【正文】 圖10 定時(shí)器中斷0服務(wù)程序流程圖第五章 系統(tǒng)調(diào)試與改進(jìn)在系統(tǒng)焊接完成后，應(yīng)當(dāng)檢查硬件和軟件是否能夠協(xié)調(diào)運(yùn)行，并對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的情況進(jìn)行分析，看是否能夠達(dá)到系統(tǒng)創(chuàng)作之初所設(shè)想的效果，如果達(dá)不到則需要重新修改系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)或者修改軟件的程序部分，直到達(dá)到設(shè)計(jì)需要為止。然后判斷轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制位的值，最后恢復(fù)現(xiàn)場，返回，等待下次中斷。初始化變量開始 TR0取反，通過啟停T0啟停步進(jìn)電機(jī) 是 修改速度參數(shù)值，減速 是 修改速度參數(shù)值，加速 是取反方向控制為，改變電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向是退出圖9鍵盤處理子程序流程圖 電機(jī)控制中斷程序流程圖定時(shí)器中斷0服務(wù)程序流程圖如圖10所示:定時(shí)器中斷0服務(wù)程序的中斷時(shí)間由當(dāng)前的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定。執(zhí)行鍵盤之程序里的指令，將相應(yīng)的變量值改變，為鍵盤處理子程序做準(zhǔn)備。 主程序流程圖系統(tǒng)分為電機(jī)正轉(zhuǎn)、電機(jī)反轉(zhuǎn)、電機(jī)加速與電機(jī)減速的幾部分組成，其主程序框圖如圖7所示：開始初始化調(diào)按鍵、顯示子程序調(diào)用正反轉(zhuǎn)子程序調(diào)按鍵子程序調(diào)用加減速子程序停止圖7步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)主程序流程圖 讀按鍵子程序流程圖按鍵采用掃描的方法，與初始值比較，相等則說明沒有鍵按下，不相等則軟件消抖，以便確認(rèn)是否真的有鍵按下。在本次設(shè)計(jì)中，主程序采用查詢方式掃描鍵盤端口，檢測按鍵動(dòng)作是否發(fā)生，若有按鍵動(dòng)作則處理鍵盤，根據(jù)按鍵值修改相應(yīng)參數(shù)值，實(shí)現(xiàn)鍵盤的實(shí)時(shí)處理功能。這樣就使得與ULN2003連接的步進(jìn)電機(jī)只有一個(gè)引出端導(dǎo)通。ULN2003芯片高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列產(chǎn)品屬于可控大功率器件。功率電子電路大多要求具有大電流輸出能力，以便于驅(qū)動(dòng)各種類型的負(fù)載。ULN2003的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)TTL系列兼容。ULN2003廣泛用于計(jì)算機(jī)，工業(yè)和消費(fèi)類產(chǎn)品中。本次設(shè)計(jì)采用4位共陽極數(shù)碼管來顯示時(shí)間，利用三極管的開關(guān)作用驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。其原理圖如圖4所示:圖4 鍵盤控制模塊原理圖 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)顯示電路數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。由于硬件消抖電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，本設(shè)計(jì)中沒有采用，在此不再詳細(xì)敘述；軟件消抖適合按鍵較多的情況，方便簡單。為了確保單片機(jī)對(duì)一次按鍵動(dòng)作只確認(rèn)一次按鍵，必須消除抖動(dòng)的影響。在本設(shè)計(jì)中，高電平表示按鍵斷開，低電平表示按鍵閉合狀體。按鍵的閉合與否，反映在輸出電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平。鍵盤所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，利用了機(jī)械觸點(diǎn)的合、斷作用。8051單片機(jī)的內(nèi)部功能框圖如圖3所示：圖3MCS51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 鍵盤控制電路鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機(jī)的主要手段。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(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。 XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。 I/O口引腳a：P0口，雙向8位三態(tài)I/O口，此口為地址總線（低8位）及數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用；b：P1口，8位準(zhǔn)雙向I/O口；c：P2口，8位準(zhǔn)雙向I/O口，與地址總線（高8位）復(fù)用；d：P3口，8位準(zhǔn)雙向I/O口，雙功能復(fù)用口。 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)。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(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。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。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。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。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。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。（10）P2口（2128）：準(zhǔn)雙向I/0口。（8）P0口（3932）：雙向I/O口。（6）RST/VPD（9）：復(fù)位信號(hào)輸入端/備用電源輸入端。（4）PSEN（29）：片外ROM選通信號(hào)，低電平有效。（3）XTL1（19）和XTL2（18）：振蕩電路。 單片機(jī)的引腳功能單片機(jī)引腳如圖2所示：圖2單片機(jī)引腳圖（1）VCC（40）：電源+5V。STC89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器 的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。10. 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法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲。8. 步進(jìn)電機(jī)只能通過脈沖電源供電才能運(yùn)行，它不能直接使用交流電源和直流電源。6. 步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，易于啟停，正反轉(zhuǎn)及變速。5. 由步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既非常簡單、廉價(jià)，又非常的可靠。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。3. 步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。2. 步進(jìn)電機(jī)外表不允許較高的溫度。所以我們可以通過控制脈沖頻率、數(shù)量及流經(jīng)電動(dòng)機(jī)各相的定子繞組的電流通電順序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角位移與輸入電動(dòng)機(jī)的脈沖數(shù)成正比關(guān)系，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸入電動(dòng)機(jī)的脈沖的頻率成正比關(guān)系。當(dāng)定子產(chǎn)生的磁場旋轉(zhuǎn)過一個(gè)角度時(shí)，轉(zhuǎn)子也會(huì)隨著這個(gè)磁場旋轉(zhuǎn)過這樣的一個(gè)角度。 步進(jìn)電機(jī)的原理通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子都會(huì)是永久磁體，當(dāng)電流流過定子的繞組時(shí)，定子繞組會(huì)產(chǎn)生一定量的磁場。步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)是以一個(gè)固定的角度一步一步地進(jìn)行運(yùn)行的。 步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)就是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€位移或角位移的開環(huán)控制步進(jìn)電元件。第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)以51單片機(jī)為核心處理器、單片機(jī)作為主控制器，DC5V步進(jìn)電機(jī)，集成芯片ULN2003作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)。ULN2003廣泛用于計(jì)算機(jī)，工業(yè)和消費(fèi)類產(chǎn)品中。當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距。當(dāng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時(shí)，它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)。正常情況下，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過的總角度和輸入的脈沖數(shù)成正比；連續(xù)輸入一定頻率的脈沖時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不受電壓波動(dòng)和負(fù)載變化的影響。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)。　步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。本系統(tǒng)選擇STC89C51單片機(jī)作為主控芯片。它體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、功能齊全、應(yīng)用可靠，為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利的條件。相當(dāng)于一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。單片機(jī)就是在一片半導(dǎo)體硅片上集成了中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM、ROM）、并行I/O口、串行I/O口、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器、中斷系統(tǒng)、系統(tǒng)時(shí)鐘電路以及系統(tǒng)總線的微型計(jì)算機(jī)。主要通過三大模塊來設(shè)計(jì)，包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、數(shù)碼管顯示模塊和鍵盤控制模塊。本系統(tǒng)采用STC89C51作為控制單元，通過鍵盤實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向及轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制，并且將步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)與速度顯示在數(shù)碼管上。另外通過