途: (可懸空 ) 1 、試驗用 接地:假如它的輸出端都接發(fā)光二極管,那么,只要將 COM 端接地,則所有的發(fā)光二極管都將亮起,否則,可能是二極管壞或其它什么地方壞了。該電路為反向輸出型,即輸入低電平電壓,輸出端才能導通工作。所有設備功能由集電極輸出和鉗位二極管瞬態(tài)抑制。 2803 在內(nèi)部設計了二極管以后,用戶在使用的時候不需要外接二極管,在同時驅(qū)動多路器件的時候可以節(jié)省 PCB空間,節(jié)約成本、方便走線。 ( 032H) =05H 聲明為 5V 編程電壓。 ( 031H) =52H 聲明為 AT89C52 單片機。用于聲明該器件的廠商、型號和編程電壓。加密位不可直接校驗,加密位的校驗可通過對存儲器的校驗和寫入狀態(tài)來驗證。編程完成后, 變?yōu)楦唠娖奖硎緶蕚渚途w狀態(tài)。寫周期完 成后,所輸出的數(shù)據(jù)是有效的數(shù)據(jù),即可進入下一個字節(jié)的寫周期,寫周期開始后, Data Palling 可能隨時有效。重復 1— 5 步驟,改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù),直到全部文件編程結(jié)束。 5. 每對 Flash 存儲陣列寫入一個字節(jié)或每寫入一個程序加密位,加上一個ALE/PROG 編程脈沖。 3. 激活 相應的控制信號。 編程方法,編程前,須先設置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號, AT89C52 編程方法如下: 1. 在地址線上加上要編程單元的地址信號。AT89C52 單片機中,有些屬于低電壓編程方式,而有些則是高電壓編程方式,用戶可從芯片上的型號和讀取芯片內(nèi)的簽名字節(jié)獲得該信息。編程接口可接收高電壓( +12V)或低電壓( Vcc)的允許編程信號。此外,加密位只能通過整片擦除的方法清除。當加密位 LB1 被編程時,在復位期間,EA 端的邏輯電平被采樣并鎖存,如果單片機上電后 一直沒有復位,則鎖存起的初始值是一個隨機數(shù),且這個隨機數(shù)會一直保存到真正復位為止。退出掉電模式的唯一方法是硬件復位,復位后將重新定義全部特殊功能寄存器,但不改變 RAM 中的內(nèi)容,在 Vcc 恢復到正常工作電平前,復位應無效,且必須保持一定時間以使振蕩器重啟動并穩(wěn)定工作。由硬件復位終止空閑狀態(tài)只需兩個機器周期有效復位信號,在此狀態(tài)下,片內(nèi)硬件禁止訪問內(nèi)部 RAM,但可以訪問端口引腳,當用復位終止空閑方式時,為避免可能對端口產(chǎn)生意外寫入,激活空閑模式的那條指令后一條指令不應是一條對端口或外部存儲器的寫入指令。此時,同時將片內(nèi) RAM 和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容凍結(jié)。由于外部時鐘信號是通過一個 2 分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的,所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求,但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應符合 產(chǎn)品技術條件的要求。采用外部時鐘的電路如圖10 右圖所示。 10F。對外接電容 C C2 雖 然沒有十分嚴格的要求,但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性,如果使用石英晶體,我們推薦電容使用 30pF177。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。然而,定時器 2 的標志位 TF2 在定時器溢出的那個機器周期的 S2P2 狀態(tài)置位,并在同一個機器周期內(nèi)查詢到該標志。定時器 2 的中斷是由T2CON 中的 TF2 和 EXF2 邏輯或產(chǎn)生的,當轉(zhuǎn)向中斷服務程序時,這些標志位不能被硬件清除,事實上,服務程序需確定是 TF2 或 EXF2 產(chǎn)生中斷,而由軟件清除中斷標志位。注意 為保留位,在 AT89C51 中 也是保留位。這些中斷源可通過分別 設置專用寄存器 IE 的置位或清 0 來控制每一個中斷的允許或禁止。UART AT89C52 的 UART 工作方式與 AT89C51 工作方式相同。時鐘輸出頻率取決于振蕩頻率和定時器 2 捕獲寄存器( RCAP2H, RCAP2L)的重新裝載值,公式如下: 輸出時鐘頻率 =振蕩器頻率 /{4*[65536(RCP2H,RCP2L)]} 在時鐘輸出方式下,定時器 2 的翻轉(zhuǎn)不會產(chǎn)生中斷,這個特性與作為波特率發(fā)生器使用時相仿。當時鐘振蕩頻率為 16MHz 時,輸出時鐘頻率范圍為 61Hz— 4MHz。 可編程時鐘輸出,定時器 2 可通過編程從 輸出一個占 空比為 50%的時鐘信號。然而,對 RCAP2 則可讀而不可寫,因為寫入操作將是重新裝載,寫入操作可能令寫和 /或重裝載出錯。需要注意的是,當定時器 2 工作于波特率器時,作為定時器運行( TR2=1)時,并不能訪問 TH2 和 TL2。但若 EXEN2 置位,且 T2EX 端產(chǎn)生由 1 至 0 的負跳變,則會使 EXF2 置位,此時并不能將( RCAP2H, RCAP2L)的內(nèi) 容重新裝入 TH2 和 TL2 中。 定時器 2 作為波特率發(fā)生器使用時 T2CON 中的 RCLK 或 TCLK=1 時,波特率工作方式才有效。定時器 2 作為波特率發(fā)生器時,與作為定時器的操作是不同的,通常作為定時器時,在每個機器周期( 1/12 振蕩頻率)寄存器的值加 1,而作為波特率發(fā)生器使用時,在每個狀態(tài)時間( 1/2 振蕩頻率)寄存 器的值加 1。波特率發(fā)生器的方式與自動重裝載方式相仿, 在此方式下, TH2 翻轉(zhuǎn)使定時 15 器 2 的寄存器用 RCAP2H 和 RCAP2L 中的 16位數(shù)值重新裝載,該數(shù)值由軟件設置。如果定時 /計數(shù)器 2 作為發(fā)送器或接收器,其發(fā)送和接收的波特率可以是不同的,定時器 1 用于其它功能。當定時 /計數(shù)器 2 向上溢出或向下溢出時,置位 EXF2 位。 T2EX 引腳為邏輯“ 1”時,定時器向上計數(shù),當計數(shù) 0FFFFH 向上溢出時,置位 TF2,同時把 16 位計數(shù)寄存器 RCAP2H 和 RCAP2L 重裝載到 TH2 和 TL2 中。定時器 2 的中斷入口地址是: 002BH —— 0032H 。若 EXEN2=1,定時器 2 的 16 位重裝載由溢出或外部輸入端 T2EX 從 1 至0 的下降沿觸發(fā)。復位時, DCEN 位置“ 0”,定時器 2 默認設置為向上計數(shù)。另外, T2EX 引腳信號的跳變使得 T2CON 中的 EXF2 置位,與 TF2 相仿, EXF2 也會激活中斷。如果EXEN2=0,定 時器 2 是一個 16 位定時器或計數(shù)器,計數(shù)溢出時,對 T2CON 的溢出標志TF2 置位,同時激活中斷。為確保采樣的正確性,要求輸入的電平在變化前至少保持一個完整周期的時間,以保證輸入信號至少被采樣一次。若在第一個機器周期中采到的值為 1,而在下一個機器周期中采到的值為 0,則在緊跟著的下一個周期的 S3P1 期間寄存器加 1。定時器 2 由兩個 8 位寄存器 TH2 和 TL2 組成,在定時器工作方式中,每個機器周期 TL2 寄存器的值加 1,由于一個機器周期由 12 個振蕩時鐘構(gòu)成,因此,計數(shù)速率為振蕩頻率的 1/12。它既可當定時器使用,也可作為外部事件計數(shù)器使用,其工作方式由特殊功能寄存器 T2CON(如表 3)的 C/T2 位選擇。 定時器 0和定時器 1, AT89C52的定時器 0和定時器 1 的工作方式與 AT89C51 相同。 MOV 0A0H, data,間接尋址指令訪問高 128 字節(jié) RAM,例如,下面的間接尋址指令中, R0 的內(nèi)容為 0A0H,則訪問數(shù)據(jù)字節(jié)地址為 0A0H,而不是 P2 口( 0A0H)。如果指 令是直接尋址方式則為訪問特殊功能寄存器。 數(shù)據(jù)存儲器 AT89C52 有 256 個字節(jié)的內(nèi)部 RAM, 80HFFH 高 128 個字節(jié)與特殊功能寄存器,( SFR)地址是重疊的,也就是高 128 字節(jié)的 RAM 和特殊功能寄存器的地址是相同的,但物理上它們是分開的。 AT89C52 除了與 AT89C51 所有的定時 /計數(shù)器 0 和定時/計數(shù)器 1 外,還增加了一個定時 /計數(shù)器 2。對沒有定義的單元讀寫將是無效的,讀出的數(shù)值將不確定,而寫入的數(shù)據(jù)也將丟失。 特殊功能寄存器,在 AT89C52 片內(nèi)存儲器中, 80HFFH 共 128 個單元為特殊功能寄存器( SFE), SFR 的地址空間映象如表 2 所示。 XTAL1,振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)
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