【正文】 P0口：雙向 8 位三態(tài) I/O 口，與地址總線（低 8 位）及數(shù)據(jù)總線復(fù)用。對于 8031 來說，無內(nèi)部程序存儲(chǔ)器所以該腳必須接地，這樣只能選擇外部程序存儲(chǔ)器。 EA/Vpp（ 31 腳）：當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，訪問程序存儲(chǔ)器，但在 PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過 0FFFFH 時(shí)（對于 805 8751 來說），將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。但在次期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)（即從程序存儲(chǔ)器取來的指令是 MOVX 類指令），過兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn)。 PSEN（ 29 腳）：此腳的輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號。 ALE 端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 8 個(gè) TTL 輸出。即使不訪問外部存儲(chǔ)器， ALE 端仍以不變的頻率周期地出現(xiàn)正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6，因此，它可用作對外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)。 ）內(nèi)時(shí)， RST 就向內(nèi)部RAM提供備用電源。推薦此引腳與 Vss 引腳之間連接一個(gè)約 ，與Vcc引腳之間連接一個(gè)約 10MF 的電容，以保證可靠的復(fù)位。采用外部振蕩器時(shí)，該引腳接收振蕩器的信號，即把此信號直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器，當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接地。 單片機(jī)管腳圖如圖 。 AT89S51 單片機(jī)外部引腳說明 MCS51 單 片機(jī)芯片均有 40個(gè)引腳。單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的出現(xiàn)，使單片機(jī)的應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)新的水平。典型的有快速并行數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng)、實(shí)時(shí)圖象處理系統(tǒng)等。（ 2）并行多控制系統(tǒng)。多功能集散系統(tǒng)是為了滿足工程系統(tǒng)多種外圍功能的要求而設(shè)置的多機(jī)系 統(tǒng)。多機(jī)應(yīng)用主要在 6 功能集散系統(tǒng)、并行多控制系統(tǒng)、局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。如大型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，用單片機(jī)對 ADC 接口進(jìn)行控制不僅可提高采集速度還可對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。（ 4）智能接口。（ 3）機(jī)電一體化產(chǎn)品。如溫度、壓力、流量、濃度的測量、顯示及儀表控制。（ 2）智能儀表。用單片機(jī)構(gòu)成各種工業(yè)控制系統(tǒng)、自適應(yīng)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。按照單片機(jī)特點(diǎn)，單片機(jī)可分為單機(jī)應(yīng)用和多機(jī)應(yīng)用。芯片向高集成化，低功耗方向發(fā)展，使得單片機(jī)在大量數(shù)據(jù)的及時(shí)處理、高級通信系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、復(fù)雜工業(yè)過程控制、高級機(jī)器人以及局域網(wǎng)等方面得到大量應(yīng)用。 自 1971 年 Intel 公司制造出第一塊 4 位微處理器以來，發(fā)展十分迅猛，經(jīng)歷了4位機(jī)、低檔 8 位機(jī)、高檔 8 位機(jī)、 16 位機(jī)及最新一代的單片機(jī)。由于該機(jī)型具有上述優(yōu)點(diǎn)，并且有現(xiàn)成的開發(fā)系統(tǒng)，不需購置新的開發(fā)系統(tǒng)，可節(jié)約開發(fā)成本，所以選擇 AT89S51 單片機(jī)。 （ 4）錯(cuò)誤編程亦無廢品產(chǎn)生 ： 一般的 OTP 產(chǎn)品一旦錯(cuò)誤編程就成了廢品，而AT89S51 單片機(jī)內(nèi)部采用了 Flash 存儲(chǔ)器，所以錯(cuò)誤編程之后仍可以重新編程，直到正確為止，故不存在廢品。 （ 2）和 80S51 插座兼容 ： 該機(jī)型通用性好，能夠利用現(xiàn)成的 51 系列的開發(fā)系統(tǒng)，不需另外重新建立新的開發(fā)系統(tǒng)，這樣可節(jié)約開發(fā)成本。電子產(chǎn)品的安全性是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，作為控制系統(tǒng)的核心，單片機(jī)的安全性必須達(dá)到系統(tǒng)要求。 AT89S51單片機(jī)機(jī)內(nèi)部資源豐富、具有在線編程（串行下載目標(biāo)程序）等功能，軟硬件調(diào)試方便， 通過對該系統(tǒng)分析， 8位單片機(jī)可以滿足系統(tǒng)控制精度的要求?？紤]到該控制器設(shè)計(jì)的適用性，因此價(jià)格 問題尤為重要，要選擇一個(gè)性價(jià)比較高的單片機(jī)，包括單片機(jī)的單片價(jià)格和開發(fā)系統(tǒng)的造價(jià)。設(shè)計(jì)采用 TKSCM1型實(shí)驗(yàn)?zāi)０寮皞ジ７抡嫫鬟M(jìn)行仿真。由于轉(zhuǎn)速是通過調(diào)節(jié)脈沖頻率實(shí)現(xiàn)的，該設(shè)計(jì)脈沖分配采用完全軟件方式，既按照給定的通電換向順序，通過單片機(jī) I/O 口向驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出控制脈沖，避免采用復(fù)雜脈沖分配器芯片，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)直接控制步進(jìn)電機(jī)。軟件設(shè)計(jì)方面：通過高效 率的匯編語言編寫核心模塊對步進(jìn)電機(jī) 4 進(jìn)行控制。根據(jù)功能需要選擇電路元器件和型號，設(shè)計(jì)電路并能解決現(xiàn)實(shí)抗干擾問題。 主要研究工作 硬件設(shè)計(jì)方面：通過單片機(jī)實(shí)驗(yàn)加深對步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源和電機(jī)工作情況了解，測定并研究其在單步運(yùn)行狀態(tài)，角位移和脈沖數(shù)關(guān)系，平均轉(zhuǎn)速和脈沖頻率關(guān)系。 (3)閉環(huán)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。如采用 SVPWM 技術(shù)，采用電子齒輪比技術(shù)，擴(kuò)展通訊網(wǎng)絡(luò)功能等。隨著微電子和計(jì)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(gè)國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。實(shí)際操作時(shí)不受電源電壓，負(fù)載，環(huán)境，溫度的影響能夠?qū)崿F(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度 ,從而達(dá)到調(diào)速的目的。通俗一點(diǎn)講 :當(dāng)步進(jìn)電機(jī)接收到一個(gè)脈沖信號 ,它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度 (步進(jìn)角 )。 關(guān)鍵字： 步進(jìn)電機(jī)， AT89C51，硬件接口電路，軟件模塊 2 Abstract Tread into the electrical engineering(The Stepping Motors) is a kind of electricity pulse signal transformation that will input to jumps sex Cape move or the straight line to move for the rank of electrical engineering, since give a pulse signal, the electrical engineering turns to move an angle or fronts further, hence be called the pulse electrical engineering output39。硬件 設(shè)計(jì) 采用 57BYG350A 型號的步進(jìn)電機(jī)，與其配套的驅(qū)動(dòng)器型號為 MS3H057M 系列驅(qū)動(dòng)器。其中硬件電路設(shè)計(jì)主要有鍵盤電路，串行顯示電路，驅(qū)動(dòng)電路等。步近電機(jī)必須與驅(qū)動(dòng)器、控制器配套使用才能完成工作要求。 1 摘要 步進(jìn)電機(jī)是一種將輸入的電脈沖信號變換為階躍性角位移或直線位移的電機(jī) ,既給一個(gè)脈沖信號 ,電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度或前進(jìn)一步 ,故而又稱為脈沖電機(jī)。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比 ,轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。 本設(shè)計(jì)既有硬件電路設(shè)計(jì)，也包括軟件電路設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)主要有主程序，鍵盤掃描子程序，串行顯示子程序和延時(shí)子程序等。采用 AT89S51 單片機(jī)對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，通過 4 4矩陣鍵盤對步進(jìn)電機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行控制，采用 LED數(shù)碼管來顯示步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行步數(shù)和運(yùn)行速度。s Cape move with the importation of pulse the number bees the direct proportion, turning to bee the direct proportion with the pulse frequency the near electrical engineering must then can plete the work request with actuator, the controller kit usage. The design of both hardware circuit design, including software design. One major hardware circuit design circuit has a keyboard, serial show circuit, the driver circuit. Software Design main main program, keyboard scanning routines, serial display routines and routines, and so delayed. 57 BYG350A hardware design using models of stepping motor, instead of supporting the drive models for MS3H057M series drives. AT89S51 microcontroller used to stepping motor control, through the 4 4 matrix key board on the status of stepping motor control, the use of LED digital display of the stepping motor running steps and speed. Keyword: stepping motor， AT89S51, Hardware circuit, Software module 3 1 緒論 課題背景 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的機(jī)電執(zhí)行元件，每外加一個(gè)控制脈沖 ,電機(jī)就運(yùn)行一步故稱為 步進(jìn)電機(jī)或脈沖馬達(dá)。 可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量 ,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。 步進(jìn)電機(jī)具有轉(zhuǎn)子慣量底，定位精度高，無累積誤差，控制簡單等特點(diǎn)。步進(jìn)電機(jī)可以對旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行高精度控制 步進(jìn)電機(jī)作為控制執(zhí)行元件 ,是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一 ,廣泛應(yīng) 用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)和精密機(jī)械等領(lǐng)域。隨著數(shù)字技術(shù)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展，研究步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，使步進(jìn)電機(jī)的控制更加簡便，靈活和智能化，使其應(yīng)用更加廣泛 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向主要有如下三點(diǎn) :(1)進(jìn)一步完善和擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)和控制功能。 (2)高功率密度的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。為了徹底克服步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)一些根本性的弱點(diǎn)，如振蕩的傾向及失步等，可改為 閉環(huán)系統(tǒng)，但這種改變的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)已起了質(zhì)的變化，不再是本來意義上的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，而成為無刷直流電動(dòng)機(jī)(BLDCM)，或交流伺服電機(jī) (AC servo）。觀察轉(zhuǎn)子振蕩狀態(tài)，并且掌握步進(jìn)電機(jī)的基本特性和指標(biāo)。畫出電路原理圖，進(jìn)行電子自動(dòng)化設(shè)計(jì)，做出 PCB 圖。最終設(shè)計(jì)出一個(gè)單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)電路，能夠調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向和速度。在現(xiàn)實(shí)操作中解決堵轉(zhuǎn)和啟動(dòng)失步等問題。 2 單片機(jī) 基礎(chǔ) 知識 單片機(jī)選擇 單片機(jī)選擇依據(jù) 第一，價(jià)格因素。 第二，性能因素。 第三，安全因素。 AT89S51 單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn) （ 1）內(nèi)部含 Flash 存儲(chǔ)器 ： 在系統(tǒng)的開發(fā)過程中可以十分容易進(jìn)行程序的修改，大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。 （ 3）靜態(tài)時(shí)鐘方式 ： AT89S51 單片機(jī)采用靜態(tài)時(shí)鐘方式，所以可以節(jié)省電能，這對于降低成品的功耗十分有用。 5 （ 5）可進(jìn)行反復(fù)系統(tǒng)試驗(yàn) ： 用 AT89S51 單片機(jī)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以 反復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)，每次試驗(yàn)可以編入不同的程序，這樣可以保證用戶的系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)，而且隨用戶的需要和發(fā)展還可以進(jìn)行修改，使系統(tǒng)能不斷追隨用戶的最新要求。 單片機(jī)應(yīng)用發(fā)展簡介 單片微型計(jì)算機(jī)（ Single Chip Microputer)簡稱單片機(jī)，是在一塊芯片體上集成了中央處理器 CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM 或 EPROM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、中斷控制器以及串行和并行 I/O 接口等部件，構(gòu)成 的一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。最新一代單片機(jī)在結(jié)構(gòu)上采用雙 CPU或內(nèi)部流水線， CPU 有 8 位、 16位、 32 位，時(shí)鐘頻率高達(dá) 20Hz，片內(nèi)有 PWM 輸出、監(jiān)視定時(shí)器 WDT、可編程計(jì)數(shù)器陣列 PCA、 DMA 傳輸、調(diào)制解調(diào)器等。 單片機(jī)具有體積小、重量輕、價(jià)格便宜、功耗低、控制功能強(qiáng)及運(yùn)算速度快等特點(diǎn)，故在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、軍事及家用電器等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。單機(jī)應(yīng)用主要領(lǐng)域有（ 1）測控系統(tǒng)。如溫室人工氣候控制、水閥自動(dòng)控制、電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)控制、汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。用單片機(jī)改造原有的測量、控制儀表，能促進(jìn)儀表向數(shù)字化、智能化、多功能化、綜合化、柔性化發(fā)展。通過單片 機(jī)軟件編程，是測量儀表中長期存在的誤差修正、線形化處理等難題迎刃而解。如簡易數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械等。在大型工控系統(tǒng)中，普遍采用單片機(jī)進(jìn)行接口的控制與管理，這個(gè)因?yàn)閱纹瑱C(jī)與主機(jī)是并行工作的，可大大提高系統(tǒng)運(yùn)行速度。如數(shù)字濾波、線形化、誤差修正等。（ 1）功能集散系統(tǒng)。如一個(gè)加工中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)除完成機(jī)床加工運(yùn)行控制外，還要控制對刀系統(tǒng)、坐標(biāo)系統(tǒng)、刀庫管理、狀態(tài)監(jiān)視、伺服驅(qū)動(dòng)等機(jī)構(gòu)。并行多控制系統(tǒng)主要解決工程應(yīng)用系統(tǒng)的加速問題，以便構(gòu)成大型實(shí)時(shí)工程應(yīng)用系統(tǒng)。（ 3）局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。目前該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要是分布式測控系統(tǒng)，單片機(jī)主要用語系統(tǒng)中的通信控制，以及構(gòu)成各種測控子級系統(tǒng)。在 40 條引腳中有兩條專用于主電源的引腳，兩條外接晶體的引腳， 4 條控制或與其它電源復(fù)用的引腳 ,32 條 I/O引腳。 12345678RST9 (RXD)10 (TXD)11 (INT0)12 (INT1)13(T0)14 (T1)15 (WR)16 (RD)17XTAL218XTAL119GND20 (A8)21 (A9)22 (A10)23 (A11)24 (A12)25 (A13)26 (A14)27 (A15)28PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31 (AD7