【正文】 新.《單片微型計算機原理、應用及接口技術》.北京：國防工業(yè)出版社 .[9]郭天祥.《新概念 51 單片機 C 語言教程》.北京：電子工業(yè)出版社 .[10]蔡明文 馮先成編著.《單片機課程設計》.北京：華中科技大學出版社 .[11]王曉明.《電動機的單片機控制》.北京航空航天大學出版社 .[12] ： 哈爾冰工業(yè)大學出版社. 2008.[13]賈振國，徐琳. 智能化儀器儀表原理及應用 北京：[14]張友德，涂時亮，趙志英. 單片微型機原理、應用與實驗（C51版） 復旦大學出版社[15]史健芳 智能儀器設計基礎（第2版） 北京：[16]李光飛，樓然苗，：[17]：.[18]李建海，張大為，張凱，[J]電子測量技術 [19]張家生. 電機原理與拖動基礎【M】. 北京：北京郵電大學出版社，2006. [20]馬淑華，王鳳文，張美金. 單片機原理與接口技術【M】.北京：北京郵電大學出版社，2007.附錄A：步進式攪拌機調速控制系統(tǒng)設計硬件原理圖LCD顯示部分：LED顯示部分：13附錄B：攪拌機（步進電機）調速控制系統(tǒng)源程序LCD顯示部分：include //包含頭文件，includedefine uint unsigned int //預定義一下 define uchar unsigned char define DATAPORT P0 define BUSY 0x80 //常量定義void display()。通過系統(tǒng)的設計實現(xiàn)了預期的設計目標，完成了全部的設計任務，具體功能如下：完成了整個系統(tǒng)的硬件設計和軟件編程，能通過鍵盤電路控制步進電機的轉速控制，能實現(xiàn)啟動、正轉、反轉、加速、減速控制，實現(xiàn)轉速最低5轉/秒，最高轉速25轉/秒；通過編程實現(xiàn)了通過單片機能輸出四相八拍的脈沖控制序列控制步進電機，并通過LCD/LED顯示。這是我們在團隊意識方面有了很強團結精神，從一開始的查閱資料到最后硬件的調試，都需要大家進行討論，進行協(xié)商，確定最終的方案。將所學的理論知識應用到實踐中。終于完成了基于單片機設計—攪拌機(步進電機)調速控制系統(tǒng)軟硬件的研究和設計。具體的實物調試如圖。（7） LCD/LED顯示能否顯示準確，不會出現(xiàn)亂碼。（5） 測速模塊是否測量精準。（3） 按加、減速按鍵電機能否實現(xiàn)加減速。本設計硬件調試需要注意的：（1） 上電后電機按照最低轉速5/s運行，最高轉速能否按照25/s運行。為了防止硬件的損壞，在硬件上電之前進行電路檢查，包括：對芯片的焊接方向進行檢查，對芯片的引腳進行短路和短路檢查。如圖是LCD軟件調試結果。（6） 在測速模塊，所采用的運算是否準確。（4） 電機能否實現(xiàn)自動加、減速。（2） LED/LCD顯示器是否能按照設計要求進顯示。所設計的程序能用于Proteus中，完成仿真過程的同時，即基本驗證所設計程序的準確性，從而完成系統(tǒng)開發(fā)中的控制程序的設計部分。第5章 調試與總結 調試是工程驗證不可缺少的一步，調試主要指軟件和硬件相結合進行調試，調試的目地就是檢驗軟件和硬件的設計是否符合設計的要求，是否能實現(xiàn)預期的效果，如果沒有達到要求，需改變軟件和硬件。所以在編程的時候判斷按鍵按下是低電平有效。 由于本設計所采用的是四相八拍步進電機，因而單片機所產生的脈沖，對步進電機正轉的通電次序依次是AABBBCCCDDDAA，反轉DDCCCBBBAAADD,步進電機的轉速調節(jié)是通過改變每相通電延時時間來改變轉速的，其驅動流程如圖。（3）調速。判斷是否有按鍵按下，若有則進行按鍵處理。步進電機的初始化狀態(tài)為低速正運轉，數碼管顯示步數為+5 r/min。 主程序工作過程（1）系統(tǒng)初始化。然后調用鍵盤程序，并作判斷，如果有鍵按下，則調用鍵盤處理程序。在流程圖中把設計者的控制過程梳理清楚。當輸入的步數大于5 r/min時，步進電機從最低速度5 r/min開始加速運行，當加速到25 r/min時步數仍大于5 r/min時，步進電機以設定的最大速度25 r/min恒速運行，當步數小于25 r/min時，步進電機開始減速，減速到5 r/min時，步進電機以設定的最低轉速5 r/min運行。其具體功能如下： 按正轉按鍵時，步進電機正轉；按反轉按鍵時，步進電機反轉；按停止按鍵時，步進電機停止運行；通過鍵盤可輸入所需要運行的設定值，當輸入參數完畢后，LCD/LED顯示所需要運行的步數并通過LCD/LED顯示步進電機的運行狀態(tài)。對以上的單片機最小系統(tǒng)，LCD/LED顯示模塊，電機驅動模塊，電機測速模塊，鍵盤模塊各個部分進行設計論證后然后銜接起來完成了整個硬件部分的設計，系統(tǒng)的總體原理圖見附錄。如圖是本設計編碼器實物圖。其接線原理如圖。同時顯示方式采用靜態(tài)顯示，在每次顯示輸入后能夠保持顯示不變，僅在待顯數碼需要改變時，才更新其數字顯示其中鎖存的內容。 （2） LED（數碼管）顯示模式 LED顯示模式的驅動方式有共陰極和共陽極倆類型。 由于設計要求使用LCD/LED顯示，所以在顯示模塊這部分用液晶顯示和數碼管顯示。在這里所采用的是獨立按鍵，其中包括五個功能：正傳、反轉、加速、減速、由于是獨立按鍵所以按鍵的另一端公共接地，鍵盤出發(fā)脈沖是以低電平“0”時期觸發(fā)，除了考慮其是否有觸發(fā)電平外，還要考慮是否是由于抖動引起誤觸發(fā)，因此在軟件設計是均要有10ms左右的延時來去抖動。在這里ULN2003芯片相當于繼電器，當單片機的脈沖來時，通過改變步進電機各相依次導通來控制步進電機的運行。通過這一連接實現(xiàn)了單片機與ULN2003以及步進電機的串聯(lián)控制。 本設計的電機驅動部分是由驅動芯片ULN及其外圍電路構成，其中ULN2003的輸出端1C、2C、3C、4C依次按順序連成一個插座，分別與步進電機的四根線相連。完全可以驅動四相八拍電機。其內部結構引腳電路如圖。ULN2003A電路是美國Texas Instruments公司和Sprague公司開發(fā)的高壓大電流達林頓晶體管陣列電路，由七個硅NPN 達林頓管組成，具有電流增益高（灌電流可達500mA）、工作電壓高（可承受50V的電壓）、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點，適用用于各大要求高速大功率驅動系統(tǒng)。由于本設計所用的小型步進電機，對電流和電壓的要求并不是高，考慮要硬件設計驅動電路的方法會電路復雜，調試不方便，而且采用多個元器件搭接，成本高，制作也不方便。對外接電容Cl、C2 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。 單片機最小系統(tǒng)原理圖AT89C51單片機引腳XTAL1 和XTAL2 分別是內部振蕩器的高增益反相放大器的輸入端和輸出端。 　 AT89C51引腳圖采用AT89S51單片機構成了控制系統(tǒng)的核心，其基本模塊就主要包括復位電路和晶體震蕩電路。（7） 具有6個中斷源，完全可以滿足一般設計的中斷系統(tǒng)擴展需要。（5） 可在0～24MHz的晶振頻率范圍內可靠工作，加快了系統(tǒng)的工作速度，可用在某些高速實時處理控制系統(tǒng)中。（3）耐久性：1000寫、擦除。主要特性：（1） CPU內核完全和MCS51系列兼容，具有MCS51系列單片機的一切功能?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。AT89C51 提供以下標準功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲器，128字節(jié)內部RAM，32 個I/O 口線，兩個16位定時/計數器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。通過對本設計所需資源的分析，選用ATMEL公司的8位單片機AT89C51作為主控芯片。但是就目前來說，51系列的單片機仍是許多設計的首先，特別是ATMEL公司的89系列FLASH單片機，運用更是廣泛。在本設計中單片機選用ATMEL公司生產的AT89C51單片機作為中央處理器，并與外接的電路構成最小系統(tǒng)模塊。硬件選擇設計如下。第3章 硬件設計與仿真硬件是整個系統(tǒng)的平臺，各種功能的實現(xiàn)和軟件的運行都是以硬件為基礎的，所以硬件設計的合理與否從根本上決定了整個系統(tǒng)的質量。按鍵模塊：采用獨立式按鍵，適用于一鍵占用一條接口線，每個按鍵電路是獨立的。顯示模：我們采用LED/LCD顯示，主要是顯示電機轉速，電機轉向，和系統(tǒng)設定轉速系統(tǒng)。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。通過軟件的控制，單片機按順序給ULN2003不同頻率的脈沖，就可以控制電機的正、反，以及加、減速，并且通過測速模塊對步進電機的運行轉速進行測量，把所測值反饋到單片機，單片機通過軟件編程進行PID數據運算處理從而使測量值無限接近設定值，并通過LED/LCD顯示設定值和測量值。而且可以做到人機交換，通過鍵盤來改變步進電機的運行狀態(tài)，各種運行狀態(tài)也都有相應的指示，使操作者隨時都能對電機的運行狀況進行方便的了解，利用單片機來構成的步迸電機控制系統(tǒng)的優(yōu)點是十分明顯的。系統(tǒng)應用了一片ATMEL公司的AT89C51單片機作為步進電機控制器的核心運算器件，利用單片機強大的運算能力和可編程的特點，可以實現(xiàn)較為復雜的步進電機控制功能。采用單片機來控制步進電機，實現(xiàn)了軟件與硬件相結合的控制方法。不同的控制方案，步進控制器、驅動器也有不同的類型?？刂茊卧捎脝纹瑱C，驅動單元與步進電動機直接耦合。由操作系統(tǒng)完成把操作者的操作轉化為運動控制系統(tǒng)能接受的電信號，運動控制系統(tǒng)隨之作出反應，完成規(guī)定動作。驅動方案確定： 由于本設計所采用的步進電機是小功率步進電機，在驅動路數上并沒有多大的要求，考慮制作工藝方便、簡單、成本、電路的體積各方面綜合因素，本設計采用集成功率驅動方案，應用現(xiàn)成的集成電路作為驅動電路，選用集成功率驅動芯片ULN2003，作為步進電機的驅動芯片。（5） 集成功率驅動 目前有多種用于小功率步進電動機的集成功率驅動芯片可供選用。這種接口對繞組提供的電壓與電機的運行頻率成線性關系。這種功率接口的特點是：高頻響應大大提高，接近恒轉矩輸出特性，共振現(xiàn)象消除，但線路較復雜，因而在本設計中不被采用。使電機具有恒轉矩輸出特性。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。缺點是串接電阻器的做法將產生大量的能量損耗,尤其是在高頻工作時更加嚴重,因而它只適用于小功率或對性能指標要求不高的步進電機驅動。它提高了步進電機的高頻響應、減少了電動機的共振，并能產生較大的電磁轉矩。到目前為止，步進電機驅動技術通常分為單電壓驅動、 斬波恒流功率驅動、升頻升壓驅動和細分驅動等。單片機系統(tǒng)通過自帶功能，采用軟件編程的辦法實現(xiàn)脈沖的分配。并且通過鍵盤作為一個外部中斷源，設置步進電機正轉、反轉、停止、加速、減速等按鍵，采用程序查詢方法來調用中斷服務程序，完成對步進電機的最佳控制。 單片機控制系統(tǒng)是采用軟件與硬件相結合的控制方法。 一般步進電機控制器都用硬件實現(xiàn)，雖然電路可以做到了高集成度，可價格較貴，功能相對較單一，并且設計要求有所改變，就得改變整