【正文】 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頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上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（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它。：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。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)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 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)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 Automation . 原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。論文中的不足之處敬請老師批評指正。論文采用單片機技術(shù)，使單片機能根據(jù)設(shè)定的步數(shù)，實現(xiàn)步進(jìn)電機的自動調(diào)速控制，并同過數(shù)碼管顯示步進(jìn)電機的運行步數(shù)，完成對控制系統(tǒng)的硬件電路和應(yīng)用軟件設(shè)計。軟件是根據(jù)控制系統(tǒng)的要求設(shè)計的，包括主程序的設(shè)計、T0中斷程序設(shè)計、鍵盤顯示程序設(shè)計、調(diào)速程序設(shè)計等程序的設(shè)計。系統(tǒng)以AT89C51單片機為控制核心，并設(shè)計相應(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)電機的驅(qū)動電路等。根據(jù)課題要求查閱資料，然后在老師的指導(dǎo)下，有針對性地學(xué)習(xí)相關(guān)知識，對資料進(jìn)行消化和吸收。將所學(xué)的理論知識應(yīng)用到實踐中，在系統(tǒng)的設(shè)計中做了如下的工作。第五章 結(jié)束語經(jīng)過幾個月的努力，終于完成了基于AT89C51單片機的步進(jìn)電機控制系統(tǒng)軟硬件的研究和設(shè)計。編寫出詳細(xì)的C語言程序，并用Proteus軟件進(jìn)行程序的調(diào)試。由于步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)速正比于脈沖頻率，所以調(diào)速時只需把每個速度對應(yīng)數(shù)組中的定時初值取出來，作為定時器T0的計數(shù)初值，這樣就可以讓單片機輸出不同的頻率，從而改變轉(zhuǎn)速。/18176。由于所選的步進(jìn)電機的步距角為18176。通過控制脈沖個數(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)電機的速度與脈沖頻率成正比關(guān)系，通過控制脈沖頻率就可以控制步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動的速度。 調(diào)速程序設(shè)計 20BY步進(jìn)電機參數(shù) 20 BY步進(jìn)電機參數(shù)工作電壓步距角工作力矩最大靜電流空載啟動頻率空載運行頻率18176。通過查詢P1口的狀態(tài)就可以確定哪個按鍵按下，確定按鍵按下后再進(jìn)行相應(yīng)的功能處理即可。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。 鍵盤程序設(shè)計鍵盤的控制方式一般有程控掃描法、定時掃描法和中斷掃描法，本程序采用程序掃描法編程。本程序?qū)⒉綌?shù)存放在一個一維數(shù)組dispbuf[]中，將其作為顯示緩沖區(qū)，個位在前，千位在后。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。 當(dāng)串行口工作在方式0時，串行移位脈沖CLOCK從TXD引腳輸出，頻率是系統(tǒng)時鐘頻率fosc的12分頻（在“6時鐘/機器周期”模式下，移位脈沖頻率是時鐘頻率fosc的6分頻）；而8位的串行數(shù)據(jù)從RXD引腳輸出。 由于設(shè)計中用一塊單片機進(jìn)行控制，資源有限，故使用串行接法。 顯示程序設(shè)計單片機與顯示電路的接法一般有如下兩種方法：（1）串行接法：設(shè)計中要顯示4位數(shù)字，用74LS164作為顯示驅(qū)動，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)時容易控制。只要剩余的步數(shù)是大于100，單片機產(chǎn)生的脈沖信號的頻率就會不斷的變大，直到脈沖頻率為設(shè)定的最大值，步進(jìn)電機就會以恒速運行?！?6】。T0中斷程序的主要功能是能根據(jù)設(shè)定的步數(shù)產(chǎn)生一個頻率可調(diào)的脈沖信號，從而控制步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)速，并將調(diào)速范圍控制在25～99 r/min。在圖中簡單的反映出了整個控制系統(tǒng)的主程序工作流程。判斷是否已經(jīng)走完所設(shè)定的步數(shù)，若步數(shù)為0，則單片機停止產(chǎn)生脈沖信號，讓步進(jìn)電機停止轉(zhuǎn)動，即T0停止計數(shù)。根據(jù)輸入的步數(shù)判斷是否需要進(jìn)行調(diào)速，使控制系統(tǒng)以最短的時間走完所規(guī)定的步數(shù)。T0的中斷服務(wù)程序主要用于根據(jù)步數(shù)，產(chǎn)生一個頻率可以改變的脈沖信號，調(diào)節(jié)步進(jìn)電機的加減速過程。單片機讀取開關(guān)狀態(tài)標(biāo)志，判斷是否啟動系統(tǒng)。按鍵功能包括數(shù)字按鍵，啟動按鍵，停止按鍵，正轉(zhuǎn)按鍵，反轉(zhuǎn)按鍵、復(fù)位按鍵等功能按鍵。（2）鍵盤掃描及按鍵處理。系統(tǒng)初始化包括定時器T0初始化，步進(jìn)電機工作狀態(tài)的初始化。 所示。當(dāng)輸入的步數(shù)大于100時，步進(jìn)電機從最低速度25 r/min開始加速運行，當(dāng)加速到99 r/min時步數(shù)仍大于100時，步進(jìn)電機以設(shè)定的最大速度99 r/min恒速運行，當(dāng)步數(shù)小于100時，步進(jìn)電機開始減速，減速到25 r/min時，步進(jìn)電機以設(shè)定的最低轉(zhuǎn)速25 r/min走完所規(guī)定的步數(shù)。其具體功能如下：按正轉(zhuǎn)按鍵時，步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)；按反轉(zhuǎn)按鍵時，步進(jìn)電機反轉(zhuǎn)；按停止按鍵時，步進(jìn)電機步進(jìn)電機停止運行；通過鍵盤可輸入所需要運行的步數(shù)，輸入的步數(shù)的范圍為0—9999步，當(dāng)輸入?yún)?shù)完畢后，按啟動按鍵步進(jìn)電機開始運行，同時數(shù)碼管顯示所需要運行的步數(shù)并通過LED顯示步進(jìn)電機的運行狀態(tài)。本系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括主程序，定時器T0啟動程序，調(diào)速程序，鍵盤顯示程序，停止判斷程序。軟件抗干擾是計算機應(yīng)用系統(tǒng)提高可行性的有力措施。規(guī)范化的程序便于交流、借鑒，也為今后的軟件模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化打下基礎(chǔ)。各個功能程序運行狀態(tài)、運行結(jié)果以及運行要求都設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志以便查詢，程序的轉(zhuǎn)移、運行、控制都可通過狀態(tài)標(biāo)志條件來控制。（3）程序存儲區(qū)、數(shù)據(jù)存儲區(qū)規(guī)格合理，既能節(jié)約內(nèi)存容量，又操作方便。（2）各功能程序?qū)崿F(xiàn)模塊化，子程序化。第四章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件系統(tǒng)設(shè)計原則系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè)計的，應(yīng)可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。 本章小結(jié)本章首先介紹了硬件系統(tǒng)設(shè)計原則和控制系統(tǒng)總體設(shè)計，其次對主要元器件進(jìn)行了選擇和介紹。步進(jìn)電機的加減速控制，可以提高步進(jìn)電機的響應(yīng)速度、平穩(wěn)性和定位精度等性能，從而決定了步進(jìn)電機控制系統(tǒng)的綜合性能。 控制系統(tǒng)整體電路設(shè)計將各接口電路有機結(jié)合起來形成一個完整的電路，電路圖如附錄C所示。手動復(fù)位：當(dāng)按下手動復(fù)位按鈕時，電容C通過R2放電，當(dāng)電容C放電結(jié)束后，RST引腳電位由RR1分壓比決定，由于R2R1，因此RST引腳為高電平，CPU進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)VCC=0時，VCC端與地等電位，電容C通過VD迅速放電。在電容充電過程中，RST引腳的電位逐漸下降，當(dāng)RST引腳的電位小于某一特定值后，CPU就會脫離復(fù)位狀態(tài)，只要電容C的容量足夠大，就能保證RST引腳高電平時間大于24個振蕩周期，使CPU可靠復(fù)位。該電路具有手動復(fù)位和上電復(fù)位的功能。 數(shù)碼管顯示電路是通過串行口方式0擴展單片機的輸出口，在“串入并出”芯片74LS164的配合下，單片機RXD引腳接74LS164串行數(shù)據(jù)輸入端，TXD引腳接74LS164移位脈沖輸入端CLK，【14】。 （2）并行接法：使用并行接法時要對每個數(shù)碼管用I/O口單獨輸入數(shù)據(jù)，占用資源較多。為了提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，本文采用硬件設(shè)計環(huán)形脈沖分配器。對于不同類型的步進(jìn)電機及不同的勵磁方式，只需改變存儲的狀態(tài)表，硬件不需要做任何的變化?？赡嬗嫈?shù)器的輸出作為EPROM的地址輸入端，計數(shù)器的一個計數(shù)狀態(tài)就對應(yīng)步進(jìn)電機的一個勵磁狀態(tài)，控制計數(shù)脈沖CP就可以控制步進(jìn)電機的運行，加減計數(shù)控制端可以控制步進(jìn)電機正反轉(zhuǎn)。接收來自控制器的CP脈沖和方向電平是環(huán)形脈沖分配器的最基本功能。因此，步進(jìn)電機轉(zhuǎn)速的高或低、加速或減速、啟動或停止都完全取決于CP脈沖的有無和頻率。 74LS191功能表輸入工作模式置數(shù) 使能 加減 時鐘 H L L H L H L X X XH H X X加計數(shù)減計數(shù)預(yù)置保持 控制系統(tǒng)接口電路的設(shè)計 環(huán)形脈沖分配器設(shè)計環(huán)形脈沖分配器是用來接收單片機的CP脈沖，并根據(jù)步進(jìn)電機的勵磁狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的狀態(tài)順序輸出各相繞組的導(dǎo)通或截止信號。74LS191是單時鐘方式的可逆計數(shù)器，計數(shù)器的輸出QA～QD接EPROM的低四位地址線，這樣可以選通EPROM的十六個地址（00H～0FH），將步進(jìn)電機的勵磁狀態(tài)從EPROM中輸出，控制繞組的導(dǎo)通和截止。 2716 管腳排列2716管腳定義如下：A0—A10：地址線，11位(對應(yīng)2K存儲單元)地址信號輸入引腳；O7—O0：8位雙向數(shù)據(jù)線，編程時作數(shù)據(jù)輸入線，讀出時作數(shù)據(jù)輸出線；：片選允許輸入端，低電平有效；：數(shù)據(jù)輸出允許控制信號引腳，低電平有效；Vpp：+25V電源，用于專用裝置上進(jìn)行寫操作； 2716工作方式引腳方式/PGNVppO7 — O0讀出低低+5V程序讀出未選中高X+5V高阻編程正脈沖高+25V程序?qū)懭氤绦蛐ｒ灥偷?25V程序讀出編程禁止低高+25V高阻 可逆計數(shù)器的選擇由于環(huán)形脈沖分配器不但需要接收脈沖信號CP，還需要接收方向電平，因此所選的計數(shù)器需要是一個可逆的計數(shù)器。Intel 2716是2K8的EPROM存儲器。 EPROM的選擇只讀存儲器(ROM)的特點是：其內(nèi)容是預(yù)先寫入的且一旦寫入，使用時就只能讀出不能改變，掉電時也不會丟失，ROM器件還具有結(jié)構(gòu)簡單、信息度高，價格低，非易失性和可靠性高等特點。（6） 具有6個中斷源，完全可以滿足一般設(shè)計的中斷系統(tǒng)擴展需要。（4） 可在0～24MHz的晶振頻率范圍內(nèi)可靠工作，加快了系統(tǒng)的工作速度，可用在某些高速實時處理控制系統(tǒng)中。其主要特點有：（1） CPU內(nèi)核完全和MCS51系列兼容，具有MCS51系列單片機的一切功能。在MCS51系列單片機系列內(nèi)核8051/80C51的基礎(chǔ)上，Intel公司、Philips公司、Siemens公司等很多大公司紛紛推出了名目繁多的派生芯片。 控制系統(tǒng)組成控制系統(tǒng)硬件電路主要由鍵盤顯示電路、工作狀態(tài)顯示電路、環(huán)形脈沖分配器、步進(jìn)電機驅(qū)動電路、51單片機、電源及復(fù)位六部分組成。驅(qū)動能力不足時，系統(tǒng)工作不可靠，解決的辦法是增加驅(qū)動能力，增設(shè)線驅(qū)動器或減少芯片功耗，降低總線負(fù)載。（4）可靠性及抗干擾性設(shè)計是硬件系統(tǒng)設(shè)計不可缺少的部分，它包括芯片、器件選擇，去耦濾波