基于单片机的步进电机控制系统设计课程设计说明书(编辑修改稿)

基于单片机的步进电机控制系统设计课程设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。 这是由于内部上拉的缘故。 P2口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。 在给出地址“ 1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2口在 FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口： P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL门电流。 当 P3口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为 低电平， P3口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示： P3 口管脚备选功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） /INT0（外部中断 0） /INT1（外部中断 1） T0（记时器 0外部输入） T1（记时器 1外部输入） /WR（外部数据存储器写选通） /RD（外部数据存储器读选通） P3 口 同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此时， ALE只有 在执行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 中北大学计算机控制技术课程设计说明书 第 11 页 共 32 页 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP：当 /EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1时， /EA 将内部锁定为 RESET；当 /EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编 程期间，此引脚也用于施加12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 I/O 口引脚： a： P0 口，双向 8位三态 I/O口，此口为地址总线（低 8位）及数据总线分时复用； b： P1 口， 8位准双向 I/O 口； c： P2 口， 8位准双向 I/O 口，与地址总线（高 8 位）复用； d： P3 口， 8位准双向 I/O 口，双功能复用口。 振荡器特性： XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。 该反向放大器可以配置为片内振荡器。 石晶振 荡和陶瓷振荡均可采用。 如采用外部时钟源驱动器件， XTAL2应不接。 有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 芯片擦除： 整个 EPROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE 管脚处于低电平 10ms 来完成。 在芯片擦操作中，代码阵列全被写“ 1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外， AT89C51 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。 在闲置模式下， CPU 停止工作。 但 RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。 在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 中北大学计算机控制技术课程设计说明书 第 12 页 共 32 页 3 硬件电路的设计 系统整图 系统整图如图 所示，本系统采用外部中断方式， p2 口作为信号的输入部分， p0口为发光 LCD 显示部分， p1口作为电机的驱动部分。 图 系统整图 电源部分 利用 LM7812 和 LM7805 芯片得到 12V 和 5V的电压，它们的应用要注意以下几点：（ 1）输入输出压差不能太大 ,太大则转换效率急速降低，而且容易击穿损坏；（ 2）输出电流不能太大， 是其极限值。 大电流的输出，散热片的尺寸要足够大，否则会导致高温保护或热击穿；（ 3）输入输出压差也不能太小 ,大小效率很差。 其中 12V 电压给步进电机供电， 5V电压则给单片机供电。 分别如图 、图 中北大学计算机控制技术课程设计说明书 第 13 页 共 32 页 所示。 （ 1）、产生 12V 的电压给步进电机供电 图 12V电路部分 （ 2）产生 5V的电压给单片机供电 图 5V电路部分 最小系统 基本电路的最后一个部分是存储器的设置，如果 31 脚接电源，则采用内部存储器，如果 31 脚接地，则采用外部存储器。 将时钟电路、复位电路与单片机连接并设置好存储器，就构成了最小系统。 这是做任何单片机设计都必须有的部分。 如图 所示。 中北大学计算机控制技术课程设计说明书 第 14 页 共 32 页 图 最小系统 驱动部分 此电路是步进电机的驱动部分，我选用的是 ULN2020 芯片来驱动的， ULN2020系列是一款高耐压，大电流达林顿管驱动器， 包含 7个 NPN 达林顿管。 如图 所示。 图 驱动部分 状态指示部分 状态指示用 P0口控制 LCD 的显示， STA显示的是转动的方向， SPD 显示的是转动的速度， RUN 显示的是机器是否运转，用它来表示步进电机所处的状态。 如图 所示。 中北大学计算机控制技术课程设计说明书 第 15 页 共 32 页 图 状态指示部分 按键部分 本次设计选用的是单片机的 P2 口来控制信号的输入，所以把按键开关和 P2 口连接起来，当按下开关 KEY1 时，相当于给 口一个低电平，开始转动；当按下开关 KEY2 时，相当于给 口一个低电平，步 进电机反转，相反则正转；当按下开关 KEY3 时，相当于给 口一个低电平，调节转速。 如图 所示。 图 按键部分 时钟部分 时钟电路是计算机的心脏，它控制着计算机的工作节奏，可以通过提高时钟频率来提高 CPU 的速度，本次设计采用的晶振为 12MHz。 如图 所示。 图 时钟部分 中北大学计算机控制技术课程设计说明书 第 16 页 共 32 页 复位部分 根据应用的要求，复位操作通常有两种基本形式：上电复位和上电或开关复位。 本例使用上电复位。 如图 所示。 图 复位部分 keiluvision4 简介及调试 Keil C51 是美国 Keil Software 公司出品的 51系列兼容单片机 C语言软件开发系统，与汇编相比， C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。 Keil 提供了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（ uVision）将这些部分组合在一起。 运行 Keil 软件需要 WIN9 NT、 WIN20 WINXP 等操作系统。 如果你使用 C 语言编程，那么 Keil 几乎就是你的不二之选，即使不使用 C语言而仅用汇 编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。 2020 年 2月发布 Keil μ Vision4， Keil μ Vision4 引入灵活的窗口管理系统，使开发人员能够使用多台监视器，并提供了视觉上的表面对窗口位置的完全控制的任何地方。 新的用户界面可以更好地利用屏。