基于單片機的步進電機控制系統設計課程設計說明書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。　　P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： P3口管腳備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時器0外部輸入） T1（記時器1外部輸入） /WR（外部數據存儲器寫選通） /RD（外部數據存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。　　ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀態ALE禁止，置位無效。　　/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。I/O口引腳：a：P0口，雙向8位三態I/O口，此口為地址總線（低8位）及數據總線分時復用；b：P1口，8位準雙向I/O口；c：P2口，8位準雙向I/O口，與地址總線（高8位）復用；d：P3口，8位準雙向I/O口，雙功能復用口。振蕩器特性： XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。芯片擦除：整個EPROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節被重復編程以前，該操作必須被執行。 此外，AT89C51設有穩態邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數器，串口和中斷系統仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。3 硬件電路的設計 系統整圖，本系統采用外部中斷方式，p2口作為信號的輸入部分，p0口為發光LCD顯示部分，p1口作為電機的驅動部分。 系統整圖 電源部分利用LM7812和LM7805芯片得到12V和5V的電壓，它們的應用要注意以下幾點：（1）輸入輸出壓差不能太大,太大則轉換效率急速降低，而且容易擊穿損壞；（2）輸出電流不能太大， 是其極限值。大電流的輸出，散熱片的尺寸要足夠大，否則會導致高溫保護或熱擊穿；（3）輸入輸出壓差也不能太小,大小效率很差。 其中12V電壓給步進電機供電，5V電壓則給單片機供電。、。（1）、產生12V的電壓給步進電機供電 12V電路部分（2）產生5V的電壓給單片機供電 5V電路部分 最小系統基本電路的最后一個部分是存儲器的設置，如果31腳接電源，則采用內部存儲器，如果31腳接地，則采用外部存儲器。將時鐘電路、復位電路與單片機連接并設置好存儲器，就構成了最小系統。這是做任何單片機設計都必須有的部分。 最小系統此電路是步進電機的驅動部分，我選用的是ULN2001芯片來驅動的，ULN2001系列是一款高耐壓，大電流達林頓管驅動器，包含7個NPN達林頓管。 驅動部分 狀態指示部分狀態指示用P0口控制LCD的顯示，STA顯示的是轉動的方向，SPD顯示的是轉動的速度，RUN顯示的是機器是否運轉，用它來表示步進電機所處的狀態。 狀態指示部分 按鍵部分本次設計選用的是單片機的P2口來控制信號的輸入，所以把按鍵開關和P2口連接起來，當按下開關KEY1時，開始轉動；當按下開關KEY2時，步進電機反轉，相反則正轉；當按下開關KEY3時，調節轉速。 按鍵部分 時鐘部分時鐘電路是計算機的心臟，它控制著計算機的工作節奏，可以通過提高時鐘頻率來提高CPU的速度，本次設計采用的晶振為12MHz。 時鐘部分 復位部分根據應用的要求，復位操作通常有兩種基本形式：上電復位和上電或開關復位。本例使用上電復位。 復位部分 keiluvision4簡介及調試Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發系統，與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優勢，因而易學易用。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方案，通過一個集成開發環境（uVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WIN9NT、WIN2000