基于单片机红外发射步进电机控制系统设计毕业设计说明书(编辑修改稿)

基于单片机红外发射步进电机控制系统设计毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

片机本身是不能进行自主复位11M0592Y2C1012PC912PXTAL1 XTAL2基于单片机红外发射步进电机控制系统设计 6 的 ， 因此 其 务必 跟 对应的 外部电路 进行 相互协作这样才 会发出复位信号，从而完成复位操作。 上电复位和按键复位 是复位操作的 二种 方式。 a)上电复位： STC89 系列单片机的复位引脚 连接到电源端（ VCC）上串接个 电容器，然后连接到 地端（ GND） 上 加一个电阻 ， 这样 一个 RC 充放电回路 便构造好了 ，从而 确保 有 充足的 时间 使 单片机在上电时 复位（ RST）时引 脚上 存在 高电平 来 进行复位， 使系统再次回到低电平的正常工作状态 ， 电路设计中 所用 电阻和电容 通常选择10K 和 10uF。 b)按键复位：按键复位 便是 在 上电复位的 电容上 并联一个开关 ， 开关闭合 时电容 便开始 放电 ， 复位引脚（ RST） 将 处 于高电平 ， 由于 电容充电 ， 因此 高电平 的状态会持续 一段时间用来确保 单片机 进行 复位。 本 设计 系统 选用 的是 上电 复位方式，其电路如图 33 所示。 图 33 STC89C52 上电复位 红外线发射电路 红外线发射管 选用了普遍使用的 TSAL6200。 红外发射管也被称为红外发光二极管，属于半导体类。 它是 发光 元件， 能 将 电能转换成近红外光（不可见光） 并发射出去 是其主要的 能力 ， 在 各种 光电开关 及 遥控电路中 被 泛所用。 红外线发射管与普通发光二极管 没有太大的区别特别在 结构与 原理上 ， 红外发光二极管通常使用砷化铝镓， 砷化镓这些材料 ， 并且用透明或黑色、 浅蓝色的树脂 进行 封装。 工作原理：基于单片机来控制 红外线发射管 ， 用不同的脉冲 间隔 时间来表示不同按键的 编 码值 ，然后二次 调制成 38kHz 信号 由红外线发射管发射出去。 红外线发射管 TSAL6200 如图 34 所示： 图 34 红外线二极管 TSAL6200 实物图 C310uFR 1010kV C C 5V 0盐城工学院本科生毕业设计说明书 (20xx) 7 红外线发射管 与单片机 接线 图如图 35 所示： 图 35 红外线发射管与单片机接线图 独立式键盘电路设计 用 I/O 线 组成 的单个按 键电路 被称为 独立式键盘 ， 其中 每个独立式按键 都 分 派到 一根 I/O 口线， 每个 I/O 口线所接的按键工作状态 都 保持 互不干扰、 独立的工作状态，由于其结构简单，易于设计 所以大多数设计都选择独立式键盘电路。 单个输入 比较适合用独立式键盘 ， 每个按键都有与之对应的 I/O 口， 只要 查询 I/O 口的高低电平 就可以 确定按键的状态。 其由行线和列线构成，按键安放的地方是行、列的交叉点，按键开关的两端分别连接到行线、列线，按键个数等于行数乘以列数 ， 这样 的设计 可以大大节省使用的 I / O 端口 ，它一般 用于按键 数目较多的电路中。 常用行扫描法 、列扫描法和线翻转法 来查询按键的状态。 使用按键时，必须要考虑的消除按键抖动的影响，消除按键抖动简称按键消抖，主要方法分为硬件消抖和软件消抖。 硬件消抖 涵盖 RC 滤波电路， 单稳态电路和双稳态电路 ,双稳态的 RS 触发器电路 是目前 用的最多且效果最好的。 软件消抖也就是延时消抖，节省硬 件资源， 使用广泛。 此次设计选择了软件消抖。 在本设计系统中，由于不需要很多按键， I/O 口又有大量剩余，系统采用了一五个独立按键开关 S S S S S9，每个按键 都有一个独立的操作与之对应，即每个按键控制步进电机的一个状态，其电路 如图 所示。 当键 S5 被按下时，对应的操作为“右转 ” （正转），步进电机正转 ；当键 S6 被按下时，对应的操作为“左转 ”（反转），步进电机反转 ；当键 S7 被按下时，对应的操作为“减速 ”， 步进电机减速 ；当键 S8 被按下时，对应的操作为“加速 ”， 步进电机加速 ；当键 S9 被按下时，对应的操作为“停止”， 步进电机停止 .独立式键盘电路与单片机 连接 图如图 36 所示： (T2) P1. 01(T2 EX) P1. 12P1. 23P1. 34P1. 45(MOSI) P1. 56(MISO) P1. 67(SCK) P1. 78RST9(RXD) P3. 010(TXD) P3. 111(INT0) P3. 212(INT1) P3. 313(T0) P3. 414(T1) P3. 515(WR) P3. 616(RD) P3. 717XTAL218XTAL119GND20P2. 0 (A8)21P2. 1 (A9)22P2. 2 (A10)23P2. 3 (A11)24P2. 4 (A12)25P2. 5 (A13)26P2. 6 (A14)27P2. 7 (A15)28PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0. 7 (AD7)32P0. 6 (AD6)33P0. 5 (AD5)34P0. 4 (AD4)35P0. 3 (AD3)36P0. 2 (AD2)37P0. 1 (AD1)38P0. 0 (AD0)39Vcc40U6AT89C52R19 4k7R174k7R184k7R16 4k7R15 4k7R14 4k7R13 4k7R12 4k7VCC5V0C7100nD3TSAL6200Q1NPNVCC5V0R23220R22 1kR214k7基于单片机红外发射步进电机控制系统设计 8 图 36 独立式键盘电路 与单片机连接图 红外线接收电路 红外线接收头 (又称红外线接收模组 ,IRM)是集成红外线接收 PD二极管、放 大、滤波和比较器输出等 IC 模块。 红外线接收头 可以接受的频率有 36,40,这么几种，用户 可按 照 需求的不同 来 选择使用不同 接受频率的 红外接收头， 现如今红外接收头已经 被 广泛应用在 各种家用电器 中 了 ， 因为它 不 需要再 制作接收放大电路， 因此 很大程度上 简化了电路。 常用的红外接收头的外形，均有三只引脚， 分别为 电源负 (GND) 、电源 正（ VDD）和数据输出 (Out)。 接收头的引脚排列因型号 和外形的 不同而 有着一点点 小小的 区别。 普通的 红外接收头 主要参数如下： 工作电压： ～ 工作电流： ～ 接收频率： 峰值波长：940nm 静态输出：高电平 输出低电平： ≤ 输出高电平：接近工作电压。 红外线引脚图如图 37 所示： 图 37 红外线 接收头 引脚图 红外接收模块采用基于 HS0038 红外接收器为核心的设计系统。 HS0038 是一种常用的红外接收头，因为 其集 接收电路，低通滤波，调制和解调电路，放大电路和控制电路作为一个整体，方便，简单，实用。 HS0038 接收头 一共有三个引脚输出 分别是输入、输出、电源 ， 一目了然，大大的方便了我们的使用。 HS0038 接收头 内部 构造 如图 38 所示。 (T2) P1. 01(T2 EX) P1. 12P1. 23P1. 34P1. 45(MOSI) P1. 56(MISO) P1. 67(SCK) P1. 78RST9(RXD) P3. 010(TXD) P3. 111(INT0) P3. 212(INT1) P3. 313(T0) P3. 414(T1) P3. 515(WR) P3. 616(RD) P3. 717XTAL218XTAL119GND20P2. 0 (A8)21P2. 1 (A9)22P2. 2 (A10)23P2. 3 (A11)24P2. 4 (A12)25P2. 5 (A13)26P2. 6 (A14)27P2. 7 (A15)28PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0. 7 (AD7)32P0. 6 (AD6)33P0. 5 (AD5)34P0. 4 (AD4)35P0. 3 (AD3)36P0. 2 (AD2)37P0. 1 (AD1)38P0. 0 (AD0)39Vcc40U6AT89C52S5S6S7S8C810uFR2010kVCC5V0RSTP1. 5P1. 6P1. 7XTAL1XTAL2S9盐城工学院本科生毕业设计说明书 (20xx) 9 图 38 HS0038 红外接收头内部 构造 图 因为 HS0038 集成了 巨大 的信号处理功能， 所以本设计 中只需 直接将它与单片机连接便 OK 了 ， 具体应用电路图如图 39 所示。 图 39 HS0038 应用电路图 本设计主要是采用 HS0038 红外接收头 实物 如图 310。 图 310 红外接收头 HS0038 实物图 LCD1602 液晶显示屏模块 电路 在这个系统中，我用 LCD1602 字符液晶显示模块 来 显示步进电机 各种运动状态。 液晶显示屏 （ LCD） 具有很多优点， 如 体积小、微 功耗、 小巧轻薄 、 显示的内容丰富等 ， 广泛的应用各个领域中 ，特别是在低功耗和便携式仪表系统。 LCD1602 有 16 个标准的引脚接口 ，其中 VDD 接 5V电源正极 ， VSS 接地端 ，液晶显示器 调节对比度的端口为 V0，接地电源时对比度最高，接正电源时对比度最弱，对比度过高的时候显示屏会产生“鬼影”，为使显示屏的显示达到最佳效果，显示电路可以 通过在 V0 与VCC之间 加 一 个 10K的电位器进行对比度调节从而使显示可以调节到自己想要的那个最佳显示状态。 VSS 与 BLK 之间可以接三极管 NPN，让三极管 NPN 做开 关，控制液晶显示屏的开关，可以用于省电模式。 LCD1602 实物 引脚图如图 311 所示。 基于单片机红外发射步进电机控制系统设计 10 图 311 LCD1602 实物 引脚图 LCD1602 与单片机 连接 图如图 312 所示。 图 312 LCD1602 与单片机连接图 步进电机电路 步进电机介绍 步进电机可以将电脉冲信号转变为线位移或角位移。 当它处于非超载的情况下时，电机停止的位置、速度仅依赖于脉冲和脉冲频率信号的数目，它独立于负载的变化，每当步进电机驱动器接收到一个脉冲信号，步进电机就向 设定的方向旋转一个固定的角度，称为“步距角”。 由于存在的这种线性关系，而且步进电机具有不累计误差只有周期性误差等特点。 使得在速度、位置等领域用步进电机来控制将会变得非常容易。 虽然步进电机已被广泛所用，但它不能在常规下使用就像普通的直流电机、交流电机那样。 它仅可以在双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成系统中使用。 步进电机多用于数字式计算机的外部设备，以及打印机、绘图机和磁盘等装置。 步进电机实物图如图 313 所示。 (T2) P1. 01(T2 EX) P1. 12P1. 23P1. 34P1. 45(MOSI) P1. 56(MISO) P1. 67(SCK) P1. 78RST9(RXD) P3. 010(TXD) P3. 111(INT0) P3. 212(INT1) P3. 313(T0) P3. 414(T1) P3. 515(WR) P3. 616(RD) P3. 717XTAL218XTAL119GND20P2. 0 (A8)21P2. 1 (A9)22P2. 2 (A10)23P2. 3 (A11)24P2. 4 (A12)25P2. 5 (A13)26P2. 6 (A14)27P2. 7 (A15)28PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0. 7 (AD7)32P0. 6 (A。