【正文】 器 0 來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槎〞r(shí)器 0控制著脈沖信號(hào)的輸出，關(guān)閉定時(shí)器 0也就阻止了脈沖信號(hào)的輸出。若檢測(cè)到低電平，則說(shuō)明與該位對(duì)應(yīng)的按鍵按 下，從而轉(zhuǎn)到相應(yīng)的處理子程序段，完成相應(yīng)的操作，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能后返回。最后從臨時(shí)變量取出鍵值送實(shí)際鍵值參數(shù)，為鍵盤(pán)處理子程序做準(zhǔn)備。此時(shí)保存鍵值到臨時(shí)變量。 （ 2）讀鍵盤(pán)子程序流程圖 讀鍵盤(pán)子程序流程圖如圖 32所示： 開(kāi) 始讀 鍵 盤(pán)延 時(shí) 1 0 m s不 相 等相 等與 初 始 值比 較再 次 讀 鍵 盤(pán)保 存 鍵 值 到臨 時(shí) 變 量不 相 等相 等與 初 始 值比 較讀 鍵 盤(pán)不 相 等相 等與 臨 時(shí) 變量 比 較保 存 臨 時(shí) 變量 值退 出 圖 32讀鍵盤(pán)子程序流程圖 首先初始化實(shí)際鍵值參數(shù)為 0FH，然后掃描 P2口，與初始值比較，相等則說(shuō)明沒(méi)有鍵按下，不相等則軟件消抖，以便確認(rèn)是否真的有鍵按下。初始化完成后，步 進(jìn)電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)， T0、 T1定時(shí)器處于關(guān)閉狀態(tài)。定時(shí)器 1中斷服務(wù)程序用來(lái)完成數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示當(dāng)前轉(zhuǎn)速的任務(wù)。 在本設(shè)計(jì)中，主程序采用查詢方式掃描鍵盤(pán)端口，檢測(cè)按鍵動(dòng)作是否發(fā)生，若有按鍵動(dòng)作則處理鍵盤(pán)，根據(jù)按鍵值修改相應(yīng)參數(shù)值，實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)的實(shí)時(shí)處理功能。）以防強(qiáng)功率的干擾信號(hào)反串進(jìn)主控系統(tǒng)。 總之，只要按一定的順序改變 P0 口輸出的 脈沖 信號(hào)，從而改變步進(jìn)電動(dòng)機(jī)四端 通電的狀況，即可控制步進(jìn)電機(jī)依選定的方向步進(jìn)。 單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的接口電路圖 由于步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流較大，所以微型機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的連接都需要專門(mén)的接口及驅(qū)動(dòng)電路。 特點(diǎn)是將多個(gè) 7段 LED顯示器同名端的段選線復(fù)接在一起，只用一個(gè) 8位 I／ O控制各個(gè) LED顯示器的公共陰極輪流接地，逐一掃描點(diǎn)亮， 使每位 LED 顯示該位應(yīng)當(dāng)顯示的字符。 LED 靜態(tài)顯示方式： 所謂靜態(tài)顯示就是將 N位共陰極 LED 顯示器的陰極連在一起接地，每一位 LED 的 8 位段選線與一個(gè) 8 位并行口相連，當(dāng)顯示某一個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管就恒定地導(dǎo)通或截止。共陽(yáng)極接法是將 LED顯示器的所有陽(yáng)極并接后連到 +5 V 電源上，當(dāng)某一字段的陰極為 0時(shí)，對(duì)應(yīng)的字段就點(diǎn)亮， 如圖所示。 這7 段發(fā)光管分別稱為 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g，有的還帶有一個(gè)小數(shù)點(diǎn) dp， 7 段LED由此得名。譯碼器輸出與輸入代碼有唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。它將編碼時(shí)賦予代碼的含義“翻譯”過(guò)來(lái)。 因此是一個(gè)非常好的芯片！但是由于目前從節(jié)約成本的角度考慮， 此類(lèi)芯片已較少用， 大部份情況下都是用動(dòng)態(tài)掃描數(shù)碼管的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示。 2． 6 顯示快 74LS47 的功能 本設(shè)計(jì)采用 74LS47 作為七段數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)器。電源調(diào)整等電路中使用的達(dá)林頓管，可選用大功率。小功率普通達(dá)林頓晶體管。高增益放大等電路中。電源調(diào)整。 達(dá)林頓管廣泛應(yīng)用于音頻功率輸出。這等效于三極管的放大倍數(shù)是二者之積。 圖 達(dá)林頓管又稱復(fù)合管。當(dāng) 1，發(fā)光二極管不發(fā)光，因此光敏三極管截止， 從而使達(dá)林頓管導(dǎo)通， A相繞組通電。 (2) 在設(shè)計(jì)中為了抗干擾， 或避免一旦驅(qū)動(dòng)電路發(fā)生故障，造成功率放大器中的高電平信號(hào)進(jìn)入微型機(jī)而燒毀器件， 通常在驅(qū)動(dòng)器與微型機(jī)之間加一級(jí)光電隔離器。 最后光電耦合器作為開(kāi)關(guān)應(yīng)用時(shí)，具有耐用、可靠性高和速度快等優(yōu)點(diǎn)，響應(yīng)時(shí)間一般為數(shù) us 以內(nèi)，高速型光電耦合器的響應(yīng)時(shí)間有的甚至小于 10ns。并能承受 2022伏以上的高壓，因而被耦合的兩個(gè)部分可以自成系統(tǒng)．也不需要“ 共地 ” ，絕緣和隔離性都很好，能夠避免輸出端對(duì)輸入端可能產(chǎn)個(gè)的反饋和干擾。其結(jié)構(gòu)如圖 圖 光電耦合器機(jī)構(gòu)圖 光電耦合器由發(fā)光源和受光器兩部分組成，并封閉在同一不透明的管殼內(nèi)由絕緣的透明樹(shù)脂隔開(kāi)，發(fā)光源引出的管腳為輸入端，受光器引出的管腳為輸出端 . 光電隅合器的發(fā)光源常用砷化鎵紅外發(fā)光二極管，受光器常用光電三極管、光敏晶閘管和光敏集成電路等。將電信號(hào)送入光電耦合器輸入端的發(fā)光器件時(shí)，發(fā)光器件將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，光信號(hào)經(jīng)光接收器接收，并將共還原成電信號(hào)。其原理是在第一次檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一段延時(shí) 10ms的子程序后在確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如果保持閉合狀態(tài)電平則確認(rèn)為真正有鍵按下，從而消除了抖動(dòng)的影響。消除按鍵抖動(dòng)通常采用硬件、軟件兩種方法。并且，為了能直觀形象的表示按鍵閉合與否，還為每個(gè)按鍵相應(yīng)增加了發(fā)光二極管，按鍵斷開(kāi)時(shí)，發(fā)光二極管滅，當(dāng)有鍵閉合時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管變亮。通過(guò)對(duì)輸出電平的高低狀態(tài)的檢測(cè)，便可確認(rèn)按鍵按下與否。 一個(gè)電壓信號(hào)在機(jī)械觸點(diǎn)的斷開(kāi)、閉合過(guò)程中，都會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，一般為5— 10ms；兩次抖動(dòng)之間為穩(wěn)定的閉合狀態(tài)，時(shí)間由按鍵動(dòng)作所決定；第一次抖動(dòng)前和第二次抖動(dòng)后為斷開(kāi)狀態(tài)。鍵盤(pán)實(shí)質(zhì)是一組按鍵開(kāi)關(guān)的集合。 共陽(yáng)數(shù)碼管電路圖 本設(shè)計(jì)選用了數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì)，其段選的控制 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 DP按照數(shù)碼管的簡(jiǎn)介資料選用了 P 0 口作為其控制端口，其位選部分由于單片機(jī)的控制端口輸出的電壓不足以直接點(diǎn)亮數(shù)碼管，所以在單片機(jī)控制端口和數(shù)碼管的位選控制端口加入了三極管，其具體的電路連接如圖 212所示。 通 過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè) LED 數(shù)碼管的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在本設(shè)計(jì)當(dāng)中采用了數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描的方式進(jìn)行顯示，下面我們對(duì)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示作一詳細(xì)介紹。剩余的八個(gè)腳是段選信號(hào)輸入端，其對(duì)應(yīng)方式是 A1 BC D E F G DP3。但是控制液晶顯示器的時(shí)候占用的系統(tǒng)資源多，編程更復(fù)雜，最關(guān)鍵的是液晶顯示的成本是數(shù)碼管的幾十倍，所以考慮到應(yīng)用價(jià)值，最終還是確定選用數(shù)碼 管實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的顯示部分功能。 4)最大自起動(dòng)頻率 ：電機(jī) 在無(wú)載的狀態(tài)下可以做到瞬時(shí)的起動(dòng)而不失步的速度謂之最大自起動(dòng)頻率。 (2)脫出轉(zhuǎn)矩 ：又稱最大轉(zhuǎn)矩，為電機(jī)于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所能帶動(dòng)的最大負(fù)荷。 圖 210 轉(zhuǎn)矩特性曲線圖（圖 210）說(shuō)明 ： (1)激磁最大靜止轉(zhuǎn)矩 ：當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)脈沖速度等于 0 Hz時(shí)，曲線與 Y軸交接的點(diǎn)即稱為激磁最大靜止轉(zhuǎn)矩。 （ 8） 小型、高功率 ： 步進(jìn)電機(jī)體積小、扭力大，盡管于狹窄的空間內(nèi)，仍可順利做安裝，并提供高轉(zhuǎn)矩輸出。 （ 6） 中低速時(shí)具備高轉(zhuǎn)矩 ： 步進(jìn)電機(jī)在中低速時(shí)具有較大的轉(zhuǎn)矩，故能夠較同級(jí)伺服電機(jī)提供更大的扭力輸出。 （ 5） 開(kāi)回路控制、不必依賴傳感器定位 ： 步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，不需要速度感應(yīng)器（ ENCODER、轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)）及位置傳感器（ SENSOR），就能以輸入的脈波做速度及位置的控制。 （ 3） 具定位保持力 ： 步進(jìn)電機(jī)在停止?fàn)顟B(tài)下（無(wú)脈波信號(hào)輸入時(shí)），仍具有激磁保持力，故即使不依靠機(jī)械式的剎車(chē)，也能做到停止位置的保持。）以內(nèi)，且無(wú)累計(jì)誤差，故可達(dá)到高精度的定位控制。 3 分（177。（全步級(jí)） /176。 3 步進(jìn)電機(jī)的特征： （ 1） 高精度的定位 ： 步進(jìn)電機(jī)最大特征即是能夠簡(jiǎn)單的做到高精度的定位控制。用來(lái)感應(yīng)電勢(shì)和通過(guò)電流，是電路的主要部分。 轉(zhuǎn)動(dòng)部分：（轉(zhuǎn)子部分） 電樞鐵心：主磁路的主要部分及嵌放 電樞繞組，由硅鋼片迭壓而成。 電刷裝置：將直流電壓、電流引入或引出的裝置。 機(jī)座：由鑄鋼或厚鋼板焊成。作用是改善換向。作用是產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)。包括電樞鐵心，電樞繞組，換向器、軸和風(fēng)扇等。包括主磁極、換向極、機(jī)座、端蓋、軸承、電刷裝置等。靜止和旋轉(zhuǎn)部分之間有一定大小的間隙， 稱為氣隙。 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)：電機(jī)要實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量變換，電路和磁路之間必須有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)靜止不動(dòng)的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)，由機(jī)座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和 電刷 裝置等組成。（式中N=MC 為運(yùn)行拍數(shù)； M 為控制繞組相數(shù)； C 為狀態(tài)系數(shù) , 單三拍或雙三拍時(shí) C=1, 單六拍或雙六拍時(shí) C=2 為轉(zhuǎn)子齒數(shù)）。這樣 , 按照 A 一 B 一 C 一 A 順序通電次 , 可以使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng) 9176。 =13 3?9, 不為整數(shù) , 即此時(shí)轉(zhuǎn)子齒與B 相不對(duì)齊 , 只是 13 號(hào)齒靠近相的中心 , 且相差 3176?？芍?120176。利用電磁學(xué)的性質(zhì) , 在某相繞組通電時(shí) , 相應(yīng)的磁極產(chǎn)生磁場(chǎng) , 與轉(zhuǎn)子形成磁路如此時(shí)定子的小齒與轉(zhuǎn)子的小齒沒(méi)有對(duì)齊 , 則在磁場(chǎng)作用下 , 轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度 , 達(dá)到齒的對(duì)齊。的定子磁極上均勻分布了 5 個(gè)矩形小齒 , 沒(méi)有繞組的轉(zhuǎn)子圓周上也均勻的分布著 40個(gè)小齒（相鄰齒夾角為 9176。以三相電機(jī)為 例 , 其結(jié)構(gòu)原理見(jiàn)圖 1。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以其顯著的特點(diǎn)，在數(shù)字化制造時(shí)代發(fā)揮著重大的用途。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。 步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常轉(zhuǎn)動(dòng)，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)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。 步進(jìn)電機(jī)溫度過(guò)高首先會(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，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來(lái)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)外表溫度在攝氏 8090度完全正常。 ： 一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的 3%5%，且不積累。 電機(jī)的共振點(diǎn)： 步進(jìn)電機(jī)均有固定的共振區(qū)域，二、四相感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)的共振區(qū)一般在180250pps之間（步距角 ）或在 400pps 左右（步距角為 度），電機(jī)驅(qū)動(dòng)電 壓越高，電機(jī)電流越大，負(fù)載越輕，電機(jī)體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然，為使電機(jī)輸出電矩大，不失步和整個(gè)系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點(diǎn)均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。電機(jī)一旦選定，電機(jī)的靜力矩確定，而動(dòng)態(tài)力矩卻不然，電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩取決于電機(jī)運(yùn)行時(shí)的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機(jī)輸出力矩越大，即電機(jī)的頻率特性越硬。 最大空載的運(yùn)行頻率： 電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。稱之為失步 失調(diào)角： 轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同，四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在 5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在 15%以內(nèi)。 （二） 步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)指標(biāo)及術(shù)語(yǔ)： 步距角精度： 步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差。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)。四拍運(yùn)行時(shí)步距角為 θ=360 度 /（ 50*4） = 度（俗稱整步），八拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360 度 /（ 50*8） =（俗稱半步）。 拍數(shù)：完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用 n 表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即ABBCCDDAAB，四相八拍運(yùn)行方式即 AABBBCCCDDDAA. 步距角：對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角位移用 θ 表示。 步進(jìn)電機(jī)概述 ： （一） 步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語(yǔ) 相數(shù)：產(chǎn)生不同對(duì) N、 S磁場(chǎng)的激磁線圈對(duì)數(shù)。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。轉(zhuǎn)子的極數(shù)和定子的極數(shù)相同，所以一般步距角比較大。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。由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能直接接收數(shù)字量的輸入，所以特別適合于微機(jī)控制。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。提供給 AT89C52芯片 、 步進(jìn)電機(jī)及其他外圍電路 。 因此在本次設(shè)計(jì)中用 AT89C52來(lái)作為該系統(tǒng)的核心處理芯片。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 此外， AT89C52 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 （ 7）芯片擦除 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持 ALE管腳處于低電平 10ms 來(lái)完成。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2 應(yīng)不接。 該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。阻值越小，能提供的上拉 能力也越強(qiáng)，但功耗也會(huì)隨之上升。 P2 口內(nèi)部存在上拉電阻，但因?yàn)槠溆米骶仃囨I盤(pán)，為了得到較高的可靠性，故將其也再加上外部上拉。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用 12MHz 時(shí)， C 選取 10uF， R 選擇 1000 歐。當(dāng)振蕩頻率為 12MHZ 時(shí)，典型值為C=10uF,R= . 圖 23上電復(fù)位電路 （ 4）人工復(fù)位 除上電自動(dòng)復(fù)位以外，常常需要人工復(fù)位，將一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)并聯(lián)于上電自動(dòng)復(fù)位電路，按一下開(kāi)關(guān)就 RST 端出現(xiàn)一段時(shí)間的高電平，即使器件復(fù)位。 10MHz 時(shí)間約為 1ms， 1MHz 時(shí) 約為 10ms，所以一般為了可靠地復(fù)位， RST在上電時(shí)應(yīng)保持 20ms以上的高電平。如圖，在加電瞬間，電容通過(guò)電阻充電，就在 RST 端出現(xiàn)一定時(shí)間的高電平，只要高電平時(shí)間足夠長(zhǎng)，就可以使 MCS51有效地復(fù)位。復(fù)位以后內(nèi)部寄存器的初始狀態(tài)為（ SP=07， P0、 P P P3為 0FFH外，其它寄存器都為 0。此時(shí) ALE、 /PSEN、 P0、 PP P3 口都輸出高電平。 MCS51 單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳 RST，它是施密特觸發(fā)輸入，當(dāng)振蕩器起振后，該引腳上出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期（即 24個(gè)時(shí)鐘周期）以上的高電平。只有當(dāng) RST由高電平變低電平以后， MCS51才從 0000H 地址開(kāi)始執(zhí)行程序。 MCS51的復(fù)位輸入引腳 RST為 MCS51提供了初始化的手段，可以使程序從指定處開(kāi)始執(zhí)行，在 MCS51的時(shí)鐘電路工作后，只要 RST 引腳上出現(xiàn)超過(guò)兩個(gè)機(jī)器 周期以上的高電平時(shí)，即可產(chǎn)生復(fù)位的操作。 10PF。對(duì)外接電容 C1， C2 雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求， 但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低，振蕩器工作的穩(wěn)定性，起振得難易程度及溫度穩(wěn)定性，