【正文】 中斷請求。發(fā)生溢出時，產(chǎn)生中斷請求。發(fā)生溢出時，產(chǎn)生中斷請求。 ? 外部中斷 1（ ）：來自 引腳，采集到低電平或者下降沿時，產(chǎn)生中斷請求。由于外部時鐘信號是通過一個 2 分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)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(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。采用外部時鐘的電路如圖示。10PF。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30PF177。 外接石英晶體及電容 C1， C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。 時鐘震蕩器 AT89C51 中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。 XTAL1：震蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。如 EA 端為高電平， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。欲使中央處理器僅訪問外部程序存儲器， EA 端必須保持低電平。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號不出現(xiàn)。此外，這個引腳會微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 無效。如果必要，可對特殊寄存器區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置禁止ALE 操作。即使不訪問外部存儲器， ALE 以時鐘震蕩頻率的 1/16 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對輸出時鐘或用于定時目的。 RST：復(fù)位輸入。對 P3口寫如 “1”時，它們被內(nèi)部電阻拉到高電平并可作為輸入端時，被外部拉低的 P3口將用電阻輸出電流。閃爍編程或校驗(yàn)時， P2 口接收高位地址和其它控制信號。在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。對端口 寫 “1”，通過內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時，可作為輸入口。閃爍編程時和程序校驗(yàn)時， P1 口接收低 8 位地址。對端口寫 “1”，通過內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時可作為輸入口。 P0 口在閃爍編程時， P0 口接收指令，在程序校驗(yàn)時，輸出指令，需要接電阻。當(dāng) “1”被寫入 P0 口時，每個管腳都能夠作為高阻抗輸入端。 AT89C51主要特性： 1). 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 2).壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 3).數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 復(fù)位電路 電源時鐘電路 步進(jìn)電機(jī) ULN2083 驅(qū)動電路 顯示電路 單片機(jī)核心控制單元 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 共 43 頁 4).全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 5).三級程序存儲器鎖定 6). 128*8 位內(nèi)部 RAM 7). 32 可編程 I/O 線 8).兩個 16 位定時器 /計(jì)數(shù)器 9). 5 個中斷源 10).可編程串行通道 11).低功耗的閑置和掉電模式 由于將多功能 8 位 CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案單片機(jī)的引腳功能 : VCC:電源電壓 GND：地 P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路雙向 I/O 口，即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲 器（ FPEROM— FAlsh ProgrAmmABle And ErAsABle ReAd Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。系統(tǒng)的具體功能和要求如下： 1) 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)： 2) 控制電路的設(shè)計(jì)； 3) 驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)； 4) 顯示電路的設(shè)計(jì)； 5) 能實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，最低轉(zhuǎn)速為 25轉(zhuǎn)每分，最高轉(zhuǎn)速為 75轉(zhuǎn)每分； 6) 步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速等級由數(shù)碼管顯示； 系統(tǒng)的組成和對應(yīng)功能的簡述 整個系統(tǒng) 的組成包括單片機(jī)最小系統(tǒng)，電機(jī)驅(qū)動模塊，數(shù)碼管顯示，復(fù)位模塊，電源是時鐘模塊等。 事實(shí)上，步進(jìn)系統(tǒng)可提高位移控制的的性能，且不需要反饋。 傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)控制通常采用反饋設(shè)備和非傳感方法，是有效的實(shí)現(xiàn)帶有安全需求、危險狀況或高精確度要求的運(yùn)動應(yīng)用的方法。正阻尼使用這一信息阻擋振動的速度，產(chǎn)生更多的可用的轉(zhuǎn)矩輸出，降低轉(zhuǎn)矩的機(jī)械振動損耗。 其它的方法包括各種不同的反電動勢控制電機(jī)參數(shù)測量和軟件技術(shù)，一些制造企業(yè)都會使用這些方法。當(dāng)反電動勢電壓降至監(jiān)測探測水平 時，閉環(huán)控制轉(zhuǎn)為開環(huán)控制，完成最終的位移移動。一個簡單的回路與指令校驗(yàn)的步進(jìn)電機(jī)比較，驗(yàn)證步進(jìn)電機(jī)移動 到預(yù)計(jì)的位置。當(dāng)定時器啟動后，定時器從裝載的初值開始對系統(tǒng)及其周期進(jìn)行加計(jì)數(shù)，當(dāng)定時器溢出時，定時器產(chǎn)生中斷，系統(tǒng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行定時中斷子程序。因此只適合較簡單的控制過程。延時子程序的延時時間與 換向程序所用的時間和，就是 CP 脈沖的周期，該方法簡單，占用資源少，全部由軟件實(shí)現(xiàn)，調(diào)用不同的子程序可以實(shí)現(xiàn)不同速度的運(yùn)行。一種是延時，一種是定時。 步進(jìn)電機(jī)的控制 方法 步進(jìn)電機(jī)控制雖然是一個比較精確的，步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)具有成本低、簡單、控制方便等優(yōu)點(diǎn)，在采用單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)的 CP脈沖的頻率或者換向周期實(shí)際上就是控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行速度。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速從 低速升到高速）。步進(jìn)電機(jī)有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。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)的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。 (2)步進(jìn)電機(jī)外表允許的溫度高。電機(jī)一旦選定，電機(jī)的靜力矩確定而動態(tài)力矩卻不然，電機(jī)的動態(tài)力矩取決于電機(jī)運(yùn) 行時的平均電流（而非靜態(tài)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。 (7)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 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 43 頁 180250pps之間（步距角 度）或在 400pps 左右（步距角為 度），電機(jī)驅(qū)動電壓越高，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。 (5)最大空載的運(yùn)行頻率：電機(jī)在某種驅(qū)動形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。 (3)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)動是不能解決的。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同， 四拍運(yùn)行時應(yīng) 在 5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時應(yīng)在 15%以內(nèi)。 動態(tài)指標(biāo)及術(shù)語 (1)步距角精度： 步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過一個步距角的實(shí)際值與理論值的誤差。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力 矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。 (4)保持轉(zhuǎn)矩（ HOLDING TORQUE）： 是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。在沒有細(xì)分驅(qū)動器時，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來滿足自己步距角的要求。/176。/176。/176。 (3)步進(jìn)電機(jī)的相數(shù) 是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有兩相，三相，四相，五相步進(jìn)電機(jī)。 、整步工作時為 176。/176。 (2)電機(jī)固有步 距 角 它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進(jìn)脈沖信號，電機(jī)所轉(zhuǎn)動的角度。在有負(fù)載的情況下，啟動頻率更低。在某一高 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 43 頁 速下的正，反向切換實(shí)質(zhì)包括了降速 換向 加速三個過程。換向信號一定要在前一個方向的最后一個脈沖結(jié)束以及下一個方向的第一個脈沖前出發(fā)。要從一個速度準(zhǔn)確達(dá)到另一個速度，就要建立一個校驗(yàn)機(jī)制，以防超過或者達(dá)到所需速度。定時初值的計(jì)算是在定時中斷外實(shí)現(xiàn)的，并不占用中斷時間，保證電機(jī)的高速運(yùn)行。為了縮短速度轉(zhuǎn)換的時間，可以采用建立數(shù)據(jù)表的方法。速度從 V1~V2 變化，如果是線性增加，則按給定的斜率加減速：如果是突變，則按階梯加速處理。加速時，使脈沖頻 率增高，減速時相反。 一般的應(yīng)用中，經(jīng)過大量的實(shí)踐和反復(fù)驗(yàn)證，頻率如直接按直線上升或下降，控制效果就可以滿足常規(guī)的應(yīng)用要求。步進(jìn)電機(jī)能響應(yīng)而不失步的最高頻率稱為“ 啟動頻率”， 于此類似“停止頻率”是指系統(tǒng)控制信號突然關(guān)斷，步進(jìn)電機(jī)不沖過目標(biāo)位置 的最高步進(jìn)頻率。選定的曲線比較符合步進(jìn)電機(jī)升降速的運(yùn)行規(guī)律，能充分利用步進(jìn)電機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩，快速響應(yīng)性好，縮短了升降速的時間，并可防止失步和過沖現(xiàn)象。所有步進(jìn)電機(jī)的啟動時，必須有加速過程，在停止時波形有減速過程。在步進(jìn)電機(jī)的停轉(zhuǎn)是，為了防止因慣性我而使電機(jī)軸產(chǎn)生順滑，則需采用合適的鎖定波形，產(chǎn)生鎖定磁力矩，鎖定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸，使得步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸不能自由轉(zhuǎn)動。 (4)步進(jìn)電機(jī)的起?？刂? 步進(jìn)電機(jī)由于其電氣特性，運(yùn)轉(zhuǎn)是會有步進(jìn)感。 (3)步進(jìn)電機(jī)的速度控制 如果給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一 個脈沖，它就再轉(zhuǎn)一步，兩個脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速就越快。其他方式情況類似。如果按照反相通電換相，即 AACCCBBBAA。例如，三相步進(jìn)電機(jī)在單三拍的工作方式下，其各相通 電順序?yàn)?ABCA，通電控制脈沖必須嚴(yán)格按照這一順序分別控制 A,B,C 相的通段。功率放大器主要對環(huán)形分配器的較小輸出信號進(jìn)行放大，以達(dá)到驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的目的，步進(jìn)電機(jī)的基本控制包括轉(zhuǎn)向控制和速度控制兩個方面。 步進(jìn)電機(jī)不能直接接到交直流電源上，而必須使用專業(yè)設(shè)備 —— 步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動器，控制器可以發(fā)出脈沖頻率從幾赫茲到幾千赫茲可以連續(xù)變化的脈沖信號，它為環(huán)形分配器提供脈沖序列，環(huán)形分配器的主要功 能是把來自控制環(huán)節(jié)的脈沖序列按一定的規(guī)律分配后，經(jīng)過功率放大器的放大加到步進(jìn)電機(jī)的各相輸入端，以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動，環(huán)形分配器主要有兩大類：一類是用計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的方法實(shí)行環(huán)形分配器的功能，通常稱為軟環(huán)形分配 器。 步進(jìn)電機(jī)是一種用電脈沖進(jìn)行控制 ,將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相位移的電機(jī) ,其機(jī)械位移和轉(zhuǎn)速分別與輸入電機(jī)繞組的脈沖個數(shù)和脈沖頻率成正比 ,每一個脈沖信號可使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個固定的角度 .脈沖的數(shù)量 決定了旋轉(zhuǎn)的總角度 ,脈沖的頻率決定了電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度 .當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度 (稱為 “ 步距角 ”) ，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。正常情況下，它每轉(zhuǎn)一周具有固定的步數(shù)；做連續(xù)運(yùn)動時，其旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率保持嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，不受電壓波動和負(fù)載變化的影響。由于能夠開環(huán)運(yùn)行以及控制系統(tǒng)比較簡單，因此這種電機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。因永磁體的存在，該電機(jī)具有較強(qiáng)的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪聲低、低頻振動小。 (3)混合式步進(jìn)電機(jī)（ HyBrid，簡稱 HB） 混合式步進(jìn)電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁 式兩者的優(yōu)點(diǎn)。 (2)永磁式步進(jìn)電機(jī)（ PermAnent MAg），簡稱 PM永磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是用永磁材料制成的，轉(zhuǎn)子本身就是一個磁源。它的結(jié)構(gòu)簡單，成本距角可以做得很小，但動態(tài)性能較差。在顯示電路中用單片機(jī)的 P0 口和 P2 口分別 顯示 電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和電極的轉(zhuǎn)速級別。只要能真確的控制輸入的電脈沖，頻率以及惦記各相繞組通電相序，即可得到所需要的轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)速及 轉(zhuǎn)向，通過單片機(jī)很容易實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。在磁場的作用下，轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)動一定的角度，使轉(zhuǎn)子齒與定子齒 對齊，從而使步進(jìn)電機(jī)向前走一步。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 共 43 頁 1． 2 研究內(nèi)容 在一般的步進(jìn)電機(jī)工作中，其電源均采用單極性直流電，通過對步進(jìn)電機(jī)的各項(xiàng)繞組按恰當(dāng)?shù)臅r序方式通電，就可使其執(zhí)行步進(jìn)轉(zhuǎn)動。在本設(shè)計(jì)方案中采用 AT89C51型單片機(jī)內(nèi)部的定時器改變 CP脈沖的頻率從而實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速與正反轉(zhuǎn)的功能。步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速一般是改變輸入步進(jìn)電機(jī)的脈沖的頻率來實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速。在非超載的情況稀奇啊，點(diǎn)擊的轉(zhuǎn)速，停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給一個脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個步距角。另一方面，微型計(jì)算機(jī)和數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，又將作為數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行部件的步進(jìn)電機(jī)推廣應(yīng)用到其他領(lǐng)域，比如電加工機(jī)床，小功率機(jī)械加工機(jī)床，測量儀器，光學(xué)和醫(yī)學(xué)儀器以及包裝機(jī)械等。 步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)工業(yè)密切相關(guān)?？墒窃谌祟惿鐣M(jìn)入電氣化時代的今天，傳統(tǒng)電動機(jī)已不能滿足工業(yè)自動化和辦公自動化等各種運(yùn)動控制系統(tǒng)的要求。 步進(jìn)電機(jī)已成為除直流電機(jī)和交流電機(jī)以外的第三類電動機(jī)。傳統(tǒng)電動機(jī)作為機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，在人類的生產(chǎn)和生活進(jìn)入電氣化過程中 起著關(guān)鍵的作用。步進(jìn)電