课程设计论文-基于单片机的步进电机控制系统设计

课程设计论文-基于单片机的步进电机控制系统设计内容摘要：

组成。 MCS— 51 中的寄存器较多，大体可分为通用寄存器和专用寄存器两类。 图 微处理器存储器结构 MCS— 51 存储器配置：微型计算机必须配置一定数量的存储器，但不同的微型计算机存储器的配置不同。 一种是程序与数据共用一个存储器，如图 3(a)所示。 一般的通用计算机都采用此种形式。 另一种是将程序与数据分别放在两个存储器内，一个称程序存储器，另一个称数据存储器，如图 3(b)所示。 MCS— 5l单片机属于此类。 这是由单片机的应用特点所决定的，因为单片机往往是为某个特定对象服务的，这是与通用计算机不同的一个显著特点。 它的程序设计调试成功后，一 般是固定不变的，因而程序 (包括常数表 )可以而且也应该一次性地永久放到单片机内。 这样不仅省去了每次开机后台程序重新装入步骤，还可以有效地防止围掉电和其它干扰而引起的程序丢失的错误。 MCS— 51 片内集成有一定容量的程序存储器 (8031／ 80c31／ 8032 除外 )和数据存储器并具有较大的外部存储器扩展能力。 物理上， MCS— 51 有 4 个存储器空间：片内程序存储器、片外程序存储器，片内数据存储器、片外数据存储器。 图 5 给出了访问程序存储器时，程序取指所涉及到的信号和时序。 如果程序存储器是外部的，则程序存储器读选 PSEN 一般是每个机器周期两次有效，如图 5(a)所示，如果是访问外部数据存储器，如图 5(b)所示，则要跳过两个 PSEN，因为地址和数据总线正在用于访问数据存储器。 应该注意的是，数据存储器总线周期为程序存储器总线周期的 2 倍，图 5 给出了端口 0 和端口 2 所发送的地址ALE 和 PSEN 的相对时序。 ALE 用于将 P0 的低位地址字节锁存到地址锁存器中。 图 MCS51 执引外部程序存储器中指令码时的总线周期 步进电机的控制设计 键盘 系统由命令输入单元，微处理器和功率放大器三部分组成。 键盘 负责发布命令、输入数据， 采 用带中断的行列式键盘， 微处理器负责 将命令转化成控制信号。 功率放大器 具有 信号放大的功能。 图 单片机控制步进电机原理图 147E sc2586903E n ter B ′B A ′P 1 . 074 HC 30停止反转正转设置AAT89C2051P 3 . 5P 3 . 4P 3 . 1P 3 . 0INT 0P 1 . 7P 1 . 6P 1 . 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2P 1 . 1步进电机驱动电路 步进电机 电路设计 在 Proteus 环境选用下例元器件，设计电路如图 8 所示。 ① IN400 BUTTON： 二极管、按纽； ② 7SEGMPX4CA、 RESPACK 80C5共阳四位一体数码管、排阻、单片机； ③ RES、 CAP、 CAPELEC、 AND CRYSTAL： 电阻、电容、电解电容、4 输入与门、晶振； ④ MOTORBISTEPPEA、 L298： 步机直流电机、电机驱动模块； 图 整个电路设计图 数码管显示 用一位共阴极数码管和单片机的 P0 口相连，显示电机转速的档位，有一档、二档、三档，分别显示 3， 在启动时初显示 0， 清零后也显示 0. 图 .共阴极数码管 键盘设计 当按键数大于 8 时，通常采用行列式键盘电路。 如图所示为用单片机扩 展 I/O口组成的行列式键盘电路。 该图中行线 到 通过上拉电阻接 +Vcc，且 为列线处于输出状态， 为行线，处于输入状态。 按键设置在行、列线交点上，行、列线分别连接按键开关的两端。 当键盘上没有键闭合时，行线和列线之间时断开的，所有行线输入全部为高电平。 当按下键盘上的某个键使其闭合时，则对应的行线和列线短路，行线输入即为列线输出。 如果此时把所有列线初始化为输出低电平 ，则通过读取行线输入值的状态是否全为 1，即可判断有无键按下。 共设八个按键，为一档、二档、三档、正转、反转、暂停、继续和清零。 具体键盘电路如下图： H1H0L3L2L1L0清零继续暂停反转正转三档二档一档 图 键盘电路 3 控制系统 软件设计 程序主要分为主程序、键盘（中断）程序 主程序设计 主 程序主要完成初始化，设置中断入口程序，并将 R7 寄存器的 7 三位做为功能标志位， R7 中的值不停地送累加器，并检测累加器高三位是否为 1， 若其中有某位为 1 则转向相应的功能程序。 主程序 不断的循环处于等待中断状态。 流程图如图所示： 图 主程序流程图 键盘程序设计 主程序 运行期间，若产生中断则转入键盘程序。 键盘程序分为 5 部分： 1 . 判断键盘上有无键按下 2 . 去除抖动的影响 3 . 扫描键盘，得到按下键的键号 4 . 判别闭合的键是否释放 5 . 键号入累加器，结束中断 中断流程图如图所示： 开始初始化R 7 ＝ 1。 调用反转子程序 调用正转子程序调用显示子程序YN主程序流程 图 中断子程序流程图 Proteus 软件仿真 在该设计中，利用 Proteus 软件进行仿真。 Proteus 是英国Labcenter 公司开发的电路分析与仿真软件。 运行于 Windows 操作系统上，可以仿真、分析 (SPICE)数字电路、模拟电路、数模混合电路，是目前唯一能实现对 5 PIC、 AVR、 HC1 ARM 等处理器 的仿真软件。 Proteus 与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机 CPU 的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。 因此在仿真和程序调试时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。 对于这样的仿真实验，从某种意义上讲，是弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象 图 原始数码管显示 图 开始运行程序 时数码管 显示 图 正转一段时间后数码管显示 图 反转一段时间后数码管显示 具体程序清单 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0013H LJMP KEYL ORG 0030H MAIN： MOV SP,60H ； 初始化 MOV R0,00H MOV R1,00H MOV R3,40 MOV 72H,40 MOV P2,0F0H CLR CLR 06H CLR CLR CLR CLR MOV 43H,00H MOV 42H,00H MOV 41H,00H MOV 40H,00H MOV R7,00H SETB EA SETB IT1 SETB EX1 START： SETB 20H ； 主程序 CJNE R7,1,L1 CLR 20H LCALL ZZ SETB 20H L1： CJNE R7,2,L2 CLR 20H LCALL FF SETB 20H L2： LCALL LED NNT3： LJMP START LED： MOV DPTR,TAB ； 显示程序 SETB CLR CLR CLR MOV A,43H MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A LCALL TT CLR SETB CLR CLR MOV A,42H MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A LCALL TT CLR CLR SETB CLR MOV A,41H。