基于单片机的按摩机的控制设计毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的按摩机的控制设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

都需要复位，以便中央处理器 CPU 以及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。 单片机的复位后是靠外部电路实现的，在时钟电路工作后，只要在单片机的 RST 引脚上出现 24 个时钟振荡脉冲（ 2 个机器周期）以上的高电平，单片机便可实现初始化状态复位。 MCS51 单片机的 RST 引脚是复位信号的输入端。 例如：若 MCS51 单片机时钟频率为 12MHz。 上电瞬间， RST 端的电位与 VCC 相同，随着电容的逐步充电， RST 端的电位逐渐下降，此时 ζ =22 106 1 103=， RST端出现 5 1000／ 1200≈ ，使单片机复位。 (3).控制或与其它电源复用引脚 RST,ALE/PROG,PSEN 和 EA/Vpp. ① RST： 复位输入端 .当振荡器运行时 ,在该引脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。 ② ALE/PROG： 当访问外部存储器时 ,ALE(地址锁 存允许 )的输出用于锁存地址的低位字节 .即 访问外部存储器 ,ALE 仍以不变的频率 (此频率为振荡器频率的 1/6)周期性地出现正脉冲信号。 因此 ,它可用作对外输出的时钟 ,或用于定时目的。 然而要注意的是 :每当访问外部数据存储器时 ,将跳过一个 ALE 脉冲。 如果需要的话 ,通过对专用寄存器 (SFR)区中 8EH 单元的 D0 位置数 ,可禁止 ALE 操作。 该位置数后 ,只有在执行一条 MOVX 或 MOVC 指令期间 ,ALE 才会被激活 .另外 ,该引脚会被微弱拉高 ,单片机执行外部程序时 ,该设定禁止 ALE 位无效。 ③ PSEN： 程序存储允许 (PSEN)输 出是外部程序存储器的读选通信号。 当 AT89C51 由外部程序存储器取指令 (或常数 )时 ,每个机器周期两次 PSEN 有效 (即输出 2 个脉冲 ).但在此期间内 ,每当访问外部数据存储器时 ,这两次有效的 PSEN 信号将不出现。 ④ EA/VPP 外部访问允许端 ,要使 CPU只访问外部存储器 (地址为 0000H—FFFFH),则 EA端外部必须保持低电平 (接到 GND 端 )然而要注意的是 ： 如果保密被编程 ,复位时在内部会锁存 EA 端的状态。 当 EA 端保持高电平 (接 VCC 端 )时 ,CPU 则执行内部程序存储器中的程序。 在 Flash存储器编程期间 ,该引 脚也用于施加 12V的编程允许电源 VPP(如果选用 12V编程 )。 (4).输入 /输出引脚 —,—,—,— 大连民族学院本科毕业设计（论文）题目 –6– ① P0 端口 (—)： P0 是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 端口 .作为输出端口用时 ,每位能以吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 输入 ,对端口写 1 时 ,又可作为高阻抗输入端用。 在访问外部程序和数据存储器时 ,它是分时多路转换的地址 (低 8 位 )/数据总线 ,在访问期间激活了内部的上拉电阻。 在 Flash 编程时 ,P0 端口接受指令字节。 而在校验程序时 ,则输出 指令字节 .验证时 ,要求外 接 上拉电阻。 ② P1 端口 (—)： P1 是一个带有内部上拉电阻的 8 位 I/O 端口。 P1 的输出缓冲器可驱动 (吸收或输出电流方式 )4个 TTL输入 .对端口写 1时 ,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位 ,这时可用作输入口 ,P1 口作输入口使用时 ,因为有内部的上拉电阻 ,那些被外部信号低的引脚会输出一个电流 (IIL)。 ③ P2 端口 (—):P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口 .P2 的输出缓冲器可驱动 (吸收或输出电流方式 )4个 TTL输入 .对端口写 1时 ,通过内部的上拉电 阻把端口拉到高电位 ,这时可用作输入口 .P2 作输入口使用时 ,因为有内部的上拉电阻 ,那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流 (IIL)。 在访问外部程序存储器和 16位地址的外部数据存储器 (如执行 MOVX@DPTR指令 )时 ,P2 送出高 8 位地址。 在访问 8 位地址的外部数据寄存器 (如执行 MOV@RI 指令 )时 ,P2口引脚上的内容 (就是专用寄存器 (SFR)区 P2 寄存器的内容 )在整个访问期间不会改变。 P3 端口 (—):P3 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口 .P3 的输出缓冲器可驱动 (吸收或输出电流方式 )4 个 TTL 输入。 对端口写 1 时 ,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位 ,这时可用作输入口。 P3 作输入口使用时 ,因为内部的上拉电阻 ,那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流 (IIL)。 步进电机介绍 步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生堵转。 在有负载的情况下，启动频率应更低。 如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。 步进电动机 以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。 伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到应用。 随着工业技术的不断进步，在自动化控制、精密机械加工、航空航天技术及所有要求高精度定位等高新技术领域，步进电机的得到了广泛的应用。 步进电机是一种将脉冲信号转化为角位移的执行机构。 若在其输入加入有规律的脉冲信号 ,就能驱动步进电机大连民族学院本科毕业设计（论文）题目 –7– 按设定的方向移 动一定的距离或转动一个角度（称为“步距角”）。 从结构上步进电机分为单相、双相、三相、四相、五相、六相等多种。 本次设计使用步进电机分为 A、 B、C、 D 四相绕组，每相通电一次称为一拍。 四相步进电机根据不同的通电规律可分为几种工作模式： 四相单四拍： ABCD； 四相双四拍： ABBCCDDA； 四相单八拍： AABBBCCCDDDA； 四相双八拍 ： ABABCBCBCDCDCDADADAB。 步进电机的正反转与电机每相的通电顺序有关，可以改变相序来改变电机的正反转。 步进电机每步所旋 转角度的大小，称为步距角（β B）。 它是由电机本身转子的齿数（ ZR）。 一个通电循环内通电节拍数（ MQ）决定的。 即β B=360/ ZR MQ。 电机出厂的步距角是固定的。 四相步进电机的步距角为 (表示半步工作时为 ，整步工作时为 )。 步进电机转速的高低与控制脉冲频率有关。 改变控制脉冲频率，可改变电机转速。 步进电机特点 1．一般步进电机的精度为步进角的 35%，且不累积。 2．步进电机外表允许的最高温度。 步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机 外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏 130 度以上，有的甚至高达摄氏 200 度以上，所以步进电机外表温度在摄氏 8090 度完全正常。 3．步进电机的力矩会随转速的升高而下降。 当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。 在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。 4．步进电机低速时可以正常运转 ,但若高于一定速度就无法启动 ,并伴有啸叫声。 大连民族学院本科毕业设计（论文）题目 –8– 3 系统基本实现方案 系统框图 根据设计要求， 步进电机控制电路可以分为控制模块、显示模块、键盘模块、电机驱动模块、步进电机部分。 步进电机控制电路基本模块方框图如图所示。 设计系统框架时，除了考虑实现按摩功能外，系统的可操作性和安全性也是至关重要的。 为了方便用户使用，给他们舒适的感受，按摩机必须设计良好的用户操作按键以及必要的显示系统；并充分完善供电电源的设计。 按摩机的主要功能模块可划分为 6部分。 控制系统 A T 8 9 C 5 1按键L C D 1 2 8 6 4L298 驱动模块步进电机电源模块指示灯蜂鸣器提示输出 图 系统框图 1. 按键输入与 L12864 液晶显示部分。 该模块负责响应按摩机 4个按键输入信号，并利用 L12864 液晶显示当前工作状态。 其中， L12864 液晶显示启停、正转、反转、加速减速。 2. 电源部分。 该模块实现单片机系统从交流中整流出稳定的 5V供电电压。 3. 电机部分。 步进电机与 L298 连接实现稳定的运转。 4. 驱动模块。 L298N 芯片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，输出电压最高可达 50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的 IO口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。 大连民族学院本科毕业设计（论文）题目 –9– 5. 蜂鸣 器提示输出部分。 该模块完成按摩机的告警提示，在一般工作情况下，蜂鸣器都将发声 告警（例如电机运行超时 ）。 6发光二极管 指示部分。 氖灯只在按摩机工作时发光，否则熄灭。 硬件电路图 单片机系统设计技术是系统框架实现的具体执行步骤，系统设计框架虽然构建了系统的整体功能模块划分，但是硬件实现和软件实现还得通过具体的技术方案才能达到。 采用的技术方案的好与坏直接影响系统的可操作性和安全性，以及后续设计工作的展开和进行。 因此单片机系统设计技术方案同样重要。 一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容： 一是系统扩 展，即单片机内部的功能单元，如 ROM、 RAM、 I/O、定时器 /计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。 二是系统的配置，即 按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器 等，还要设计合适的接口电路。 系统的扩展和配置应遵循以下原则： ① . 尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法。 为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。 ② . 系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求，并留有适当余地，以便进行二次开发。 ③ . 硬件结构应结合应用软件方案一 并考虑。 硬件结构与软件方案会产生相互影响，考虑的原则是：软件能实现的功能尽可能由软件实殃，以简化硬件结构。 但必须注意，由软件实现的硬件功能，一般响应时间比硬件实现长，且占用 CPU 时间。 ④ . 系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。 如选用 CMOS 芯片单片机构成低功耗系统时，系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。 ⑤ . 可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分，它包括芯片、器件选择、滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。 ⑥ . 单片机外围电路较多时，必须考虑其驱动能力。 驱动能力不足时，系统工作不可靠，可通过增 设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。 ⑦ . 要求尽量朝着“单片”方向设计硬件系统。 系统器件越多，器件之间相互干扰也越强，功耗也增大，也不可避免地降低了系统的稳定性。 大连民族学院本科毕业设计（论文）题目 –10– 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U?89c511230pFC130pFC2GNDVCCGND9KR1S122uFC3GNDVCCL2985107611129 8 424VGNDVCC231314步进电机ABCDD0 D1 D2 D3D4 D5D6 D7GNDVCCLCD1286412 3 4 6 8 9 12 145 7 1110 13 15 16 17 18 19 20VSS VDD V0 D/I R/W E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 CS1 CS2 RET VEE BL BL GNDVCC10KVCC S1S2S3S4GND1KR11KR21KR31KR4VCCLED1Speake。