畢業(yè)論文-基于at89c51單片機的按摩機的控制設計

基于AT89C51單片機的按摩機的控制設計摘要步進電機是一種將脈沖信號轉換成直線位移或角位移的控制微電機，其機械角位移和轉速分別與輸入電機繞組的脈沖個數(shù)和脈沖頻率成比例。它易于實現(xiàn)與計算機或其它數(shù)字元件接口，適用于數(shù)字控制系統(tǒng)。通過硬件的介紹和組建、硬件原理圖和軟件流程圖的設計、源程序的編寫等，介紹一種基于單片機的步進電機運行控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)接收到信號后，與鍵盤、顯示系統(tǒng)設置的初值比較后，轉化成步進電機的步進脈沖，然后通過單片機控制器驅動步進電機旋轉，以帶動絲桿傳動系統(tǒng)，進而控制進步電機運動。通過按鍵，用戶可以讓按摩機工作在最具舒適的按摩工作方式和振動速度上；利用蜂鳴器來告警或提示按摩完成；利用發(fā)光二極管顯示當前的工作狀態(tài)。關鍵詞步進電機；單片機；PWMMICROCONTROLLERBASEDMASSAGEMACHINECONTROLDESIGNABSTRACTSTEPOFELECTRICMOTORISONEKINDTRANSFORMSTHEPULSESIGNALSTRAIGHTLINEDISPLACEMENTORANGLEDISPLACEMENTTHECONTROLMICROELECTRICALMACHINERY,ITSMACHINERYANGLEDISPLACEMENTANDTHEROTATIONALSPEEDSEPARATELYBECOMESTHEPROPORTIONWITHTHEINPUTELECTRICALMACHINERYWINDINGPULSEINTEGERANDTHEPULSEFREQUENCYITISEASYTOREALIZEANDTHECOMPUTEROROTHERDIGITALPARTCONNECTIONS,ISSUITABLETOTHENUMERICALCONTROLSYSTEMTHROUGHONEKINDOFDESIGNPROPOSAL,HANDSETSUP,THEHARDWARESCHEMATICDIAGRAMANDTHESOFTWAREFLOWCHARTDESIGN,THESOURCEPROGRAMCOMPILATIONINCLUDINGTHEHARDWAREINTRODUCTIONANDSOON,INTRODUCESONEKINDBASEDONTHEMONOLITHICINTEGRATEDCIRCUITSTEPOFELECTRICMOTOROPERATINGCONTROLSYSTEMAFTERTHISSYSTEMRECEIVESTHEFLUIDNITROGENLIQUIDLEVELTHEFLUIDPOSITIONSIGNAL,AFTERTHEKEYBOARD,THEDISPLAYSYSTEMESTABLISHMENTSTARTINGVALUECOMPARISON,TRANSFORMSSTEPOFELECTRICMOTORSTEPENTERSTHEPULSE,THENACTUATESTHROUGHTHEMONOLITHICINTEGRATEDCIRCUITCONTROLLERSTEPOFELECTRICMOTORTOREVOLVE,LEADSTHELEADSCREWTRANSMISSIONSYSTEM,THENCONTROLFLUIDNITROGENLIQUIDLEVELFLUCTUATIONMOVEMENTFINALLY,MADEUSEOFTHEPERIPHERALS,SUCHASTHEKEY,THEBUZZER，THENEONLAMPANDTHELEDLIGHTEMITTINGDIODEFIGURESTUBE,PROVIDINGTHESERVICEFORTHECUSTOMER,ANDCARRYOUTTHEMASSAGEFUNCTIONANDINTERACTIONFORBOTHTHEMACHINEANDTHEPERSONTHECUSTOMERCANLETMASSAGEMACHINEWORKONTHECOMFORTABLEMETHODANDVIBRATIONSPEEDSBYTHEKEYMAKEUSEOFTHEBUZZERWARNINGORHINTINGTHEMASSAGEHASFINISHEDMAKEUSEOFNEONLAMPSHOWSTHECURRENTWORKAPPEARANCE。KEYWORDSSTEPOFELECTRICMOTOR；MONOLITHICINTEGRATEDCIRCUIT；PWM目錄摘要IABSTRACTII1緒論111按摩機的發(fā)展112按摩機的結構12控制器的核心AT89C51及步進電機321AT89C51的主要性能322AT89C51引腳功能說明323步進電機介紹63系統(tǒng)基本實現(xiàn)方案831系統(tǒng)框圖832硬件電路圖933系統(tǒng)單片機擴展1034步進電機驅動模塊1135顯示模塊12351液晶顯示器工作原理12352液晶管腳定義13353液晶顯示指令描述1436按鍵顯示部分電路164按摩機控制系統(tǒng)軟件設計思想1741系統(tǒng)流程1742進步電機驅動程序17421四相單四拍正轉子程序17422四相單四拍反轉子程序18423四相雙四拍正轉子程序1843顯示驅動子程序1844PWM軟件實現(xiàn)2045速度顯示輸出21結束語22參考文獻23致謝241緒論11按摩機的發(fā)展按摩機能實現(xiàn)快速消除疲勞以及適合于老人使用等。并可根據(jù)實際情況，選擇需要的按摩力度和按摩壓力，。系統(tǒng)按摩功能速度調節(jié)可以通過快慢按鍵實現(xiàn)。按摩功能盒可以上下運行，局部以及定點進行按摩。該按摩器控制系統(tǒng)中的主要硬件為AT89C51微處理器。供電電源干電池供電。本控制系統(tǒng)采用的是AT89C51單片機驅動L298的輸入和輸出來進行控制進步電機從而實現(xiàn)按摩功能。按摩機是指通過機電、電子以及電熱的技術方法產(chǎn)生模擬人手的各種按摩、揉捏、以及電熱等刺激人體某些穴位，以消除疲勞并起到一定保健作用的電動工具。按摩機主要有兩部分組成背部按摩區(qū)域和臀部、下肢按摩區(qū)域。背部按摩區(qū)域的機構主要有系統(tǒng)控制電路板、電動機、絲桿及其潤滑裝置、S型滑動槽、機械手等。同時根據(jù)人體結構又將背部整個區(qū)域劃分為頸部、中部、腰部以及尾椎四個按摩區(qū)間。以大規(guī)模集成電路為主的微型計算機單片微型計算機（SINGLECHIPMICROCOMPUTER），簡稱單片機，又稱嵌入式微控制器（EMBEDDEDMICROCONTROLLER）。單片機具有優(yōu)異的性能價格比，集成度高、體積小、可靠性高，控制功能強和低電壓、低功耗等特點，在工業(yè)控制、智能化儀器儀表、智能接口、家用電器、兒童玩具、健身器材等許多領域都得到了廣泛的應用。隨著社會的發(fā)展和進步，隨著電子信息技術的飛躍，單片機開發(fā)與應用技術已經(jīng)顯得越來越重要，成為了一門重要的電子電氣技術學科，同時亦成為了新產(chǎn)品研發(fā)設計的關鍵技術現(xiàn)代社會發(fā)展越來越快，人們生活節(jié)奏也快，隨之而來工作壓力也越來越大。人們渴望休閑，渴望健康。于是當前人們對健康非常關注和重視，而按摩對人體健康有特殊促進功效。按摩機就是在這一背景下產(chǎn)生。為了滿足人們的需要和市場的需求，按摩機控制系統(tǒng)開發(fā)技術應運而生。本畢業(yè)設計采用單片機開發(fā)與應用技術而設計一種簡易的按摩機控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)基本按摩功能。本按摩機傳動控制電路可實現(xiàn)市面上各類型按摩機的基本功能，并且結構簡單，成本低廉，體積不大，可滿足人體腰部，足部以及頸部的按摩需要。12按摩機的結構本按摩機利用AT98C51單片機完成系統(tǒng)總體控制功能，并利用按鍵、L12864液晶顯動芯片L298等外圍設備為用戶提供服務，實現(xiàn)人機交互，實現(xiàn)其按摩功能；通過按鍵，用戶可以讓按摩機工作在最具舒適的按摩工作方式和振動速度上；利L12864液晶屏顯示電機當前的轉速快慢正反轉等。本按摩機由步進電機的轉動形成振動，而單片機可以通過控制振動的方式和時間來按用戶的需要進行按摩，其具體按摩描述如下1可以有10檔速度進行按摩，按摩機選用調速性能較好的進步電機，利用按鍵S3和S4對進步電機進行調速，共設10檔速度。按鍵S3可以實現(xiàn)對步進電機加速；按鍵S4可以實現(xiàn)對步進電機加速。2用戶可根據(jù)個人喜好利用按鍵調節(jié)速度檔次以及按摩方式。按摩機提供了4個按鍵兩個調速按鍵，分別完成降檔調速，升檔調速；一個啟停轉換按鍵；一個正反轉按鍵。3通過液晶顯示當前按摩狀態(tài)及速度變化情況。4通過蜂鳴器提示超時運轉。5當按摩機正常運轉后，發(fā)光二極管一直點亮。2控制器的核心AT89C51及步進電機AT89C51是一種高性能的8位單片機。片內帶有一個4KB的FLASH可編程,可擦除只讀存儲器EPROM，它采用了COMS工藝和公司ATMEL的高密度非易失性存儲器NURAM技術,而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MSC51兼容。片內的FLASH存儲器允許在系統(tǒng)內改編程序或常規(guī)的非易失性存儲器編程器來編程。因此AT89C51是一種功能強,靈活性高,且價格合理的單片機,可方便地應用在各種控制領域。21AT89C51的主要性能4KB可改編程序FLASH存儲器可經(jīng)受1000次的寫入/擦除全靜態(tài)工作0HZ24MHZ3級程序存儲器保密1288字節(jié)內部RAM32條可編程I/O線2個16位定時器/計數(shù)器6個中斷源可編程串行通道片內時鐘振蕩器另外,AT89C51是用靜態(tài)邏輯來設計的,其工作頻率可下降到0HZ,并提供兩種可用軟件來選擇的省電方式空閑方式IDLEMODE和掉電方式POWERDOWNMODE在空閑方式中,CPU停止工作,而RAM,定時器/計數(shù)器,串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作在掉電方式中,片內振蕩器停止工作,由于時鐘被“凍結”,使一切功能都暫停,故只保存片內RAM中的內容,直到下一次硬件復位為止。22AT89C51引腳功能說明圖21是AT89C51的引腳結構圖,有雙列直插封裝DIP方式和方形封裝方式,下面分別敘述這些引腳的功能1主電源引腳VCC電源端GND接地端2外接晶體引腳XTAL1和XTAL2XTAL1接外部晶體的一個引腳在單片機內部，它是構成片內振蕩器的反相放大器的輸入端。當采用外部振蕩器時，該引腳接受振蕩器的信號，即把此信號直接接到內部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2接外部晶體的另一個引腳。在單片機內部，它是上述振蕩器的反相放大器的輸出端，采用外部振蕩器時,此引腳應懸浮不連接。單片機外接電路片內電路與片外器件就構成一個時鐘產(chǎn)生電路，CPU的所有操作均在時鐘脈沖同步下進行。片內振蕩器的振蕩頻率非常接近晶振頻率，一般多在12MHZ12MHZ之間選取。C1、C2是反饋電容，其值在5PF30PF之間選取，典型值為30PF。本電路選用的電容為30PF，晶振頻率為12MHZ。這樣就確定了單片機的4個周期分別是振蕩周期1/12；機器周期（SM）；SS1P0/T2EX35678RS9XDINWALVCUCMHZPFGKU圖21AT89C51模塊XTAL1和XTAL2片內振蕩電路輸入線，這兩個端子用來外接石英晶體和微調電容。在石英晶體的兩個管腳加交變電場時，它將會產(chǎn)生一定頻率的機械變形，而這種機械振動又會產(chǎn)生交變電場，上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應。一般情況下，無論是機械振動的振幅，還是交變電場的振幅都非常小。但是，當交變電場的頻率為某一特定值時，振幅驟然增大，產(chǎn)生共振，稱之為壓電振蕩。這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率，也稱諧振頻率。即用來連接AT89C51片內OSC的定時反饋回路。石英晶振起振后要能在XTAL2線上輸出一個3V左右的正弦波，以便使AT89C51單片機內的OSC電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。通常，OSC的輸出時鐘頻率為05MHZ16MHZ，典型值為12MHZ或者110592MHZ。電容C1和C2可以幫助起振，典型值為30PF，調節(jié)它們可以達到微調的目的。單片機在開機時都需要復位，以便中央處理器CPU以及其他功能部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。單片機的復位后是靠外部電路實現(xiàn)的，在時鐘電路工作后，只要在單片機的RST引腳上出現(xiàn)24個時鐘振蕩脈沖（2個機器周期）以上的高電平，單片機便可實現(xiàn)初始化狀態(tài)復位。MCS51單片機的RST引腳是復位信號的輸入端。例如若MCS51單片機時鐘頻率為12MHZ。上電瞬間，RST端的電位與VCC相同，隨著電容的逐步充電，RST端的電位逐漸下降，此時22106110322MS當按下鍵時，RST端出現(xiàn)51000120042V，使單片機復位。3控制或與其它電源復用引腳RST,ALE/PROG,PSEN和EA/VPPRST復位輸入端當振蕩器運行時,在該引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將使單片機復位。ALE/PROG當訪問外部存儲器時,ALE地址鎖存允許的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)即訪問外部存儲器,ALE仍以不變的頻率此頻率為振蕩器頻率的1/6周期性地出現(xiàn)正脈沖信號。因此,它可用作對外輸出的時鐘,或用于定時目的。然而要注意的是每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時,將跳過一個ALE脈沖。如果需要的話,通過對專用寄存器SFR區(qū)中8EH單元的D0位置數(shù),可禁止ALE操作。該位置數(shù)后,只有在執(zhí)行一條MOVX或MOVC指令期間,ALE才會被激活另外,該引腳會被微弱拉高,單片機執(zhí)行外部程序時,該設定禁止ALE位無效。PSEN程序存儲允許PSEN輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。當AT89C51由外部程序存儲器取指令或常數(shù)時,每個機器周期兩次PSEN有效即輸出2個脈沖但在此期間內,每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時,這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。EA/VPP外部訪問允許端,要使CPU只訪問外部存儲器地址為0000HFFFFH,則EA端外部必須保持低電平接到GND端然而要注意的是如果保密被編程,復位時在內部會鎖存EA端的狀態(tài)。當EA端保持高電平接VCC端時,CPU則執(zhí)行內部程序存儲器中的程序。在FLASH存儲器編程期間,該引腳也用于施加12V的編程允許電源VPP如果選用12V編程。4輸入/輸出引腳P00P07,P10P17,P20P27,P30P37P0端口P00P07P0是一個8位漏極開路型雙向I/O端口作為輸出端口用時,每位能以吸收電流的方式驅動8個TTL輸入,對端口寫1時,又可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時,它是分時多路轉換的地址低8位/數(shù)據(jù)總線,在訪問期間激活了內部的上拉電阻。在FLASH編程時,P0端口接受指令字節(jié)而在校驗程序時,則輸出指令字節(jié)驗證時,要求外接上拉電阻。P1端口P10P17P1是一個帶有內部上拉電阻的8位I/O端口。P1的輸出緩沖器可驅動吸收或輸出電流方式4個TTL輸入對端口寫1時,通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位,這時可用作輸入口,P1口作輸入口使用時,因為有內部的上拉電阻,那些被外部信號低的引腳會輸出一個電流IIL。P2端口P20P27P2是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O端口P2的輸出緩沖器可驅動吸收或輸出電流方式4個TTL輸入對端口寫1時,通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位,這時可用作輸入口P2作輸入口使用時,因為有內部的上拉電阻,那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流IIL。在訪問外部程序存儲器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器如執(zhí)行MOVXDPTR指令時,P2送出高8位地址。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)寄存器如執(zhí)行MOVRI指令時,P2口引腳上的內容就是專用寄存器SFR區(qū)P2寄存器的內容在整個訪問期間不會改變。P3端口P30P37P3是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I/O端口P3的輸出緩沖器可驅動吸收或輸出電流方式4個TTL輸入。對端口寫1時,通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位,這時可用作輸入口。P3作輸入口使用時,因為內部的上拉電阻,那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流IIL。23步進電機介紹步進電機有一個技術參數(shù)空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生堵轉。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉動，脈沖頻率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉速從低速升到高速）。步進電動機以其顯著的特點，在數(shù)字化制造時代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同的數(shù)字化技術的發(fā)展以及步進電機本身技術的提高，步進電機將會在更多的領域得到應用。隨著工業(yè)技術的不斷進步，在自動化控制、精密機械加工、航空航天技術及所有要求高精度定位等高新技術領域，步進電機的得到了廣泛的應用。步進電機是一種將脈沖信號轉化為角位移的執(zhí)行機構。若在其輸入加入有規(guī)律的脈沖信號,就能驅動步進電機按設定的方向移動一定的距離或轉動一個角度（稱為“步距角”）。從結構上步進電機分為單相、雙相、三相、四相、五相、六相等多種。本次設計使用步進電機分為A、B、C、D四相繞組，每相通電一次稱為一拍。四相步進電機根據(jù)不同的通電規(guī)律可分為幾種工作模式四相單四拍ABCD；四相雙四拍ABBCCDDA；四相單八拍AABBBCCCDDDA；四相雙八拍ABABCBCBCDCDCDADADAB。步進電機的正反轉與電機每相的通電順序有關，可以改變相序來改變電機的正反轉。步進電機每步所旋轉角度的大小，稱為步距角（B）。它是由電機本身轉子的齒數(shù)（ZR）。一個通電循環(huán)內通電節(jié)拍數(shù)（MQ）決定的。即B360/ZRMQ。電機出廠的步距角是固定的。四相步進電機的步距角為090/180表示半步工作時為090，整步工作時為180。步進電機轉速的高低與控制脈沖頻率有關。改變控制脈沖頻率，可改變電機轉速。步進電機特點1一般步進電機的精度為步進角的35，且不累積。2步進電機外表允許的最高溫度。步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達攝氏200度以上，所以步進電機外表溫度在攝氏8090度完全正常。3步進電機的力矩會隨轉速的升高而下降。當步進電機轉動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。4步進電機低速時可以正常運轉,但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲。3系統(tǒng)基本實現(xiàn)方案31系統(tǒng)框圖根據(jù)設計要求，步進電機控制電路可以分為控制模塊、顯示模塊、鍵盤模塊、電機驅動模塊、步進電機部分。步進電機控制電路基本模塊方框圖如圖所示。設計系統(tǒng)框架時，除了考慮實現(xiàn)按摩功能外，系統(tǒng)的可操作性和安全性也是至關重要的。為了方便用戶使用，給他們舒適的感受，按摩機必須設計良好的用戶操作按鍵以及必要的顯示系統(tǒng)；并充分完善供電電源的設計。按摩機的主要功能模塊可劃分為6部分?？刂葡到y(tǒng)AT89C51按鍵LCD12864L298驅動模塊步進電機電源模塊指示燈蜂鳴器提示輸出圖31系統(tǒng)框圖1按鍵輸入與L12864液晶顯示部分。該模塊負責響應按摩機4個按鍵輸入信號，并利用L12864液晶顯示當前工作狀態(tài)。其中，L12864液晶顯示啟停、正轉、反轉、加速減速。2電源部分。該模塊實現(xiàn)單片機系統(tǒng)從交流中整流出穩(wěn)定的5V供電電壓。3電機部分。步進電機與L298連接實現(xiàn)穩(wěn)定的運轉。4驅動模塊。L298N芯片可以驅動兩個二相電機，也可以驅動一個四相電機，輸出電壓最高可達50V，可以直接通過電源來調節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機的IO口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便。5蜂鳴器提示輸出部分。該模塊完成按摩機的告警提示，在一般工作情況下，蜂鳴器都將發(fā)聲告警（例如電機運行超時）。6發(fā)光二極管指示部分。氖燈只在按摩機工作時發(fā)光，否則熄滅。32硬件電路圖單片機系統(tǒng)設計技術是系統(tǒng)框架實現(xiàn)的具體執(zhí)行步驟，系統(tǒng)設計框架雖然構建了系統(tǒng)的整體功能模塊劃分，但是硬件實現(xiàn)和軟件實現(xiàn)還得通過具體的技術方案才能達到。采用的技術方案的好與壞直接影響系統(tǒng)的可操作性和安全性，以及后續(xù)設計工作的展開和進行。因此單片機系統(tǒng)設計技術方案同樣重要。一個單片機應用系統(tǒng)的硬件電路設計包含兩部分內容一是系統(tǒng)擴展，即單片機內部的功能單元，如ROM、RAM、I/O、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等不能滿足應用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當?shù)男酒?，設計相應的電路。二是系統(tǒng)的配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設備，如鍵盤、顯示器等，還要設計合適的接口電路。系統(tǒng)的擴展和配置應遵循以下原則盡可能選擇典型電路，并符合單片機常規(guī)用法。為硬件系統(tǒng)的標準化、模塊化打下良好的基礎。系統(tǒng)擴展與外圍設備的配置水平應充分滿足應用系統(tǒng)的功能要求，并留有適當余地，以便進行二次開發(fā)。硬件結構應結合應用軟件方案一并考慮。硬件結構與軟件方案會產(chǎn)生相互影響，考慮的原則是軟件能實現(xiàn)的功能盡可能由軟件實殃，以簡化硬件結構。但必須注意，由軟件實現(xiàn)的硬件功能，一般響應時間比硬件實現(xiàn)長，且占用CPU時間。系統(tǒng)中的相關器件要盡可能做到性能匹配。如選用CMOS芯片單片機構成低功耗系統(tǒng)時，系統(tǒng)中所有芯片都應盡可能選擇低功耗產(chǎn)品。可靠性及抗干擾設計是硬件設計必不可少的一部分，它包括芯片、器件選擇、濾波、印刷電路板布線、通道隔離等。單片機外圍電路較多時，必須考慮其驅動能力。驅動能力不足時，系統(tǒng)工作不可靠，可通過增設線驅動器增強驅動能力或減少芯片功耗來降低總線負載。要求盡量朝著“單片”方向設計硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)器件越多，器件之間相互干擾也越強，功耗也增大，也不可避免地降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。P10/T2EX345678RS9XDINWALVCUCMHZPFGKU機BEAKRO圖32硬件電路圖33系統(tǒng)單片機擴展確定了單片機后，需要對單片機相應管腳的功能進行定義并設計其外部電路的功能。首先我們要預先分析，用戶使用按摩機所關心的是按鍵功能是否正確、以及液晶屏顯示的按摩振動速度是否準確，也就是系統(tǒng)設計框架圖中“按鍵輸入與LCD12864液晶顯示指示部分”需要完成的工作。完成這些功能需要利用單片機I/O口，在不浪費系統(tǒng)資源的前提下分配單片機I/O口?？梢灾溃鞍存I輸入與LCD12864液晶指示部分”需要4用戶按鍵）11LCD12864液晶15個I/O管腳。除了涉及用戶使用的I/O外，設計者還必須考慮分配I/O管腳的包括驅動電路L298。這個部分獨立控制，需要4個單片機I/O管腳。根據(jù)上面的分析，完成按摩機需要15419個單片機I/O管腳，而AT89C51單片機提供了32個可用的I/O管腳。工作過程當S1按下時，液晶顯示啟動，此時電機運轉，同時發(fā)光二極管亮否則熄滅。當S2按下時，液晶顯示正轉，此時電機正轉；否則，液晶顯示逆轉，此時電機逆轉。當S3每按一次，液晶顯示加速，步進電機加速。當S4每按一次，液晶顯示減速，步進電機減速。當步進電機運轉超時時，蜂鳴器響起來。34步進電機驅動模塊步進電機的驅動電路采用常用的電動機驅動芯片L298，它能夠接受標準的TTL電平控制信號，驅動電機。L298操作時能提供的電壓能達到50V，直流電流4A，具有過熱保護功能，邏輯“0”的輸入電壓達到15V。L298在控制器的控制下驅動一個步進電動機，控制器產(chǎn)生L298年需的控制信號，以控制步進電機的運動狀態(tài)。為了防止定子繞組的電感作用，使得電流切換時產(chǎn)生過電壓，步進電機每相繞組兩端都須并聯(lián)一個用天在換相時起續(xù)流作用的肖基特二極管。L298N芯片可以驅動兩個二相電機，也可以驅動一個四相電機，輸出電壓最高可達50V，可以直接通過電源來調節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機的IO口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便。L298510P7364VGNDC機ABESOUTI圖31驅動電路4腳接電源電壓，電壓范圍VIH為2546V。輸出電流可達25A，可驅動電感性負載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。L298可驅動2個電動機，2腳和3腳，13腳和14腳之間可分別接電動機，1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號611TTL電平兼容輸入使能端，低電平禁止輸出我們選用驅動一臺電動機。5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機的正反。續(xù)流管的作用續(xù)流二極管通常是并聯(lián)在線圈的兩端，線圈在通過電流時，會在其兩端產(chǎn)生感應電動勢。當電流消失時，其感應電動勢會對電路中的原件產(chǎn)生反向電壓。當反向電壓高于原件的反向擊穿電壓時，會把原件如三極管，等造成損壞。續(xù)流二極管并聯(lián)在線兩端，當流過線圈中的電流消失時，線圈產(chǎn)生的感應電動勢通過二極管和線圈構成的回路做功而消耗掉。叢而保護了電路中的其它原件的安全。35顯示模塊步進電機控制電路的顯示模塊采用液晶顯示，因為液晶顯示器與數(shù)碼管相比，占用空間小、低功耗、無閃爍、降低視覺疲勞等優(yōu)點。故選用液晶顯示器LCD12864。LCD1286439570VS/IRWEBTPGNK圖32LCD12864351液晶顯示器工作原理液晶是一種呈液體狀的化學物質，當受到外界電場影響時，其分子會產(chǎn)生精確有序的排列。如果對分子的排列加以適當?shù)目刂?，液晶分子將會允許光線穿越。液晶顯示器的顯示原理是在兩片玻璃基板上裝配向膜，液晶會沿著溝槽配向，具有偶極矩的液晶棒狀分了在外加電場的作用下，其排列狀態(tài)發(fā)生變化，使得通過液晶顯示器件的光被調制，從而呈現(xiàn)明與暗或透過與不透過的顯示效果。在控制信號的控制下可以在顯示屏上顯示不同的字符、數(shù)字及圖形。液晶顯示器由三部分構成點陣式液晶板、液晶驅動電路和液晶控制電路。LCD技術是把液晶灌入兩個列有細槽的平面之間。這兩個平面上的槽互相垂直相交成90度。也就是說，若一個平面上的分子南北向排列，則另一平面上的分子東西向排列，而位于兩個平面之間的分子被強迫進入一種90度扭轉的狀態(tài)。由于光線順著分子的排列方向傳播，所以光線經(jīng)過液晶時也被扭轉90度。但當液晶上加一個電壓時，分子便會重新垂直排列，使光線能直射出去，而不發(fā)生任何扭轉。LCD是依賴極化濾光器片和光線本身。自然光線是朝四面八方隨機發(fā)散的。極化濾光器實際是一系列越來越細的平行線。這些線形成一張網(wǎng)，阻斷不與這些線平行的所有光線。極化濾光器的線正好與第一個垂直，所以能完全阻斷那些已經(jīng)極化的光線。只有兩個濾光器的線完全平行，或者光線本身已扭轉到與第二個極化濾光器相匹配，光線才得以穿透。LCD正是由這樣兩個相互垂直的極化濾光器構成，所以在正常情況下應該阻斷所有試圖穿透的光線。但是，由于兩個濾光器之間充滿了扭曲液晶，所以在光線穿出第一個濾光器后，會被液晶分子扭轉90度，最后從第二個濾光器中穿出。另一方面，若為液晶加一個電壓，分子又會重新排列并完全平行，使光線不再扭轉，所以正好被第二個濾光器擋住?？傊与妼⒐饩€阻斷，不加電則使光線射出。然而，可以改變LCD中的液晶排列，使光線在加電時射出，而不加電時被阻斷。但由于計算機屏幕幾乎總是亮著的，所以只有“加電將光線阻斷”的方案才能達到最省電的目的。從液晶顯示器的結構來看，無論是筆記本電腦還是桌面系統(tǒng)，采用的LCD顯示屏都是由不同部分組成的分層結構。LCD由兩塊玻璃板構成，厚約1MM，其間由包含有液晶LC材料的5M均勻間隔隔開。因為液晶材料本身并不發(fā)光，所以在顯示屏兩邊都設有作為光源的燈管，而在液晶顯示屏背面有一塊背光板（或稱勻光板）和反光膜，背光板是由熒光物質組成的可以發(fā)射光線，其作用主要是提供均勻的背景光源。背光板發(fā)出的光線在穿過第一層偏振過濾層之后進入包含成千上萬水晶液滴的液晶層。液晶層中的水晶液滴都被包含在細小的單元格結構中，一個或多個單元格構成屏幕上的一個像素。在玻璃板與液晶材料之間是透明的電極，電極分為行和列，在行與列的交叉點上，通過改變電壓而改變液晶的旋光狀態(tài)，液晶材料的作用類似于一個個小的光閥。在液晶材料周邊是控制電路部分和驅動電路部分。當LCD中的電極產(chǎn)生電場時，液晶分子就會產(chǎn)生扭曲，從而將穿越其中的光線進行有規(guī)則的折射，然后經(jīng)過第二層過濾層的過濾在屏幕上顯示出來。352液晶管腳定義LCD12864液晶顯示器有8條數(shù)據(jù)線。當與控制器相連接時，通過送入數(shù)據(jù)和指令，就能使模塊正常工作。管腳排列如表所示。接口說明管腳號管腳電平說明1VSS0V邏輯電源地。2VDD50V邏輯電源正。3V0LCD驅動電壓，應用時在VEE與V0之間加一10K可調電阻另一頭接VCC即可。4D/IH/L數(shù)據(jù)指令選擇高電平數(shù)據(jù)D0D7將送入顯示RAM；低電平數(shù)據(jù)D0D7將送入指令寄存器執(zhí)行。5R/WH/L讀寫選擇高電平讀數(shù)據(jù)；低電平寫數(shù)據(jù)。6EHH/L讀寫使能，高電平有效，下降沿鎖定數(shù)據(jù)。7DB0H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。8DB1H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。9DB2H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。10DB3H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。11DB4H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。12DB5H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。13DB6H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。14DB7H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。15CS1H/L片選擇信號，高電平時選擇前64列（左屏）。16CS2H片選擇信號，高電平時選擇后64列（右屏）。17RETL復位信號，低電平有效（一般接高電平即可）。18VEE10VLCD驅動電源（自帶）。19BLAC背光電源正,LED。20BLAC背光電源負，LED。353液晶顯示指令描述顯示開/關設置CODER/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLHHHHHH/L功能設置屏幕顯示開/關。DB0H，開顯示；DB0L，關顯示。不影響顯示RAMDDRAM中的內容。設置顯示起始行CODER/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLHH行地址（063）功能執(zhí)行該命令后，所設置的行將顯示在屏幕的第一行。顯示起始行是由Z地址計數(shù)器控制的，該命令自動將A0A5位地址送入Z地址計數(shù)器，起始地址可以是063范圍內任意一行。Z地址計數(shù)器具有循環(huán)計數(shù)功能，用于顯示行掃描同步，當掃描完一行后自動加一。設置頁地址CODER/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLHLHHH頁地址（07）功能執(zhí)行本指令后，下面的讀寫操作將在指定頁內，直到重新設置。頁地址就是DDRAM的行地址，頁地址存儲在X地址計數(shù)器中，A2A0可表示8頁，讀寫數(shù)據(jù)對頁地址沒有影響，除本指令可改變頁地址外，復位信號RST可把頁地址計數(shù)器內容清零。設置列地址CODER/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLH列地址（063）功能DDRAM的列地址存儲在Y地址計數(shù)器中，讀寫數(shù)據(jù)對列地址有影響，在對DDRAM進行讀寫操作后，Y地址自動加一。狀態(tài)檢測CODER/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0HLBFLON/OFFRSTLLLL功能讀忙信號標志位BF、復位標志位RST以及顯示狀態(tài)位ON/OFF。BFH內部正在執(zhí)行操作；BFL空閑狀態(tài)。RSTH正處于復位初始化狀態(tài)；RSTL正常狀態(tài)。ON/OFFH表示顯示關閉；ON/OFFL表示顯示開。寫顯示數(shù)據(jù)CODER/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LHD7D6D5D4D3D2D1D0功能寫數(shù)據(jù)到DDRAM，DDRAM是存儲圖形顯示數(shù)據(jù)的，寫指令執(zhí)行后Y地址計數(shù)器自動加1。D7D0位數(shù)據(jù)為1表示顯示，數(shù)據(jù)為0表示不顯示。寫數(shù)據(jù)到DDRAM前，要先執(zhí)行“設置頁地址”及“設置列地址”命令。讀顯示數(shù)據(jù)CODER/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0HHD7D6D5D4D3D2D1D0功能從DDRAM讀數(shù)據(jù)，讀指令執(zhí)行后Y地址計數(shù)器自動加1。從DDRAM讀數(shù)據(jù)前要先執(zhí)行“設置頁地址”及“設置列地址”命令。36按鍵顯示部分電路這部分的電路組成包括R1、R2、R3、R4阻值均為1K，用于上拉電阻。見圖系統(tǒng)原理圖按鍵部分。假設程序每2MS做1次按鍵檢和顯示。首先將字型和要顯示的數(shù)據(jù)送到LCD12864的并行口，然后產(chǎn)生第1個選通信號，顯示所需工作方式；在下一個2MS到來的時候從新檢測并顯示。由于2MS依次循環(huán)檢測，因此可以迅速地檢測到按鍵。S1234P0GNDKRVC圖43按鍵接口電路4按摩機控制系統(tǒng)軟件設計思想41系統(tǒng)流程硬件相結合的軟件總體設計，包括控制系統(tǒng)8951單片機部分，驅動L298部分，LCD12864顯示部分，按鍵部分四個方面的一些設計流程和思路總結，具體實現(xiàn)和編程在前面系統(tǒng)軟件匯編程序部分的基礎上進行，在此只是簡要介紹總體思路。初始化測試S1測試S2是否按下步進電機正轉步進電機反轉測試加速減速測試加速減速否是是否LCD12864顯示狀態(tài)結束圖5142進步電機驅動程序421四相單四拍正轉子程序四相單四拍正轉子程序主要用于控制步進電機以步距角為180角度順時針旋轉?？刂破鲝亩丝谝来蜗虿竭M電機的每相輸出脈沖信號。每輸出一個脈沖信號步進電機轉動一定的角度。其工作模式為ABCD。單四拍正轉MOVP1,01HACALLDELAY2MOVP1,02HACALLDELAY2MOVP1,04HACALLDELAY2MOVP1,08HACALLDELAY2422四相單四拍反轉子程序四相單四拍反轉子程序主要用于控制步進電機以步距角為180角度逆時針旋轉。其工作模式為DCBA。四拍反轉MOVP1,08HACALLDELAY2MOVP1,04HACALLDELAY2MOVP1,02HACALLDELAY2MOVP1,01HACALLDELAY2423四相雙四拍正轉子程序四相雙四拍正轉子程序主要用于控制步進電機以步距角為180角度順時針旋轉。其工作模式為ABBCCDDA。MOVP1,0CHACALLDELAY2MOVP1,06HACALLDELAY2MOVP1,03HACALLDELAY2MOVP1,09HACALLDELAY243顯示驅動子程序功能初始化INTCLRRSTSETBRSTMOVRAM,3FHCALLINSTMOVRAM,0C0HCALLINSTRET功能寫指令命令INSTPUSHDPHPUSHDPLCALLBUSYMOVDPTR,LCDIRMOVA,RAMMOVXDPTR,APOPDPLPOPDPHRET功能寫數(shù)據(jù)命令DATA_PUSHDPHPUSHDPLCALLBUSYMOVDPTR,LCDDRMOVA,RAMMOVXDPTR,APOPDPLPOPDPHRET功能檢測液晶忙狀態(tài)BUSYMOVDPTR,LCDIRBUSY1MOVXA,DPTRANLA,80HXRLA,80HJZBUSY1RET功能清屏CLEARMOVR6,08MOVR7,00CLR0MOVA,R7ADDA,0B8HMOVRAM,ACALLINSTMOVRAM,40HCALLINSTMOVR3,64CLR1MOVRAM,00HCALLDATA_DJNZR3,CLR1INCR7DJNZR6,CLR0RET44PWM軟件實現(xiàn)最近幾年來，隨著單片機技術的廣泛應用，使直流電機PWM調速裝置向集成化、小型化和智能化方向發(fā)展。目前利用單片機進行PWM控制，PWM信號的產(chǎn)生有兩種方法一種是軟件的方法；另一種是硬件的方法。主要介紹一種利用單片機對PWM信號的軟件實現(xiàn)方法。通過控制其中某一個計數(shù)器和工作寄存器，而實現(xiàn)從AT89C51的任意輸出口輸出不同占空比的脈沖波形,能夠有效的節(jié)省單片機的資源。軟件的基本思想是首先將T0計數(shù)器進行初始化使之對一基準時間計數(shù)，然后根據(jù)所需占空比對工作寄存器R2、R3、R4、R5附值（R4、R5用于重裝R2、R3的值），然后根據(jù)寄存器R2、R3中值的遞減控制P1口輸出PWM脈沖的占空比。45速度顯示輸出通過輸入脈沖信號來進行控制的，即電機的總轉動角度，它將脈沖信號轉變成角位移，即給一個脈沖信號，步進電機就轉動一個角度。由輸入脈沖數(shù)決定，而電機的轉速由脈沖信號頻率決定。如果給步進電機發(fā)一個控制脈沖，它就轉一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉一步。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉得越快。調整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調速。并通過LCD12864輸出當前速度。結束語本設計綜合了系列單片機的端口控制技術，從總體上分析和講解了單片機應用的硬件、軟件設計原則思想和匯編程序設計方法。本設計系統(tǒng)的描述了具備單片機電機控制系統(tǒng)較為完整體系結構的按摩機控制系統(tǒng)的基本功能。本設計結合考慮了實現(xiàn)按摩機功能的前提下保障系統(tǒng)良好的可操作性和安全性。至此本次設計即將全部結束，基本上完成了選題時所列出的計劃任務。選擇設計這個課題，除了要很好地運用了所學的單片機知識結構和原理以及指令系統(tǒng)之外，還要把電子線路技術、模擬電子技術、數(shù)字電子技術、高頻電子技術等基礎課程的知識綜合運用其中。通過本次畢業(yè)設計，不但對以前所學的知識進行了很好的鞏固和復習，而且提高了動腦動手能力，達到了理論聯(lián)系實踐的目的。最重要的是培養(yǎng)了我們系統(tǒng)分析和設計開發(fā)的思維能力，為以后能更好地學習和開發(fā)單片機技術打下良好的基礎，為將來能在社會上有一席之地做了準備?？傊?，本次設計無論從知識結構組成，還是系統(tǒng)構架原理，或技術思維分析等方面都具備了一定的基礎水平，當然亦有某些技術要素、分析手段和思想設計等重大方面的不足和缺陷。限于本人水平不高，有待日后繼續(xù)學習，努力提高自我分析設計思維能力，不斷完善和豐富自我學識。參考文獻1王曉明電動機的單片機控制M北京北京航空航天大學出版社，200252趙影電機與電力拖動M北京國防工業(yè)出版社，200673夏繼強單片機實驗與實踐教程M北京北京航空航天大學出版社,20014何立民單片機高級教程M北京北京航空航天大學出版社，20015于鳳明單片機原理及接口技術M北京中國輕工業(yè)出版社19986肖洪兵跟我學用單片機M北京北京航空航天大學出版社,200287胡漢才單片機原理與接口技術M北京清華大學出版社，199568樓然苗等51系列單片機設計實例M北京北京航空航天出版社，200339趙曉安MCS51單片機原理及應用M天津天津大學出版社，2001310李廣第單片機基礎第1版北京北京航空航天大學出版社，199911徐惠民、安德寧單片微型計算機原理接口與應用第1版北京北京郵電大學出版社，199612劉寶廷,程樹康步進電動機及其驅動控制系統(tǒng)M濱哈爾濱工業(yè)大學出版社,1997377013AT89C51DATASHEEPPHILIPSSEMICONDUCTORS1999DEC14YANGY,YIJ,WOO,YY,ANDKIMBOPTIMUMDESIGNFORLINEARITYANDEFFICIENCYOFMICROWAVEDOHERTYAMPLIFIERUSINGANEWLOADMATCHINGTECHNIQUE,MICROWJ,2001,44,12,PP203615VIZIMULLER,PRFDESIGNGUIDESYSTEMS,CIRCUITS,ANDEQUATIONSARTECHHOUSE,BOSTON,MA,19956RDYE,“VISUALOBJECTORIENTATEDPROGRAMMING,”DRDOBBSMACINTOSHJOURNAL,SEPT1ST1991致謝為期三個多月的畢業(yè)設計即將結束，也預示著四年的大學學習生活將要畫上一個圓滿的句號。在整個求學期間，我的老師一直不遺余力地幫助我，我前進的每一步都飽蘸他們期待和鼓勵的關切之情。在此還要著重感謝學校給我提供的良好的學習生活環(huán)境和本次畢業(yè)設計的機會，感謝指導老師們的悉心指導及此次參加畢業(yè)設計的同學的無私幫助。在本次畢業(yè)設計期間，我得到許多老師和同學的指導和幫助，特別是我的指導老師薛原老師，她以淵博的學識和豐富的實踐經(jīng)驗給我的畢業(yè)設計提供了很多寶貴的指導性意見和建議，同時也教會了我如何從事本專業(yè)的課題研究，如何將理論與工程實踐相結合以滿足設計要求。總之這次畢業(yè)設計讓我受益匪淺。當然限于本人水平、經(jīng)驗和實踐的有限，本設計還存在有許多的不完善之處，請各位老師審定、批評指正和提出寶貴意見，再次謝謝為你提供優(yōu)秀的畢業(yè)論文參考資料，請您刪除以下內容，O_O謝謝ALARGEGROUPOFTEAMERCHANTSONCAMELSANDHORSESFROMNORTHWESTCHINASSHAANXIPROVINCEPASSTHROUGHASTOPONTHEANCIENTSILKROAD,GANSUSZHANGYECITYDURINGTHEIRJOURNEYTOKAZAKHSTAN,MAY5,2015THECARAVAN,CONSISTINGOFMORETHAN100CAMELS,THREEHORSEDRAWNCARRIAGESANDFOURSUPPORTVEHICLES,STARTEDTHETRIPFROMJINGYANGCOUNTYINSHAANXIONSEPT19,2014ITWILLPASSTHROUGHGANSUPROVINCEANDXINJIANGUYGURAUTONOMOUSREGION,ANDFINALLYARRIVEINALMATY,FORMERLYKNOWNASALMAATA,THELARGESTCITYINKAZAKHSTAN,ANDDUNGANINZHAMBYLPROVINCETHETRIPWILLCOVERABOUT15,000KILOMETERSANDTAKETHECARAVANMORETHANONEYEARTOCOMPLETETHECARAVANISEXPECTEDTORETURNTOJINGYANGINMARCH2016THENTHEYWILLCOMEBACK,CARRYINGSPECIALTYPRODUCTSFROMKAZAKHSTANASMALLARTTROUPEFOUNDEDSIXDECADESAGOHASGROWNINTOAHOUSEHOLDNAMEINTHEINNERMONGOLIAAUTONOMOUSREGIONINTHE1950S,ULANMUQIRARTTROUPEWASCREATEDBYNINEYOUNGMUSICIANS,WHOTOUREDREMOTEVILLAGESONHORSESANDPERFORMEDTRADITIONALMONGOLIANMUSICANDDANCESFORNOMADICFAMILIESTHE54YEAROLDWASBORNINTONGLIAO,INEASTERNINNERMONGOLIAANDJOINEDTHETROUPEIN1975HESAYSTHEREARE74BRANCHTROUPESACROSSINNERMONGOLIAANDACTORSGIVEAROUND100SHOWSEVERYYEARTOLOCALNOMADICPEOPLE“ICANSTILLRECALLTHEDAYSWHENITOUREDWITHTHETROUPEINTHEEARLY80SWESATONTHEBACKOFPICKUPTRUCKSFORHOURSTHESKYWASBLUE,ANDWECOULDNTHELPBUTSINGTHEFOLKSONGS,“NASUNSAYSTHEVASTNESSOFINNERMONGOLIAANDTHELACKOFENTERTAINMENTOPTIONSFORPEOPLELIVINGTHERE,MADETHEIRLIVESLONELY“THENOMADICPEOPLEWEREVERYEXCITEDABOUTOURVISITS,“NASUNRECALLS“WEDIDNTHAVEAFORMALSTAGETHEAUDIENCEJUSTSATONTHEGRASSUSUALLY,THEPERFORMANCESBECAMEABIGPARTYWITHLOC