【正文】 單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位元選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位元就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。只有詳細的了解了數(shù)碼管的管腳定義，以及段選位選情況，我們才能通過編程對其正常的顯示進行很好的控制?！」碴枖?shù)碼管簡介：　四位共陽數(shù)碼管管腳定義數(shù)碼管的管腳排列：從數(shù)碼管的正面觀看，左下角的那個腳為1腳，從1腳開始，按照逆時針方向排列依次是1腳到12腳，其中16為公共角，為位選信號輸入端?！〈谕ㄐ拍K　數(shù)碼管顯示電路設計 本設計的顯示部分可以用液晶顯示的方案可供選擇，液晶顯示和數(shù)碼管顯示的區(qū)別主要體現(xiàn)在以下幾個方面：數(shù)碼管顯示內容單一，而液晶顯示器顯示內容豐富，因為液晶一般都是七段八字的只能顯示單一的內容，而液晶顯示的內容就很豐富；數(shù)碼管還比液晶顯示耗電，而且使用液晶也比使用數(shù)碼管顯得美觀。P 3口主要用于負責處理ADC0804的模數(shù)轉化芯片的工作。P 2口主要用于控制數(shù)碼管的公共端，既是數(shù)碼管的位選。在本設計當中，單片機的P 0口、P 1口、P 2口、P 3口全部參與系統(tǒng)工作，：　單片機最小系統(tǒng)圖　單片機端口分配及功能其中P 0口用于控制數(shù)碼管的具體顯示功能，既是數(shù)碼管的段選。改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，重復1－5 步驟，直到全部文件編程結束。5．每對Flash 存儲陣列寫入一個字節(jié)或每寫入一個程序加密位，加上一個ALE ／PROG編程脈沖。3．激活相應的控制信號。 編程方法：編程前，須設置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號，AT89C51 編程方法如下： 1．在地址線上加上要編程單元的地址信號。編程方法可通過傳統(tǒng)的EPROM編程器使用高電壓（+12V）和協(xié)調的控制信號進行編程。由于外部時鐘信號是通過一個2分頻觸發(fā)器后作為內部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應符合產(chǎn)品技術條件的要求。用戶也可以采用外部時鐘。10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pF 177。對外接電容Cl、C2 雖然沒 十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構成自激振蕩器。數(shù)據(jù)存儲器：AT89S51的具128字節(jié)的內部RAM，這128字節(jié)可利用直接或間接尋址方式訪問，堆棧操作可利用間接尋址方式進行，128字節(jié)均可設置為堆棧區(qū)空間。在AT89S51，假如EA 接至Vcc（電源+），程序首先執(zhí)行地址從0000H－0FFFH （4KB）內部程序存儲器，再執(zhí)行地址為1000H－FFFFH （60KB）的外部程序存儲器。 如EA 端為高電平（接Vcc 端），CPU則執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。欲使CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H－FFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89S51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE 無效。如 必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE 脈沖。ALE ／PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。DISRT0 位缺 為RESET 輸出高電平打開狀態(tài)。當振蕩器工作時，RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位?！3口的引腳及功能端口引腳第二功能RXD（串行輸入口）TXD（串行輸出口）INT0（外部中斷0）INT1（外部中斷1）T0（定時/計數(shù)器0外部輸入）T1（定時/計數(shù)器1外部輸入）WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流 （IIL ）。P3口輸出緩沖級可驅動 （吸收或輸出電流）4 個TTL邏輯門電路。在訪問8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVXRi 指令）時，P2 口線上的內容 （也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū) P2 寄存器的內容），在整個訪問期間不改變。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 （IIL ）。對端口寫“l(fā)”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。在F1ash 編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。作為輸出口用時，每位能驅動8 個TTL邏輯門電路，對端口寫“l(fā)”可作為高阻抗輸入端用。GND：地掉電方式保存RAM的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。同時，AT89C51 可降至0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。掉電標識和快速編程特性 中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng) 全雙工串行UART 通道 2 個16 位定時／計數(shù)器 1288 字節(jié)內部RAM 全靜態(tài)工作模式：0Hz－33MHz 1000 次擦寫周期 與MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 它集Flash程序存儲器既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，功能強大。通過這一章的內容，我們能對本設計有一個簡單的總體的把握，既是能清楚的知道本題目的設計內容，設計方法，以及最終的預期目標。本節(jié)主要是在第一章和第二章的基礎上引出了本論文將要采用的設計方案，并詳細的清楚的一條條列出了設計要實現(xiàn)的基本設計要求。獨立按鍵作為一個外部中斷源，和單片機端口連接，通過它設置了電機的正轉，反轉，加速，減速，顯示電機電流等功能。數(shù)碼管顯示模塊就主要是顯示電機轉速，電機轉向，和通過電機的電流等系統(tǒng)的實時信息。電機驅動模塊負責將單片機發(fā)給步進電機的信號功率放大，從而驅動電機工作。同時單片機系統(tǒng)還負責處理來自電機驅動電流檢測模塊檢測到的電流值。 ，最低轉速為25轉/分，最高轉速為100轉/分； ； 　 系統(tǒng)的組成及其對應功能簡述整個系統(tǒng)的組成包括單片機最小系統(tǒng)，電機驅動模塊，串口下載模塊，數(shù)碼管顯示模塊，電機驅動電流檢測模塊，獨立按鍵等模塊組成。系統(tǒng)的具體功能和要求如下： ； 。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。(8) 一般步進電機的精度是步進角的3%~5%，且步距誤差不會長期積累。在小步距情況下，通?？梢栽谠降退傧乱愿咿D矩運行，因而可以不經(jīng)減速器直接驅動負載工作。(5) 電機停止轉動的時候具有自鎖功能。(3) 改變驅動器輸入脈沖的順序，可以方便的改變電機的轉動方向。轉動的速度和脈沖的頻率成正比。因永磁體的存在，該電機具有較強的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運轉過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動小。兩相步進電機的工作模式有兩相四拍和兩相八拍等兩種，[8] [9]。在每交換半步的過程中，由于其中一個繞組沒有通電，所以作用在轉子上的電磁力要小，造成了力矩的凈損失。的步進電機將每半步移動45176。這將步進電機的整個步距角一分為二。由于兩相一直通電，本方法比“單相通電”%的力矩，但輸入功率卻為2倍。按照這樣的通電方式電機就轉過了一周[8] [9]。在第3步中，兩相定子的a相和b相同時通電，因異性相吸，再加上力的相互作用關系，其磁場將轉子固定在圖示step3位置。在第1步中，兩相定子的A相和B相同時通電，因異性相吸，再加上力的相互作用關系，其磁場將轉子固定在圖示step1位置。更常用的步進方法是“雙相激勵”，其中電機的兩相一直通電。的步距角順時針旋轉[8] [9]。在第4步中，A相關閉、B相通電，極性與第2步相反。當A相關閉、B相通電時，轉子順時針旋轉90176?！?激勵線圈產(chǎn)生電磁場　兩相電機的步進順序兩相電機的單相通電步進順序。定子產(chǎn)生的磁場使轉子轉動到與定子磁場對直。每個脈沖所產(chǎn)生的運動是精確的，并可重復，這就是步進電機為什么在定位應用中如此有效的原因。根據(jù)電壓脈沖的分配方式，步進電機各相繞組的電流輪流切換，在供給連續(xù)脈沖時，就能一步一步地連續(xù)轉動，從而使電機旋轉。因此，控制電機轉子旋轉實際上就是以一定的規(guī)律控制定子繞組的電流來產(chǎn)生旋轉的磁場。　步進電機的工作原理 　結構及基本原理步進電機在結構上也是由定子和轉子組成，可以對旋轉角度和轉動速度進行高精度控制。由于能夠開環(huán)運行以及控制系統(tǒng)比較簡單，因此這種電機在工業(yè)領域中得到廣泛應用。因永磁體的存在，該電機具有較強的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運轉過程中比較平穩(wěn)、噪聲低、低頻振動小。它輸出轉矩大，動態(tài)性能好，消耗功率小(相比反應式)，但啟動運行頻率較低，還需要正負脈沖供電；(3)混合式步進電機(Hybrid，簡稱HB)混合式步進電機綜合了反應式和永 磁式兩者的優(yōu)點。反應式步進電機有單段式和多段式兩種類型；(2)永磁式步進電機(Permanent Magnet，簡稱PM)永磁式步進電機的轉子是用永磁材料制成的，轉子本身就是一個磁源。(1)反應式步進電機(Variable Reluctance，簡稱VR)反應式步進電機的轉子是由軟磁材料制成的，轉子中沒有繞組。按結構特點電磁式步進電機可分為反應式(VR)、永磁式(PM)和混合式(HB)三大類；按相數(shù)分則可分為單相、兩相和多相三種。本課題的研究目的之一就是設計一套硬件系統(tǒng)較簡單、經(jīng)濟，但功能較為齊全，適應性強，操作方便，交互性強，可靠性高的步進電機控制系統(tǒng)。本設計采用AT89C51單片機實現(xiàn)對兩相步進電機的轉速控制。轉子的角位移大小及轉速分別與輸入的電脈沖數(shù)及頻率成正比，并在時間上與輸入的脈沖同步。當某一相繞組通電時相應的兩個磁極就分別形成NS極產(chǎn)生磁場，并與轉子形成磁路?？梢哉f細分驅動技術是步進電動機驅動與控制技術的一個飛躍[6]。細分驅動時，繞組電流不是一個方波而是階梯波，額定電流是臺階式的投入或切除。調頻調壓線路性能優(yōu)于恒電壓和恒電流線路，但實際運行中需要針對不同參數(shù)的電機，相應調整其輸出電壓與輸入頻率的特性。在低速運行時，電子控制器調節(jié)功率開關管的導通角，使線路輸出的平均電壓較低，電動機不會像在恒流斬波驅動下那樣在低速容易出現(xiàn)過沖或共振現(xiàn)象，從而避免產(chǎn)生明顯的振蕩。為了彌補高低壓電路中電流波形的下凹，提高輸出轉矩，七十年代中期研制出斬波電路，該電路由于采用斬波技術，使繞組電流在額定值上下成鋸齒形波動，流過繞組的有效電流相應增加，故電機的輸出轉矩增大，而且不需外接電阻，整個系統(tǒng)的功耗下降，效率較高，因而恒流斬波電路得到了廣泛應用，本文正是應用恒流斬波技術實現(xiàn)了驅動控制。但是使用這種驅動方式的電機，其繞組的電流波形在高壓工作結束和低壓工作開始的銜接處呈凹形，致使電機的輸出力矩有所下降。這種驅動方式目前主要用于小功率或啟動、運行頻率要求不高的場合。單電壓串電阻驅動是在單電壓驅動技術的基礎上為電樞繞組回路串入電阻，用以改善電路的時間常數(shù)以提高電機的高頻特性。單電壓驅動是通過改變電路的時間常數(shù)以提高電機的高頻特性。步進電機驅動技術指的是用步進電機驅動器的驅動級來實現(xiàn)對步進電機各相繞組的通電和斷電，同時也是對繞組承受的電壓和電流進行控制的技術?！〔竭M電機驅動技術步進電動機上個世紀就出現(xiàn)了，它的組成、工作原理和今天的反應式步進電動機沒有什么本質區(qū)別，也是依靠氣隙間的磁導變化來產(chǎn)生電磁轉矩。本方案有以下優(yōu)點：(1)單片機軟件編程可以使復雜的控制過程實現(xiàn)自動控制和精確控制，避免了失步、振蕩等對控制精度的影響；(2)用軟件代替環(huán)形分配器，通過對單片機的設定，用同一種電路實現(xiàn)了多相步進電機的控制和驅動，大大提高了接口電路的靈活性和通用性；(3)單片機的強大功能使顯示電路、鍵盤電路、復位電路等外圍電路有機的組合，大大提高系統(tǒng)的交互性[5]。由于單片機的強大功能，還可設計大量的外圍電路，鍵盤作為一個外部中斷源，設置了步進電機正轉、反轉、檔次、停止等功能，采用中斷和查詢相結合的方法來調用中斷服務程序，完成對步進電機的最佳控制，顯示器及時顯示正轉、反轉速度等狀態(tài)。用軟件代替環(huán)形分配器，達到了對步進電機的最佳控制。并且在速度較高時，由于受到掃描周期的影響，相應的控制精度就降低了。 采用軟件來產(chǎn)生控制步進電機的環(huán)型脈沖信號，并用PLC中的定時器來產(chǎn)生速度脈沖信號，這樣就可以省掉專用的步進電機驅動器，降低硬件成本。采用硬件環(huán)形分配器，雖然硬件結構稍微復雜些，但可以節(jié)省PLC資源，目前市場有多種專用芯片可以選用。PLC控制的步進電機可以采用軟件環(huán)形分配器，也可采用硬件環(huán)形分配器。通過PLC編程輸出一定數(shù)量的方波脈沖，控制步進電機的轉角進而控制伺服機構的進給量，同時通過編程控制脈沖頻率來控制步進電機的轉動速度，進而控制伺服機構的進給速度。步進電機控制系統(tǒng)有PLC、環(huán)形分配器和功率驅動電路組成。基于PLC的控制PLC也叫可編程控制器，是一種工業(yè)上用的計算機。閉環(huán)控制是不斷直接或間接地檢測轉子的位置和速度，