【正文】 D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)。高電平表示有效，低電平則無(wú)效。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。 (3)1602LCD 的指令說(shuō)明 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11條控制指令，如表 所示： 表 控制命令表 序號(hào) 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開(kāi) /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAM 或DDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 33 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 32 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源。顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置； ○12寫指令 0CH：顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置。 1602 字符型 LCD 簡(jiǎn)介 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō)，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD 上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。 (2)字符的顯示 用 LCD 顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由 6 8 或 8 8點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為 “ 1”，其它的為 “ 0” ，為 “ 1”的點(diǎn)亮，為 “ 0” 的不亮。例如屏的第一行的亮暗由 RAM 區(qū)的 000H—— 00FH 的 16 字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（ 000H） =FFH 時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為8 個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（ 3FFH） =FFH 時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（ 000H） =FFH，（ 001H） =00H，（ 002H） =00H， ?? （ 00EH） =00H，（ 00FH） =00H 時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由 8 段亮線和 8 條暗線組成的虛線。如果根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式來(lái)分，可以分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)（ Static）、單純矩陣驅(qū)動(dòng)（ Simple Matrix）和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)（ Active Matrix）三種。 (2)液晶顯示器的分類 液晶顯示的分類方法有很多種，通?？砂雌滹@示方式分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。 液晶顯示簡(jiǎn)介 (1)液晶顯示原理 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。 (3)體積小、重量輕 液晶顯示器通過(guò)顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。因此，液晶顯示器畫(huà)質(zhì)高且不會(huì)閃爍。當(dāng)接低電平時(shí) ,復(fù)位后直接從外部ROM 的 0000H 開(kāi)始執(zhí)行。 由圖并結(jié)合 電容電壓不能突變 的性質(zhì) ,可以知道 ,當(dāng)系統(tǒng)一上電 ,RST 腳將會(huì)出現(xiàn)高電平 ,并且 ,這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的 RC 值來(lái)決定 .典型的 51 單片機(jī)當(dāng) RST 腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位 ,所以 ,適當(dāng)組合 RC 的取值就可以保證可靠的復(fù)位。單片機(jī)的時(shí)鐘電路有一個(gè) 12M 的晶振和兩個(gè) 30P 的小電容組成，它們決定了單片機(jī)的工作時(shí)間精度為 1 微秒。單片機(jī)的最小化系統(tǒng)是單片機(jī)能正常工作所必須的外圍元件 , 最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括 :單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。在閑置模式下，CPU 停止工作。在芯片擦操作中， 26 代碼陣列全被寫“ 1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 [14] 振蕩器特性 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。 1 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1 時(shí)，/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 1 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 RST：復(fù)位輸入。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高； P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流； P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流； P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 [15] 主要特性 與 MCS51 兼容； 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器； 壽命：1000 寫 /擦循環(huán)； 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年； 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz；三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定； 32 可編程 I/O 線 128*8 位內(nèi)部 RAM；兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； 5 個(gè)中斷源； 1可編程串行通道； 1低功耗的閑置和掉電模式； 1片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。 [16] 系統(tǒng)核心 —— AT89C51 單片機(jī) AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電LCD 按鍵 電源 1 單片機(jī) 電源 2 電機(jī)驅(qū) 動(dòng)電路 復(fù)位電路 步進(jìn)電機(jī) 23 壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。系統(tǒng)中采用并行控制，用單片機(jī)接口線直接去控制步進(jìn)電機(jī)各相驅(qū)動(dòng)電路。 系統(tǒng)功能 運(yùn)行模式有單步、連續(xù)和預(yù)置步數(shù)三種； 可以預(yù)置轉(zhuǎn)向或者在運(yùn)行時(shí)改變轉(zhuǎn)向； LCD 顯示運(yùn)行速度； 兩個(gè) LED 分別指示電機(jī)轉(zhuǎn)向和運(yùn)行方式； 各種操作共有六個(gè)按鍵來(lái)輸入，操作方便； 設(shè)有強(qiáng)制復(fù)位鍵，當(dāng)受到嚴(yán)重干擾，致使 WTD 也失效后，可以通過(guò)強(qiáng)制復(fù)位鍵進(jìn)行手動(dòng)強(qiáng)行復(fù)位； 整個(gè)系統(tǒng)為 +5V 低電壓供電。鍵盤電路掃描輸出線與顯示部分的掃描線采用單片機(jī)的同一組端口，大大節(jié)約硬件資源 :單片機(jī)控制的運(yùn)行方式、模式和速度方面的控制基本涵蓋步進(jìn)電機(jī)的普通應(yīng)用 。要能實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī) 的正反轉(zhuǎn)、變速以及控制顯示功能； 適應(yīng)性強(qiáng)，一般情況下只需改變軟件就可以適應(yīng)新的要求； 電機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)指示要一目了然，使操作方便； 系統(tǒng)抗干擾和可靠性要高。一個(gè)利用單片機(jī)來(lái)構(gòu)成的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是十分明顯的。且適應(yīng)能力強(qiáng)，能夠在不改變硬件電路的情況下，只需對(duì)軟件進(jìn)行必要的修改就可以適應(yīng)不同的步進(jìn)電機(jī)和控制要求。 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)通常采用模塊化結(jié)構(gòu)，軟件系統(tǒng)總體框架一般包括三部分 :主程序、中斷服務(wù)子程序以及其他相應(yīng)的輔助子程序(包括正轉(zhuǎn)子程序 、反轉(zhuǎn)子程序、鍵盤子程序、 LED 顯示子程序以及延時(shí)子程序 ). 本系統(tǒng)特點(diǎn)與功能 本系統(tǒng)特點(diǎn) 通過(guò)對(duì)其它步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的分析，結(jié)合設(shè)計(jì)目的，本論文的控制系統(tǒng)采用基于單片機(jī)的控制方案。環(huán)形分配器其功能由單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，采用軟件編程的辦法實(shí)現(xiàn)脈沖的分配 . 驅(qū)動(dòng)電路按照控制要求有多種選擇，在本論文的第一章就介紹了幾種常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)電路。以其中的幾個(gè)口控制驅(qū)動(dòng)電路，由于步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)，電機(jī)繞組內(nèi)的電流值一般都能達(dá)到數(shù)安培，而控制電機(jī)繞組內(nèi)電流變化的控制信號(hào)一般都是由邏輯電路產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)，電壓一般比較低，為了防止單片機(jī)或控制信號(hào)等受到后級(jí)模擬電路的干擾，通常在驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)時(shí)都要設(shè)計(jì)電壓隔離接口，以便把數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)隔離開(kāi) .所以將光電隔離電路接在驅(qū)動(dòng)電路和單片機(jī)出口之間。AACCCBBBA 一反轉(zhuǎn)。ACCBAB 一反轉(zhuǎn)。}ACB 一反轉(zhuǎn)。以三相步進(jìn)電機(jī)為例，電流脈沖的施加共有 3 種方式。通過(guò)軟件的控制，單片機(jī)按順序給繞組施加有序的脈沖電流，就可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字一角度的轉(zhuǎn)換。用軟件代替環(huán)形分配器，達(dá)到了對(duì)步進(jìn)電機(jī)的最佳控制。步進(jìn)電機(jī)控制 (包括控制脈沖的產(chǎn)生和分配 )使用軟件方法，即用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，這樣既簡(jiǎn)化了電路，也降低了成本。使用單片機(jī)以軟件方式驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，不但可以通過(guò)編程方法，在一定范圍內(nèi)自由設(shè)定單片機(jī)系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)電路 步進(jìn)電機(jī) 機(jī)械裝置 外圍電路 19 步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、往返轉(zhuǎn)動(dòng)的角度以及轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)等，而且還可以方便靈活地控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，以滿足不同用戶的要求?，F(xiàn)在，脈沖分配器已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、芯片化，市場(chǎng)上可以買到。 采用單片機(jī)作為控制核心的控制系統(tǒng)如圖 32 所示。 步進(jìn)電機(jī)是數(shù)控式電機(jī)，其最大特點(diǎn)是通過(guò)輸入脈沖信號(hào)來(lái)進(jìn)行控制，即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號(hào)頻率決定。在本論文第一章，已經(jīng)對(duì)此作了介紹。因此典型的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)主要由三部分組成 :步進(jìn)控制器、驅(qū)動(dòng)器 (把控制器輸出的脈沖加以放大，來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī) )、步進(jìn)電機(jī)。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)部件 運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件 機(jī)械裝置 18 步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號(hào)的頻率成正比，控制步進(jìn)脈沖 信號(hào)的頻率，可以對(duì)電機(jī)精確調(diào)速 。同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。如圖 31 所示 : 圖 31 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)組成 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 在步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件為步進(jìn)電機(jī)。 運(yùn)動(dòng)控制是一門有關(guān)如何對(duì)物體位置和速度進(jìn)行控制的技術(shù)。 [13] 17 第 3 章 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)概述 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)是一個(gè)有機(jī)的完整的整體，由運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和操作控制系統(tǒng)組成。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小。依次類推， A、 B、 C、 D 四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會(huì)沿著 A、 B、 C、 D 方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 當(dāng)開(kāi)關(guān) SC 接通電源， SB、 SA、 SD 斷開(kāi)時(shí)，由于 C 相繞組的磁力線和 4 號(hào)齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)， 4 號(hào)齒和 C 相繞組的磁極對(duì)齊。由于本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)目的更注重整個(gè)系統(tǒng)的有機(jī) 結(jié)合，所以只采用反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)最初是作為一種低速驅(qū)動(dòng)用的交流同步機(jī)設(shè)計(jì)的，后來(lái)發(fā)現(xiàn) 如果各相繞組通以脈沖電流，這種電動(dòng)機(jī)也能做步進(jìn)增量運(yùn)動(dòng)。混合式與傳統(tǒng)的反應(yīng)式相比，結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點(diǎn)，而定子激磁只需提供變化的磁場(chǎng)而不必提供磁材料工作點(diǎn)的耗能，因此該電機(jī)效率高，電流小，發(fā)熱低。它輸出轉(zhuǎn)矩大，動(dòng)態(tài)性能好，消耗功率小 (相比反應(yīng)式 )，但啟動(dòng)運(yùn)行頻率較低，還需要正負(fù)脈沖供電。 永磁式步進(jìn)電機(jī) 永磁式步進(jìn)電機(jī) (簡(jiǎn)稱 PM)永磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是用永磁材料制成的，轉(zhuǎn)子本身就是一個(gè)磁源。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，步距角可以做得很小，但動(dòng)態(tài)性能較差。目浙江 [業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文前使用最為廣泛的為反應(yīng)式和混合式步進(jìn)電機(jī)。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)電磁式步進(jìn)電機(jī)可分為反應(yīng)式 (VR)、永磁式 (PM)和混合式 (HB)三大類 。同時(shí)用一臺(tái)控制器控制幾臺(tái)步進(jìn)電機(jī)可使它們完全同步運(yùn)行； 步進(jìn)電機(jī)帶慣性負(fù)載的能力較差； 由于存在失步和共振，因此步進(jìn)電機(jī)的加減速方法根據(jù)利用 14 狀態(tài)的不同而復(fù)雜化； 不能直接使用普通的交直流電源驅(qū)動(dòng)。 [11] 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn) 步進(jìn)電機(jī)具有自身的特點(diǎn)，歸納起來(lái)有 : 可以用數(shù)字信號(hào)直接進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制，整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單廉價(jià)； 位移與輸入脈沖信號(hào)數(shù)相對(duì)應(yīng)，步距誤差不長(zhǎng)期積累， 無(wú)刷，電機(jī)本體部件少，可靠性高； 易于啟動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)及變速，響應(yīng)性也好； 停止時(shí)，可有自鎖能力； 步距角選擇范圍大，可在幾