【正文】 如果使用石英晶體，推薦電容使用 30PF177。這個放大器與作為反饋器件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路參見圖 。 XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 如 EA 端為高電平（接 VCC 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。其引腳一旦變成兩個機(jī)器周期以上的高電平，所有的 I/O口都將復(fù)位到 1 狀態(tài)，當(dāng)振蕩器正在工作時，持續(xù)兩個機(jī)器周期以上高電平便可完成復(fù)位，每個機(jī)器周期為 12 個振蕩時鐘周期。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是他的第二個 功能，如下表所示： 表 1 P3 口 AT89C51 特殊功能 端口引腳 功能特性 RXD（串行口輸入） TXD（并行口輸入） INT0（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） T0（定時計數(shù)外部輸入 0） T1（定時計數(shù)外部輸入 0） 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 ) P3 口還接收一些用于 FLASH 閃速存儲器編程 和程序效驗(yàn)的控制信號。對端口寫 1，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。 FLASH 編程或效驗(yàn)時， P2 亦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（例如執(zhí)行MOVXDPTR 指令）時， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。對端口寫 1，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。 FLASH 編程和程序效驗(yàn)期間， P1 接收低 8 位地址。對端口寫 1，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。 在 FLASH 編程時， P0 口接受指令字節(jié)，而在程序效驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)，效驗(yàn)時，要求外接上拉電阻。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口寫 1 可作為高阻抗輸入端用。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)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(fù)位。此單片機(jī)可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合。步進(jìn)電機(jī)模塊主要是由單片機(jī)輸出控制碼到驅(qū)動機(jī)構(gòu)控制步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。 依據(jù)以上描述可畫出控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 圖 步進(jìn)電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)框圖 控制系統(tǒng)包括：鍵盤輸入模塊、顯示、指示模塊以及步進(jìn)電機(jī)控制及驅(qū)動模塊。 系統(tǒng)設(shè)計 要想實(shí)現(xiàn)以上論述的功能 只要 通過 P1 口的鍵盤輸入并 按一定的順序改變 P0 口輸出的 脈沖 信號，從而改變步進(jìn)電動機(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)。文中在單片機(jī)與驅(qū)動器之間增加一級光電隔離。 ③ 步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，顯示器減 1，直至為 00，步進(jìn)電動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 (2) 控制過程 ① 送電時，設(shè)定為正轉(zhuǎn)，顯示器顯示為“ 00”。 A：設(shè)定正逆轉(zhuǎn)。 *：正逆轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定完成后，按“ *”啟動步進(jìn)電動機(jī)。要求內(nèi)能 從鍵盤上輸入步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及啟停，并顯示轉(zhuǎn)數(shù)。而采用單片機(jī)的軟件和硬件結(jié)合進(jìn)行控制，運(yùn)用其強(qiáng)大的可編程和運(yùn)算功能，充分利用單片機(jī)的各種資源，能靈活的對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)其不同模式、步數(shù)、正反轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速等控制，如果需改變控制要求，一般只需改變軟件就能適應(yīng)新的環(huán)境，并且在本設(shè)計中利用動態(tài)掃描技術(shù)，把顯示電路和鍵盤電路有機(jī)的結(jié)合起來，能做到一定的人機(jī)交換，而且為了抗干擾，提高可靠性，具有一定的應(yīng)用價值。本論文就是采用這個思路進(jìn)行設(shè)計。還比如為了適應(yīng)一些領(lǐng)域中高精度定位和運(yùn)行平穩(wěn)性的要求，出現(xiàn)的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動技術(shù)，就包括振蕩器、環(huán)行分配器控制的細(xì)分驅(qū)動、基于單片機(jī)斬波恒流驅(qū)動、基于單片機(jī)的直流電壓驅(qū)動三種常見驅(qū)動方式，除上述三種步進(jìn)電機(jī) 的驅(qū)動方案之外，目前報道的驅(qū)動方案還有根據(jù)匯編語言或 C語言進(jìn)行軟件開發(fā)，通過串行或并行通行的方式實(shí)現(xiàn)ｐｃ機(jī)與步進(jìn)電機(jī)控制器之間的數(shù)據(jù)通信，最終實(shí)現(xiàn)由 PC機(jī)直接控制步進(jìn)電機(jī)的方法?；谖⑿蛦纹瑱C(jī)的控制系統(tǒng)則通過軟件來控制步進(jìn)電機(jī)，能夠更好地發(fā)揮步進(jìn)電機(jī)的潛力。上世紀(jì) 80年代以后，由于微型計算機(jī)以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進(jìn)電動機(jī)的控制方式變得更加靈活多樣。因而，對于步進(jìn)電機(jī)控制的研究也就顯得尤為重要了。除了在數(shù)控系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，近年來由于微型計算機(jī)方面的快速發(fā)展，使步進(jìn)電機(jī)的控制發(fā)生了革命性變革。目前世界各國都在大力發(fā)展數(shù)控技術(shù)，我國的數(shù)控系統(tǒng)也取得了很大的發(fā)展，我國已經(jīng)能夠自行研制開發(fā)適合我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展需要的各種檔次的數(shù)控系統(tǒng)。隨著微電子和計算機(jī)技術(shù) 的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。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的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，同時步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差，精度高，步進(jìn)電動機(jī)可以在寬廣的頻率范圍內(nèi)通過改變脈沖頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)速、快速起停、正反轉(zhuǎn)控制等，這是步進(jìn)電動機(jī)最突出的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)電壓脈沖的分配方式，步進(jìn)電機(jī)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(zhuǎn)動，從而使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。因此，控制電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)實(shí)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(zhuǎn)的磁場。步進(jìn)電機(jī)在結(jié)構(gòu)上也是由定子和轉(zhuǎn)子組成，可以對旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)動速度進(jìn)行高精度控制。 42 緒 論 步進(jìn)電動機(jī)又稱脈沖電動機(jī)或階躍電動機(jī)，國外一般稱為 Steppingmotor、 Pulse motor或 Stepper servo，其應(yīng)用發(fā)展已有約 80年的歷史。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 41 感謝178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 36 參考文獻(xiàn)178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 178。178。 35 附錄178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 34 第五章 設(shè)計小結(jié)178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 28 第四章 仿真與調(diào)試178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 28 程序流程圖178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 28 程序設(shè)計思路178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 26 第三章 控制系統(tǒng)的軟件178。178。178。178。178。178。178。178。178。 24 單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的接口電路圖178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 22 顯示塊178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 21 光電耦合器與驅(qū)動系統(tǒng)178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 19 鍵盤控制電路178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 15 數(shù)碼管顯示電路178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 13 電機(jī)的工作原理178。178。178。178。178。178。178。178。 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 12 步進(jìn)電機(jī)概述178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 12 步進(jìn)電機(jī)的分類178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 4 步進(jìn)電機(jī)178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 4 單片機(jī)系統(tǒng)178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 3 第二章 硬件設(shè)計178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 3 系統(tǒng)設(shè)計178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 3 設(shè)計方案介紹178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 3 系統(tǒng)基本功能178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 1 第一章 系統(tǒng)方案論證178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 關(guān)鍵詞： AT89C51 步進(jìn)電機(jī) 目 錄 摘要 緒論178。軟件設(shè)計包括主程序以及各個模塊的控制程序，最終實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動方向及轉(zhuǎn)動速度的控制，并且將步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度動態(tài)顯示在 LED數(shù)碼管上。運(yùn)用單片機(jī)對其高精度和智能化控制一直備受關(guān)注，對其高新技術(shù)的開發(fā)持續(xù)不斷，單片機(jī)系統(tǒng)控制的研究具有很大的開發(fā)潛能， 本控制系統(tǒng)的設(shè)計，由硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分組成。本設(shè)計的主要研究對象就是開環(huán)伺服系統(tǒng)中最常用的執(zhí)行器件 ——步進(jìn)電機(jī)。該系統(tǒng)可應(yīng)用于步進(jìn)電機(jī)在機(jī)電一體化控制等大多數(shù)場合。不僅能簡化線路，降低成本，而且能大大的提高其可靠性。文中在單片機(jī)與驅(qū)動器之間增加一級光電隔離可使步進(jìn)電機(jī)具有更高的性能 ,同時把數(shù)字電路與驅(qū)動電路隔離開 ,避免了步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時所產(chǎn)生的沖擊電 壓和電流干擾單片機(jī)。它體積小，成本低，功能強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動化上。 摘 要 單片計算機(jī)即單片微型計算機(jī)。由 RAM ,ROM,CPU 構(gòu)成，定時，計數(shù)和多種接口于一體的微控制器。 本文主要研究基于 AT89C51 單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動器控制 ,驅(qū)動系統(tǒng)采用 74LS47和達(dá)林頓管，使步進(jìn)電機(jī)可在智能化程序控制下完成正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定等各種操作。要想達(dá)到步進(jìn)電動機(jī)的快速啟停、高精度步進(jìn)運(yùn)行從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的控制，則采用單片機(jī)控制系統(tǒng)可將問題大大的簡化。 整個系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單，可靠，通過人機(jī)交互換接口可實(shí)現(xiàn)各功能設(shè)置，操作簡單，易于掌握。 實(shí)踐證明，基于單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)比傳統(tǒng)的步進(jìn)控制器具有更好的性 能，更加簡單、方便、可靠。 在這科技越來越發(fā)達(dá) 的時代，人們對步進(jìn)電動機(jī)控制技術(shù)的要求也越來越高。其中，硬件設(shè)計主要包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、鍵盤控制模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊、數(shù)碼顯示模塊等功能模塊的設(shè)計，以及硬件電路在電路板上的實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)具有智能性、實(shí)用性及可靠性 的特點(diǎn)。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 4 AT89C51 功能概述178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178