【正文】 阻兩端有電壓差，電容緩慢通過電阻對地放電，電壓慢慢降低最后變成低電平，完成復位。 鍵盤輸入模塊 鍵盤設計方案論述 鍵盤非為編碼鍵盤和非編碼鍵盤。獨立鍵盤，是每個按鍵的電路是獨立的，每一個I/O口上只接一個按鍵，按鍵的另一端接電源或接地。矩陣鍵盤的掃描原理是：先確定是否有鍵按下，再判斷所按下鍵的行列位置?？紤]到本設計有串行通信和鍵盤輸入兩種工作方式，需要鍵盤輸入溫度設定值，可配數碼管合顯示，采用數值增減的方式，所需的鍵盤數不多，所以采用獨立鍵盤。獨立鍵盤的實現方法是利用單片機I/O口讀取口的電平高低來判斷是否有鍵按下，如把按鍵的一端接地，另一端與單片機的某個I/O口相連，開始時先給該I/O口賦一高電平，然后讓單片機不斷地檢測該I/O口是否變?yōu)榈碗娖?，當按鍵閉合時，既相當于該I/O口通過按鍵與地相連，變成低電平，程序一旦檢測到I/O口變?yōu)榈碗娖?，則說明按鍵被按下，然后執(zhí)行相應指令。 按鍵電壓變化 抖動時間的長短和按鍵的機械特性有關，一般為5～10ms，手動按下鍵再立即釋放，這個動作中，穩(wěn)定的時間不會超過20ms,單片機在檢測鍵盤是否按下時都要加上去抖動操作，有專門的去抖動電路和芯片，但一般可以用軟件延時的方法達到去抖動的效果。P20～ P27分別接K8～ K16。K1按下時會有一個50HZ，占空比為50%的脈沖方波信號從PULS端口(D1亮)輸出，可以測試電機用；K8是反向限位，即在電機在DIR=0時運動，一旦K8按下，電機立刻停止；K9是正向限位，即在電機在DIR=1時運動，一旦K9按下，電機立刻停止；K12是啟動按鈕，即按下該按鍵，電機就按照設定的速度，加速度，脈沖運轉，默認設置是V=1000HZ ,A=5000HZ/S*S,PULS=1000個。74HC595是8位串行輸入/輸出或者并行輸出移位寄存器，具有高阻、關、斷狀態(tài),三態(tài)。595是具有8位移位寄存器和一個存儲器，三態(tài)輸出功能。數據在SCHcp的上升沿輸入，在STcp的上升沿進入的存儲寄存器中去。 移位寄存器有一個串行移位輸入（Ds），和一個串行輸出（Q7’）,和一個異步的低電平復位，存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態(tài)的總線輸出，當使能OE時（為低電平），存儲寄存器的數據輸出到總線。QH39。我將它接下一個595的SI端。74595的控制端說明：SRCLR(10腳): 低點平時將移位寄存器的數據清零。SRCK(11腳)：上升沿時數據寄存器的數據移位。（脈沖寬度：5V時，大于幾十納秒就行了。(通常我將RCK置為低電平，) 當移位結束后，在RCK端產生一個正脈沖（5V時，大于幾十納秒就行了。G(13腳): 高電平時禁止輸出（高阻態(tài)）。比通過數據端移位控制要省時省力。74164的驅動電流(25mA)比74595(35mA)的要小,14腳封裝，體積也小一些。這在串行速度慢的場合很有用處，數碼管沒有閃爍感。 3)595是串入并出帶有鎖存功能移位寄存器，它的使用方法很簡單，在正常使用時SCLR為高電平， G為低電平。從SER每輸入一位數據，串行輸入時鐘SCK上升沿有效一次，直到八位數據輸入完畢，輸出時鐘上升沿有效一次，此時，輸入的數據就被送到了輸出端。 74HC595 時序圖 數碼管顯示連接電路根據設計要求和數碼管控制方式,該系統(tǒng)共8位共陽數碼管,數碼管的驅動采用兩片74HC595級聯驅動,其中第一片驅動段選,第二片位選,具體顯示的數字需要預先編碼,然后傳輸上去才可顯示。所以要先把8位位選數據傳輸到第二片,再把8位段選數據傳輸到第一片,傳輸完成后,需要一個RCK的上升沿才可以把位移寄存器的數據存到數據端口,位選和段選的編碼采用數組形式。因為一次只能傳送一位，所以對于一個字節(jié)的數據，至少要分8位才能傳送完畢。串行通信傳輸線少，長距離傳送時成本低，且可以利用電話網等現成的設備，但數據的傳送控制比并行通信復雜。異步串行通信是指通信的發(fā)送與接收設備使用各自的時鐘控制數據的發(fā)送和接收過程。異步通信不要求收發(fā)雙方時鐘嚴格的一致，實現容易，設備開銷較小，但每個字符要附加2～3位，用于起止位、校驗位和停止位，各幀之間還有間隔，因此傳輸效率不高。此時，傳輸數據的位之間的距離均為“位間隔”的整數倍，同時傳送的字符間不留間隙，既保持位同步關系，也保持字符同步關系。串行通信有三種制式，分別為單工、半雙工和全雙工。[6] MAX232芯片介紹 由于單片機和RS232的電平標準不一樣，單片機的電平標準為TTL電平：+5V表示1，0V表示0；而RS232的電平標準為：+3～+15V表示1，15V～3V 表示0。MAX232芯片是MAXIM公司生產的包含兩路接收器和驅動器的IC芯片。所以，采用芯片接口的串行通信系統(tǒng)只需單一的+5V電源就可以了。30V輸入電平l 低電源電流：典型值是8mAl 符合甚至優(yōu)于ANSI標準EIA/l ESD保護大于MILSTD883標準的2000V RS232接口介紹 RS232接口就是串口，電腦機箱后方的9芯插座，旁邊一般有|O|O| 樣標識。RS232C接口（又稱 EIA RS232C）是目前最常用的一種串行通訊接口。而在通信過程中只有兩個腳參與通信。 CCCC5及V+、V是電源變換電路部分，；T1IN、T2IN可直接連接TTL/COMS電平的51單片機串行發(fā)送端TXD，R1OUT、R2OUT可直接連接TTL/COMS電平的51單片機串行接收端RXD，T1OUT、T2OUT可直接連接PC機的RS232串口的接收端RXD，R1IN、R2IN可直接連接PC機的RS232串口的發(fā)送端TXD。其數據傳輸過程為:，TTL電平從單片機的TXD端發(fā)出，經過MAX232轉換為RS232電平后，從MAX232的T2OUT引腳發(fā)出，再連接到實驗板上串口的第3腳，再交叉串口線后，連接至PC機串口座的第2腳RXD端，至此計算機接收到數據。ISP（InSystem Programming）在系統(tǒng)可編程，指電路板上的空白器件可以編程寫入最終用戶代碼，而不需要從電路板上取下器件，已經編程的器件也可以用ISP方式擦除或再編程。 在線下載原理圖MOSI：輸出，AVRISP到目標芯片的指令或數據；MISO：輸入，目標芯片到AVRISP的數據；SCK：輸出，由AVRISP控制的串行時鐘；RET：輸出，由AVRISP控制的復位。所有設備功能由集電極輸出和鉗位二極管瞬態(tài)抑制。該電路為反向輸出型，即輸入低電平壓，輸出端才能導通工作。外接功率器件時必須有5V的電壓經過負載再接入UNL2803的輸出管腳,這是集電極開路的特點,由于外部驅動器的內部是5V光耦,所以可以很方便驅動。該系列集成穩(wěn)壓IC型號中的lm78或lm79后面的數字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如lm7806表示輸出電壓為正6V，lm7909表示輸出電壓為負9V。 ，LM78XX系列輸出電壓分別為: 5V。8V。10V。15V。24V。 LM7805外形圖 電源電路原理圖電源電路原理圖如圖所示,該系統(tǒng)輸入電壓可以再8V24V之間,采用三端線性穩(wěn)壓芯片LM7805穩(wěn)壓,輸出5V的電壓供給單片機以及外圍器件。 電源電路原理圖 第四章 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)軟件設計概述根據系統(tǒng)所需實現的功能，軟件設計可主要分為以下幾個部分：主程序,顯示程序,鍵盤程序,電機控制程序等。[7] Keil開發(fā)軟件介紹 Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，提供了豐富的庫函數和功能強大的集成開發(fā)調試工具。隨著單片機開發(fā)技術的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS51系列單片機的軟件， Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境將這些部份組合在一起。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。目標文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經L51連接定位生成絕對目標文件(.ABS)。Keil軟件開發(fā)流程：（1） 建立工程；（2） 為工程選定目標芯片；（3） 設置工程的配置參數（4） 打開/建立程序文件；（5） 編譯和連接文件；（6） 糾正和修改程序中的書寫和語法錯誤并重新編譯連接；（7） 將生成的HEX文件燒入單片機，運行調試。 所示。 鍵盤控制流程圖開始RUN是否按下電機按設定值運行限位開關,電機停止SET是否按下進入脈沖設定界面掃描UP鍵掃描DOWN鍵LEFT鍵是否按下RIGHT鍵是否按下SET鍵是否再次按下 Y N Y Y N Y N N 鍵盤控制流程圖 步進電機控制流程圖步進電機加減速通常有三種方法：直線加減速、指數加減速、拋物線加減速，后兩種方法，步進電機可能因為升降速太快而丟步，影響定位精度，下文介紹了精確定位過程的實現。這里介紹一種延時啟動直線加減速脈沖生成方法。所以由此可知： 有勻速過程的速度位移曲線 無勻速過程的速度位移曲線t0 取值越小，則實際加速曲線越逼近給定加速曲線，這里為計算方便取t0 , 由式（ 4） 很容易求出初始時刻v1（一般將v1 放大10 倍，以避免浮點數乘除運算），根據式 (8)、（5）分別求出vi、ti，由ti 求出裝載定時器T0 的初始值。在加減速過程中，用戶設置的位移值、加速度值可能較小，最大速度值又可能較大，所以單片機在運算過程中要判斷是否有勻速運動過程，、 所示，具體方法如下：首先計算中間位移點Pm ＝ Ps /2，并對定時器T0 輸出脈沖數進行計數，設計數變量為j，當j ＜ Pm 時，實時判斷當前速度是否到達設定的最大速度值，若到達，則記錄當前輸出脈沖數P1，根據對稱性，可知在第（Ps － P1）個脈沖開始減速。綜上所述，定時器T0 所示，右側是加速段流程，中間是勻速段流程，左側是減速段流程。該電機的主要參數如下： 步距角(176。 絕緣電阻(Ω)500V DC 100 MΩ Min環(huán)境溫度(℃)—20~+50溫在高速運動時，為避免在啟動和停止階段發(fā)生沖擊、失步、超程和振蕩，運動控制系統(tǒng)需要對運動速度進行加減速控制。因此可通過控制插補運算的頻率來控制進給速度。本設計采用中斷控制法，即根據編程進給速度計算出定時器/計數器(CTC)的定時時間常數，以控制CPU中斷，在中斷服務中進行一次插補運算并發(fā)出進給脈沖，CPU等待下一次中斷，如此循環(huán)進行，直到插補完畢。進給脈沖頻率由定時器定時常數決定，定時到，插補運算一次輸出進給脈沖。當速度突然升高時，應保證加在伺服進給電動機上的進給頻率逐漸增大；當速度突降時，應保證加在伺服電動機上的進給脈沖頻率逐漸減小。ABCDOvcpV(t)KL 直線加減速直線加減速控制需經5個過程：1) 加速過程 若輸入速度與上一個采樣周期的輸出速度vi1 之差大于一個速度常數KL，即vcvi1 KL，則必須進行加速控制，使本次采樣周期的輸出速度增加一個KL值： vi = vi1 + KL ，KL為速度階躍因子。2) 加速過渡過程 當輸入速度vc與上次采樣周期的輸出速度vi1之差滿足下式時：0vc – vi1KL, 說明速度已上升至接近勻速。經過這個過程后，系統(tǒng)進入穩(wěn)定速度狀態(tài)。改變本次采樣周期的輸出速度vi，使之減小到與輸入速度vc相等，即： Vi = vc 。顯然，在減速過程中，輸出速度沿直線為的直線下降。必要脈沖數按下面公式計算： 驅動器選型2M2046混合式步進電機驅動器,該驅動器的電器參數:輸入電源:AC40V60V50/60HZ2A(MAX)驅動方式:PWM（脈寬調制）恒流斬波，兩相正弦波電流輸出。工作環(huán)境:0℃～50℃15～85%RH、不結露。存放環(huán)境外形尺寸:152*84*60mm(見外觀尺寸)(長*寬*高)。 (1) . 控制信號定義(2) PLS/CW+： 步進脈沖信號輸入正端或正向步進脈沖信號輸入正端PLS/CW： 步進脈沖信號輸入負端或正向步進脈沖信號輸入負端DIR/CCW+： 步進方向信號輸入正端或反向步進脈沖信號輸入正端DIR/CCW： 步進方向信號輸入負端或反向步進脈沖信號輸入負端ENBL+： 脫機使能復位信號輸入正端ENBL： 脫機使能復位信號輸入負端脫機使能信號有效時復位驅動器故障，禁止任何有效的脈沖，驅動器的輸出功率元件被關閉，電機無保持扭矩。當高有效時，把所有控制信號的負端連在一起作為信號地，低有效時，把所有控制信號的正端連在一起作為