【正文】 27 。在這次設(shè)計(jì)過程中，我感到自己綜合應(yīng)用能力有待進(jìn)一步加強(qiáng)。根據(jù)課程設(shè)計(jì)的要求和自己通過參考有關(guān)資料，寫好程序流程圖，在程序流程圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)芯片的功能寫出相應(yīng)的程序，達(dá)到能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的功能的目的。【結(jié)束語】這次課程設(shè)計(jì)根據(jù)課題要求，復(fù)習(xí)了所學(xué)的單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)容，通過查詢相關(guān)的資料，初步掌握了步進(jìn)電機(jī)控制的基本原理和步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動編程的方法，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。對工程技術(shù)人員來說，抓住系統(tǒng)的原理構(gòu)成、軟件設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)調(diào)試方法的要點(diǎn)是十分必要的。實(shí)驗(yàn)室調(diào)試工作完成以后，即可組裝成機(jī)器，移至現(xiàn)場進(jìn)行運(yùn)行和進(jìn)一步調(diào)試，并根據(jù)運(yùn)行及調(diào)試中的問題反復(fù)進(jìn)行修改。  以上3種方法調(diào)試完成以后，即可通過EPROM寫入器，將目標(biāo)代碼寫入EPROM中，并將其插至機(jī)器的相應(yīng)插座上，系統(tǒng)便可投入運(yùn)行。在進(jìn)行手工匯編時(shí)，要特別注意轉(zhuǎn)移指令、調(diào)用指令、查表指令。 ③手工匯編：這種方法是最原始，但又是一種最簡捷的調(diào)試方法，且不必增加調(diào)試設(shè)備。 (2）軟件調(diào)試 軟件調(diào)試根據(jù)開發(fā)的設(shè)備情況可以有以下方法： ① 交叉匯編：用IBM PC/XT機(jī)對MCS—51系列單片機(jī)程序進(jìn)行交叉匯編時(shí)，可借助IBM PC/XT機(jī)的行編輯和屏幕編輯功能，將源程序按規(guī)定的格式輸入到PC機(jī)，生成MCS—51 HEX目標(biāo)代碼和LIST文件。 ⑤ 用戶級I/O設(shè)備調(diào)試。一般先后寫入55H、AAH，再讀出比較，以此判斷是否正常。一般是由部分譯碼或全譯碼電路構(gòu)成，如是部分譯碼設(shè)計(jì)，則排除地址重疊故障。 ② 檢查ABUS/DBUS的分時(shí)復(fù)用功能的地址鎖存是否正常。 硬件電路調(diào)試的一般順序是： ① 檢查CPU的時(shí)鐘電路。通常的方法是，先編調(diào)試軟件，逐一檢查調(diào)試硬件電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。 ②仿真調(diào)試：暫時(shí)排除目標(biāo)板的CPU和EPROM，將樣機(jī)接上仿真機(jī)的40芯仿真插頭進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試各部分接口電路是否滿足設(shè)計(jì)要求。 ①脫機(jī)檢查：用萬能表或邏輯測試筆逐步按照邏輯圖檢查機(jī)中各器件的電源及各引腳的連接是否正確，檢查數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線是否有短路等故障。 4 單片機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試 (1)硬件調(diào)試 根據(jù)設(shè)計(jì)的原理電路做好實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，便進(jìn)入硬件調(diào)試階段。為此，可以采用模塊結(jié)構(gòu)，盡量將共用的程序編寫成子程序，如算術(shù)和邏輯運(yùn)算程序、A/D、D/A轉(zhuǎn)換程序、延時(shí)程序、PID運(yùn)算程序、數(shù)字濾波程序、標(biāo)度變換程序、報(bào)警程序等。為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，對于那些需要隨機(jī)間斷處理的任務(wù)，通常采用中斷系統(tǒng)來完成。所以一般都采用匯編語言編寫應(yīng)用軟件。 (3)應(yīng)用軟件的特點(diǎn) ①實(shí)時(shí)性：由于工業(yè)過程控制系統(tǒng)是實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，所以對應(yīng)用軟件的執(zhí)行速度都有一定的要求，即能夠在被控對象允許的時(shí)間間隔內(nèi)對系統(tǒng)進(jìn)行控制、計(jì)算和處理。一般來說，在系統(tǒng)可能的情況下，盡量采用軟件，因?yàn)檫@樣可以節(jié)省經(jīng)費(fèi)。在可靠性要求較高的場合，可以設(shè)計(jì)看門狗電路，也可以設(shè)計(jì)軟件陷阱，防止程序跑飛。是控制系統(tǒng)的核心程序，也稱之為MONITER監(jiān)控管理程序其作用類似PC機(jī)的DOS 系統(tǒng)。 3 單片機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)一般分2類，系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)。 ②MCS—51系列單片及負(fù)載：8031的外部擴(kuò)展功能是很強(qiáng)的，但是8031的P0口和P2口以及控制信號ALE的負(fù)載能力都是有限的，P0口能驅(qū)動8個LSTTL電路，P2口能驅(qū)動4個LSTTL電路。 (7)系統(tǒng)負(fù)載匹配 系統(tǒng)中各個器件之間的負(fù)載匹配問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。 (6)系統(tǒng)速度匹配 在不影響系統(tǒng)總功率的前提下，時(shí)鐘頻率選得低一些較好，這樣可降低系統(tǒng)對其他元器件工作速度的要求，從而降低成本和提高系統(tǒng)的可靠性。 (5)操作面板 操作面板是人機(jī)對話的紐帶，它根據(jù)具體情況，可大可小。因?yàn)镸CS—51系列單片機(jī)設(shè)有一個專用的布爾處理機(jī)，因而對于開關(guān)量的處理尤為方便。對于那些需要接收模擬量的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，則需要用D/A轉(zhuǎn)化，即把數(shù)字量變成模擬量后，再帶動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)被控對象的通道數(shù)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型進(jìn)行選擇。另外一個問題是A/D轉(zhuǎn)發(fā)器的選擇，設(shè)計(jì)時(shí)一定要根據(jù)被控對象的實(shí)際要求選擇A/D轉(zhuǎn)換器，在滿足系統(tǒng)要求的前提下，盡量選用位數(shù)比較低的A/D轉(zhuǎn)換器。對于那些參數(shù)比較多的分布式控制系統(tǒng)，可把模擬量先就地進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后再送到主機(jī)中處理。多數(shù)系統(tǒng)都采用共享A/D和S/H形式。 (2)模擬量輸入通道的擴(kuò)展 主要有以下2個問題：一個是數(shù)據(jù)采集通道的結(jié)構(gòu)形式，一般單片機(jī)控制系統(tǒng)都是多通道系統(tǒng)。 (1)存儲器擴(kuò)展 由于單片機(jī)有4種不同的存儲器，且程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器是分別編址的，所以單片機(jī)的存儲器容量與同樣位數(shù)的微型機(jī)相比擴(kuò)大了一倍多。就后一種而言，主要包括以下幾個方面的內(nèi)容。但在組成單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)，擴(kuò)展若干接口仍是設(shè)計(jì)者必不可少的任務(wù)。當(dāng)然，也可以用多級PID嵌套。例如串級PID就是人們經(jīng)常采用的控制方法之一。在PID控制算法中，以位置型和增量型2種PID為基礎(chǔ)，根據(jù)系統(tǒng)的要求，可對PID控制進(jìn)行必要的改進(jìn)。 (2) 數(shù)字化PID控制 由于被控對象是復(fù)雜的，因此并非所有的系統(tǒng)均可求出數(shù)學(xué)模型，有些即使可以求出來，但由于被控對象環(huán)境的影響，許多參數(shù)經(jīng)常變化，因此很難進(jìn)行直接數(shù)字控制。當(dāng)系統(tǒng)模型建立后，即可選定上述某一種算法，設(shè)計(jì)數(shù)字控制器，并求出差分方程。一般多用實(shí)驗(yàn)的方法測出系統(tǒng)的特性曲線，然后再由此曲線確定出其數(shù)學(xué)模型。 單片機(jī)控制系統(tǒng)中控制算法的選用一般有： (1) 直接數(shù)字控制 當(dāng)被控對象的數(shù)學(xué)模型能夠確定時(shí)，可采用直接數(shù)字控制。選擇輸入/輸出通道及外圍設(shè)備。選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是微型機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成部件之一。設(shè)計(jì)方法大致如下：根據(jù)系統(tǒng)的要求，首先確定出系統(tǒng)是采用開環(huán)系統(tǒng)還是閉環(huán)系統(tǒng)，或者是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。總體方案的好壞，直接影響整個控制系統(tǒng)的性能及實(shí)施細(xì)則。 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)的要求、控制方案的選擇，以及工藝參數(shù)的測量范圍等；選擇各參數(shù)檢測元件及變送器；建立數(shù)學(xué)模型及確定控制算法；選擇單片機(jī)，并決定是自行設(shè)計(jì)還是購買成套設(shè)備；系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)〔1〕，包括接口電路，邏輯電路及操作面板；系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，包括管理、監(jiān)控程序以及應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)，應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)包含有硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)兩部分〔2〕；系統(tǒng)的調(diào)試與試驗(yàn)。要進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先必須具有一定的硬件基礎(chǔ)知識；其次，需要具有一定的軟件設(shè)計(jì)能力，能夠根據(jù)系統(tǒng)的要求，靈活地設(shè)計(jì)出所需要的程序；第三，具有綜合運(yùn)用知識的能力。其中單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用是越來越普遍了。如CPU的運(yùn)算位數(shù)從4位、8位 ……到32位機(jī)的發(fā)展，運(yùn)算速度從8 MHz、32 MHz…… GHz。 關(guān)鍵詞：單片機(jī)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；系統(tǒng)調(diào)試 隨著材料科學(xué)、工藝技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，電路系統(tǒng)向著集成度極高的方向發(fā)展。值得注意的是，在系統(tǒng)的串行通信處理模塊中，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷是自動加工，或是手動加工，還是參數(shù)設(shè)置，分別對消息序列中的標(biāo)志位進(jìn)行置位，以保證主程序能夠正確實(shí)現(xiàn)各處理模塊的調(diào)用6. 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文單片機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，其核心技術(shù)是單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。為“0”則表示該消息是非法的消息，系統(tǒng)應(yīng)該忽略該消息。圖5 系統(tǒng)主程序流程圖為了能夠?qū)ο⒌暮戏ㄐ赃M(jìn)行判斷，我們?yōu)橄⒔M中的每個消息定義了對應(yīng)的合法性判斷標(biāo)識位。在系統(tǒng)的主程序中，初始化程序的功能是在系統(tǒng)復(fù)位后完成單片機(jī)各個特殊功能寄存器的設(shè)置、各數(shù)據(jù)區(qū)的初始化、外部硬件設(shè)備的設(shè)置等操作。6）數(shù)據(jù)總線和控制總線間形成板與板連接時(shí)，應(yīng)加總線驅(qū)動器。4）盡可能使用單片機(jī)的內(nèi)部程序存儲器和內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器而不使用外部總線連接這些器件。2）增加電壓監(jiān)測電路。　?、郾M量減小干擾造成的影響。對于系統(tǒng)中傳輸距離較長的線路通常選用屏蔽電纜來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分的連接，以達(dá)到抗干擾的目的。這種方法在實(shí)際中己經(jīng)取得明顯效果，但為了抑制電源浪涌電壓的沖擊，系統(tǒng)還必須在電源線之間及電源線對地之間分別裝壓敏電阻。傳導(dǎo)干擾通常由交流電源端引入系統(tǒng)內(nèi)部。TPL光耦隔離實(shí)現(xiàn)了光電開關(guān)、限位開關(guān)信號和控制器之間的電平轉(zhuǎn)換，并實(shí)現(xiàn)了兩個不同回路間的隔離，保證了控制器電路不受來自開關(guān)信號電路的干擾。系統(tǒng)共提供了12路的開關(guān)信號接口，限位開關(guān)信號處理如圖4所示。開關(guān)量的輸入干擾是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中客觀存在的問題?！　∮捎陂_關(guān)的機(jī)械式設(shè)計(jì)，觸點(diǎn)閉合或斷開時(shí)伴有機(jī)械抖動，會使輸出信號波形出現(xiàn)振蕩。這