【正文】 Δ調(diào)制型、電容陣列逐次比較型及壓頻變換型等幾種，本書以逐次逼近型和積分型 A/D轉(zhuǎn)換器為例，來介紹 A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理及特點(diǎn)。 ADC的信號(hào)輸入端可以是傳感器（或信號(hào)變送器）輸出的模擬信號(hào)，輸出的則是數(shù)字信號(hào)，主要提供給微處理器進(jìn)行處理。 ? 控制步進(jìn)電機(jī)正、反轉(zhuǎn)工作的程序流程如圖 629所示。停止時(shí)，也應(yīng)該先逐漸降低轉(zhuǎn)速，最后再停止步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。為了提高步進(jìn)電機(jī)的控制精度，本例選擇四相八拍工作方式。 ? 1. 脈沖分配 ? 四相步進(jìn)電機(jī)的工作方式有四相四拍（步距角 ）和四相八拍（步距角 ）兩種。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 簡(jiǎn)單步進(jìn)電機(jī)控制程序 從圖 628可以看出， ELITEIII開發(fā)板上的電機(jī)接口為 6針接口，可接二相、三相、四相等步進(jìn)電機(jī)。 ELITEIII開發(fā)板采用單電壓斬波恒流控制芯片 ULN2021設(shè)計(jì)功率放大電路，如圖 628所示。要使平均電流大，就需要驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)盡量克服電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，因而不同的場(chǎng)合需要采取不同的的驅(qū)動(dòng)方式。 ? 2. 功率放大電路 ? 功率放大電路是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中最重要的組成部分。 ? 實(shí)際應(yīng)用中，脈沖信號(hào)的占空比一般設(shè)定為 ～ 。 ? 環(huán)形脈沖序列可由常規(guī)數(shù)字邏輯電路、可編程邏輯芯片等硬件電路產(chǎn)生，也可由單片機(jī)控制系統(tǒng)通過軟件編程產(chǎn)生。變頻信號(hào)源和環(huán)形分配器共同作用，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形脈沖序列，使步進(jìn)電機(jī)按一定的運(yùn)行方式運(yùn)轉(zhuǎn)；功率放大電路對(duì)脈沖信號(hào)的電流進(jìn)行放大。 ? 驅(qū)動(dòng)電路一般由變頻信號(hào)源、環(huán)形分配器、功率放大器等 3部分組成。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) ? 1．驅(qū)動(dòng)電路的組成 ? 步進(jìn)電機(jī)需要專門的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電路和步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體。 ? ⑥ 運(yùn)行矩頻特性。 ? ④ 最大空載起動(dòng)頻率。指電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)際步數(shù)不等于理論上的步數(shù)。 ?⑵ 步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)指標(biāo) ? ① 步距角精度。此力矩是衡量電機(jī)體積（幾何尺寸）的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)電源等無(wú)關(guān)。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? ⑤ 靜轉(zhuǎn)矩。 ? ④ 定位轉(zhuǎn)矩。/（ 50 4）=（俗稱整步），八拍運(yùn)行時(shí)步距角為 θ=360186。/（轉(zhuǎn)子齒數(shù) J 運(yùn)行拍數(shù)）。 ? ③ 步距角。完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù) (或指電機(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù) )，用 n表示。產(chǎn)生不同對(duì) N、 S磁場(chǎng)的激磁線圈對(duì)數(shù)，常用 m表示。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 4. 步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)參數(shù) 步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)包括靜態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)兩大類。 ? 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角可按下式計(jì)算： ? θb=360186。三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)還有另外兩種通電方式：雙三拍運(yùn)行方式和單、雙六拍運(yùn)行方式。的規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)。的規(guī)律步進(jìn)式轉(zhuǎn)動(dòng)起來。步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 626所示。每輸入一個(gè)電脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，即前進(jìn)一步。該磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得某對(duì)轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向一致。它的步距角小，出力大，動(dòng)態(tài)性能好，是目前性能最高的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，有時(shí)也被稱作永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 ? ③ 混合式步進(jìn)混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)，又分為兩相、三相和五相等幾種。 ? 2. 步進(jìn)電機(jī)的分類 ? 常見的步進(jìn)電機(jī)一般分為三種類型：永磁式（ PM）、反應(yīng)式（ VR）及混合式（ HB），各種類型步進(jìn)電機(jī)的主要特點(diǎn)為： ? ① 永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為 15度。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率則更低。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? ④ 步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但若高于一定速度就無(wú)法啟動(dòng)，并伴有嘯叫聲。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)，且頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。但一般來講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏 130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏 200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)在一般工作環(huán)境下完全可以正常運(yùn)行。步進(jìn)電機(jī)溫度過高會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步。一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的 35%，且不累積。本節(jié)詳細(xì)介紹了步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)、類型、原理及技術(shù)參數(shù)和 ELITEIII開發(fā)板上步進(jìn)電機(jī)的控制電路及軟件編程等內(nèi)容 。 步進(jìn)電機(jī)采用開環(huán)控制，避免了閉環(huán)控制的復(fù)雜性、減小了系統(tǒng)的成本，卻可以獲得接近閉環(huán)的良好控制性能。 ? 2. 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn) 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 步進(jìn)電機(jī)控制 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或轉(zhuǎn)速的精密執(zhí)行元件。點(diǎn)陣字模的提取軟件很多，且每種軟件都提供多種提取方式，實(shí)際使用時(shí)要根據(jù)硬件電路的設(shè)計(jì)選擇可行的字模提取方式。 ? 16 16點(diǎn)陣屏由 4片 8 8點(diǎn)陣模塊的根據(jù)同名行、列組合連接而成。圖中， 2片 74HC595（ U U5）采用級(jí)聯(lián)的方式構(gòu)成 16位并行輸出，鎖存單片機(jī)串行輸出的 16位列編碼數(shù)據(jù)，控制 4片 8 8點(diǎn)陣模塊組合而成的 16 16點(diǎn)陣屏的列線； 2片 74HC138采用級(jí)聯(lián)的方式，連接成 416譯碼器，輸出行掃描信號(hào)。因此，在使用多片 8 8點(diǎn)陣模塊設(shè)計(jì)大屏幕點(diǎn)陣顯示器時(shí)，一般使用74HC595等串行輸入 /并行輸出鎖存器以簡(jiǎn)化硬件電路的設(shè)計(jì)，如圖 624所示。在了解了 8 8點(diǎn)陣模塊和點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)的工作原理及軟件編程后，通過擴(kuò)展鎖存器和點(diǎn)陣模塊，可以設(shè)計(jì)成 16 16（及以上）的點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)。程序流程如圖 623所示。如此下去直到 8行全部掃描完，再?gòu)念^開始掃描。程序中，將其編碼定義為一個(gè)字符型數(shù)組： 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 根據(jù)硬件電路的工作原理可知， LED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)通過行掃描、列編碼的方式實(shí)現(xiàn)字符的顯示。 ? 4. 軟件實(shí)現(xiàn) ? 在上述點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)硬件電路的基礎(chǔ)上結(jié)合漢字取模軟件所得的字符點(diǎn)陣編碼，編寫適當(dāng)?shù)能浖涂梢钥刂泣c(diǎn)陣顯示屏顯示相應(yīng)的漢字或英文字符。其中，列編碼鎖存器（ U2）接收單片機(jī)輸出的字符點(diǎn)陣編碼，其輸出經(jīng) 220Ω限流電阻后控制點(diǎn)陣模塊的列線，顯示字符的點(diǎn)陣圖形；行掃描鎖存器（ U10）接收單片機(jī)輸出的行掃描信號(hào)，其輸出經(jīng) 8個(gè)晶體管組成的驅(qū)動(dòng)電路將電平反相、電流放大后驅(qū)動(dòng)點(diǎn)陣模塊的行線，以掃描的方式分行顯示點(diǎn)陣字符各列 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 的圖形，由于人眼的視覺殘留現(xiàn)象，當(dāng)掃描速度足夠快時(shí)，人們將會(huì)看到在點(diǎn)陣顯示屏上顯示一個(gè)完整的字符形狀；限流電阻負(fù)責(zé)保護(hù)點(diǎn)陣模塊的發(fā)光二極管，以免二極管兩端電壓過高、電流過大而燒壞發(fā)光二極管。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? ⑴ 信號(hào)鎖存與驅(qū)動(dòng)模塊 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 信號(hào)的鎖存與驅(qū)動(dòng)電路如圖 621所示。當(dāng)行線輸入高電平有效的行掃描信號(hào)時(shí)，每一行的列線編碼信號(hào)疊加在一起，就構(gòu)成了一個(gè)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣字符（列掃描的原理相同）。 ? 1. 點(diǎn)陣模塊 ? 目前市面上的 LED點(diǎn)陣顯示屏一般是將列輸入線接至內(nèi)部 LED的陰極，行輸入線接至內(nèi)部 LED的陽(yáng)極，當(dāng)陽(yáng)極（行線）輸入高電平，陰極（列線）輸入低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的 LED發(fā)光二極管點(diǎn)亮。 ? 8 8點(diǎn)陣顯示設(shè)計(jì) 所謂 LED點(diǎn)陣顯示，就是將多個(gè) LED發(fā)光二極管按行列順序排列組合起來。與傳統(tǒng)的顯示媒體相比較， LED顯示屏具有亮度高、動(dòng)態(tài)影像顯示效果好、故障低、能耗少、使用壽命長(zhǎng)、顯示內(nèi)容多樣、顯示方式豐富、性價(jià)比高等優(yōu)勢(shì)，成為新一代大屏幕顯示媒體的首選，已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。 ? 3. 簡(jiǎn)易電子鐘的軟件實(shí)現(xiàn) ?綜合圖 69和圖 615電路，可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易電子鐘。 ? 2. 簡(jiǎn)易電子鐘的硬件電路 ?本簡(jiǎn)易電子鐘的顯示電路和鍵盤輸入電路如圖6 615所示。 ? ② 定時(shí)掃描方式。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ?⑵ 矩陣鍵盤的工作方式 在單片機(jī)系統(tǒng)中，檢測(cè)鍵盤上有無(wú)按鍵被按下常采用 3種方式：查詢方式、定時(shí)掃描方式和中斷方式。 ? ② 按鍵識(shí)別。第二步，按鍵識(shí)別，判斷是哪一個(gè)鍵被按下。圖 615是ELITEIII開發(fā)板上矩陣鍵盤與單片機(jī)的接口電路，圖中，矩陣鍵盤的列線通過 74HC244接到單片機(jī)的 P0口（ 74HC244的片選信號(hào) RDkey由地址譯碼器 74HC138的/Y4提供）；行線分別接單片機(jī)的 、 描信號(hào)。因此，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，常采用矩陣式鍵盤。圖中， P1口的 8根線分成兩組，構(gòu)成 4行、 4列的矩陣鍵盤，可控制 16個(gè)按鍵。獨(dú)立式鍵盤與單片機(jī)的接口電路如圖 614所示 。 ? 獨(dú)立式鍵盤的按鍵獲取有中斷方式與查詢方式兩種。獨(dú)立式鍵盤的電路靈活、程序簡(jiǎn)單。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 2. 獨(dú)立式鍵盤與單片機(jī)的接口 ? 獨(dú)立式鍵盤的各鍵相互獨(dú)立、互不干擾，每個(gè)按鍵都單獨(dú)接在一根 I/O口線上。鍵盤的鍵位怎樣進(jìn)行編碼，是鍵盤工作過程中一個(gè)很重要的問題，常用的鍵盤編碼方式有兩種： ? ① 用連接鍵盤的 I/O口線的二進(jìn)制數(shù)組合進(jìn)行編碼。在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤通常包含多個(gè)按鍵，這些鍵一般都通過 I/O口線來進(jìn)行連接。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)抖動(dòng)波形變?yōu)楦唠娖胶?，由于與非門 1的另一個(gè)輸入端輸入的仍是低電平，所以輸出能保持高電平不變，將會(huì)使與非門 2保持低電平輸出不變，這樣就可以去除掉開關(guān)閉合產(chǎn)生的抖動(dòng)影響，使與非門 2的輸出端輸出穩(wěn)定不變的低電平；當(dāng)開關(guān)接到觸點(diǎn) 2后，由于兩個(gè)與非門的共同作用，同樣可以去除掉接觸瞬間抖動(dòng)的影響，使與非門 2能輸出穩(wěn)定不就的高電平。 ? 綜合圖 611(b)所示按鍵開關(guān)的波形和在圖 612所示的硬件去抖電路可知：當(dāng)開關(guān)接到觸點(diǎn) 1后，第一個(gè)抖動(dòng)波形的低電平到來時(shí)，與非門 1的一個(gè)輸入端輸入低電平，則輸出為高電平。實(shí)際應(yīng)用中，一般采用 RS觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路。 …… if(key0==0) //讀按鍵并檢測(cè)按鍵是否被按下 { …… }。消除按鍵抖動(dòng)的方法通常有兩種：硬件去抖和軟件去抖。在單片機(jī)系統(tǒng)中，如果對(duì)抖動(dòng)不作處理，必然會(huì)出現(xiàn)按一次鍵，系統(tǒng)會(huì)多次讀入同一個(gè)按鍵值的現(xiàn)象。抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵開關(guān)的機(jī)械特性決定，一般為 5～ 10ms。 //讀按鍵的值 if(a==0) //檢測(cè)按鍵是否被按下 { …… } 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? ⑵ 抖動(dòng)的消除 ? 通常按鍵開關(guān)都是機(jī)械式開關(guān)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，按鍵開關(guān)在閉合時(shí)并不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通，彈開時(shí)也不會(huì)馬上斷開。假定某按鍵接在單片機(jī)的 （如圖 611），則下列程序段可實(shí)現(xiàn)按鍵的讀取和檢測(cè)： ? 有時(shí)為了簡(jiǎn)化程序，也可直接通過一判斷語(yǔ)句完成按鍵的讀取與檢測(cè)： sbit key0 = P1^0。因此，系統(tǒng)可以通過讀 ，然后根據(jù) ：如果 ，則說明鍵沒有按下；如果輸入低電平，則表示按鍵已經(jīng)被按下。當(dāng)按鍵未被按下時(shí)，開關(guān)處于斷開狀態(tài)，輸出高電平；當(dāng)按下按鍵后，開關(guān)閉合，輸出低電平 。按鍵的結(jié)構(gòu)和產(chǎn)生的波形如圖 611所示。獨(dú)立式鍵盤的各鍵相互獨(dú)立、互不干擾，每個(gè)按鍵都單獨(dú)接在單片機(jī)的一根 I/O口線上；矩陣式鍵盤也稱為行列式鍵盤，由 I/O口線組成行、列式結(jié)構(gòu)，鍵位則設(shè)置在行、列線的交叉點(diǎn)上。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 鍵盤接口 鍵盤是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的輸入設(shè)備之一，能夠向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話功能，是人工干預(yù)單片機(jī)系統(tǒng)的主要手段。在 ELITEIII開發(fā)板中，有 6個(gè)共陽(yáng)極數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描顯示電路如圖 69所示。 P2=0x80。由于 LED具有的余輝特性及人眼的視覺殘留現(xiàn)象，盡管各位顯示器實(shí)際上是分時(shí)斷續(xù)地顯示的，但只要選取適當(dāng)?shù)膾呙桀l率，給人眼的感覺就會(huì)是連續(xù)穩(wěn)定的顯示，不會(huì)察覺有閃爍現(xiàn)象 。在動(dòng)態(tài)掃描顯示方式下，一組數(shù)碼管顯示器需要兩組信號(hào)來控制：一組是字段碼輸出口輸出的字形代碼，用來控制顯示的字符形狀；另一組是位輸出口輸出的控制信號(hào)，用于控制哪一位顯示器工作，也稱為位碼。它是把所有顯示器的 8個(gè)字段 a～ h的各同名端并聯(lián)在一起，并把它們接到字段碼 I/O輸出口上。靜態(tài)顯示常用在顯示器數(shù)目較少的系統(tǒng)中。此后，即使 CPU不再去訪問它，數(shù)碼管顯示的內(nèi)容也不會(huì)消失。靜態(tài)顯示就是數(shù)碼管的段線在一定時(shí)間內(nèi)輸入固定不變的字段碼，靜態(tài)的顯示同一個(gè)字符。也就是說，字符的字段碼可由設(shè)計(jì)者自行設(shè)計(jì)，不必拘泥于表 61和表 62。 第 6章 ELITEIII