步進(jìn)電機(jī)角度控制設(shè)計(jì)[運(yùn)用學(xué)習(xí)]

1、目錄摘要11設(shè)計(jì)任務(wù)與要求21.1設(shè)計(jì)目的21.2設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)22方案分析33系統(tǒng)硬件部分43.1主控模塊43.2鍵盤輸入模塊73.3電機(jī)模塊83.4顯示模塊114系統(tǒng)軟件部分134.1整體流程圖及主程序134.2按鍵流程圖及程序144.3顯示模塊程序194.4電動(dòng)機(jī)模塊流程圖及程序204.5中斷程序225仿真運(yùn)行246心得體會(huì)25參考文獻(xiàn)26附錄一：Protues硬件仿真圖27附錄二：系統(tǒng)程序28互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)摘要步進(jìn)電機(jī)在控制系統(tǒng)中具有很廣泛的應(yīng)用。它可以把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移，并且可用作電磁制動(dòng)輪、電磁差分器或角位移發(fā)生器等。步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)

2、件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。此次設(shè)計(jì)使用C語言作為編程語言。C語言是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言，它既具有高級(jí)語言的特點(diǎn)，又具有匯編語言的特點(diǎn)。它的應(yīng)用范圍廣泛，具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，不僅僅是在軟件開發(fā)上，而且各類科研都需要用到C語言，適于編寫系統(tǒng)軟件、三維、二維圖

3、形和動(dòng)畫，具體應(yīng)用例如單片機(jī)以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā) 。硬件部分使用89C51作為主控芯片，并使用ULN2003A將單片機(jī)的信號(hào)放大以控制步進(jìn)電機(jī)，同時(shí)使用4位數(shù)碼管顯示轉(zhuǎn)動(dòng)角度及次數(shù)。關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī) C語言 AT89C51 ULN2003A 轉(zhuǎn)動(dòng)角度 1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.1設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)制作和調(diào)試一個(gè)由8086組成步進(jìn)電機(jī)角度測(cè)控系統(tǒng)。通過這個(gè)過程學(xué)習(xí)熟悉鍵盤控制和七段數(shù)碼管的使用，掌握步進(jìn)電機(jī)的角度控制和角度顯示方法。1.2設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)1在顯示器上顯示任意四位十進(jìn)制數(shù)2將8個(gè)鍵定義鍵值為07，按任意鍵在顯示器上顯示對(duì)應(yīng)鍵值3實(shí)現(xiàn)：（1）定義鍵盤按鍵：5個(gè)為數(shù)字鍵15；3個(gè)功能鍵：設(shè)置SET

4、、清零 CLR、開始START；（2）顯示器上第一位顯示次數(shù)，后三位顯示每次行走的角度；（3）通過鍵盤的按鍵，設(shè)置步進(jìn)電機(jī)各次的角度值；第一位設(shè)置次數(shù)，后三位設(shè)置角度值。（4）按START鍵啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，按SET鍵停止；按CLR鍵清零。2方案分析課程設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)直流電機(jī)微型計(jì)算機(jī)角度控制系統(tǒng)，定義8個(gè)鍵盤按鍵：5個(gè)為數(shù)字鍵15；3個(gè)功能鍵：設(shè)置SET、清零 CLR、開始START；顯示器上的四位可顯示轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)和每次轉(zhuǎn)動(dòng)角度；通過鍵盤的按鍵，設(shè)置步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)和每次轉(zhuǎn)動(dòng)角度；按START鍵啟動(dòng)電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，按SET鍵停止；按CLR鍵清零。綜合分析之后，我們應(yīng)該將電路實(shí)現(xiàn)利用鍵盤按鍵

5、通過89C51的P3口實(shí)現(xiàn)輸入功能，并通過89C51的P0口和P1口實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼管顯示的控制。同時(shí)我們可以通過P2口控制ULN2003A驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。我們可以將整體電路設(shè)計(jì)成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立而又有機(jī)結(jié)合的模塊，來逐一進(jìn)行分析。通過分析我們可以畫出系統(tǒng)圖，如圖2-1所示。圖2-1 系統(tǒng)圖3系統(tǒng)硬件部分3.1主控模塊3.1.1 AT89C51芯片本次設(shè)計(jì)是使用AT89C51作為主控芯片，AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的M

6、CS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。AT89C51的40個(gè)引腳主要有一下幾種（1）VCC：供電電壓。（2）GND：接地。（3）P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必

7、須被拉高。（4）P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低八位地址接收。（5）P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。

8、在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。（6）P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口還有其他一些特殊功能，本事設(shè)計(jì)沒有使用，故在此不做敘述。（7）RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。（8）ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的

9、輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。（9）/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信

10、號(hào)將不出現(xiàn)。（10）/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間為外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀取外部ROM數(shù)據(jù)。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，單片機(jī)讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。（擴(kuò)展有外部ROM時(shí)讀取完內(nèi)部ROM后自動(dòng)讀取外部ROM）。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。（11）XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。（12）XTAL2：來自反向振蕩器的輸出圖3-1 AT89C51芯片3.1.2時(shí)鐘電路及復(fù)位電路在本次課程設(shè)計(jì)中，我們用到AT89C51單片機(jī)。而他需要一些

11、特定的控制電路的控制才能更好地工作。具體到本次課設(shè)中，我們需要時(shí)鐘電路、防抖電路、復(fù)位電路等。如圖3-2所示是我們的時(shí)鐘電路，由電容C1、C2以及晶振組成。圖3-2 時(shí)鐘電路如圖3-3所示是我們的復(fù)位電路。圖3-3 復(fù)位電路3.2鍵盤輸入模塊在微機(jī)化儀器儀表中，鍵盤是最常用的一種輸入設(shè)備，用于輸入數(shù)據(jù)和命令。鍵盤的每一個(gè)按鍵都被賦予一個(gè)代碼，稱為鍵碼。鍵盤系統(tǒng)的主要工作包括及時(shí)發(fā)現(xiàn)有鍵閉合，求閉合鍵的鍵碼。根據(jù)這一過程的不同，鍵盤可以分為兩種，即全編碼鍵盤和非編碼鍵盤。全編碼鍵盤多是商品化的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備，自動(dòng)提供對(duì)應(yīng)于被安檢的ASCII碼，且能同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)通知微處理器。此外，這種鍵盤

12、具有處理抖動(dòng)和多鍵串鍵的保護(hù)電路，具有使用方便、價(jià)格較貴、體積較大、按鍵較多等特點(diǎn)。非編碼鍵盤恰如一組開關(guān)，一般組成行和列矩陣。其全部工作過程，如按鍵的識(shí)別、鍵的代碼獲取、防止串鍵及消抖等問題，都靠程序完成。因此，它所需要的硬件少，價(jià)格便宜，一般作為單板機(jī)、智能儀表等簡(jiǎn)單的輸入設(shè)備。鍵盤電路常用的有兩種，一種是獨(dú)立式鍵盤電路，另一種是矩陣式鍵盤。獨(dú)立式鍵盤每個(gè)按鍵獨(dú)占一根I/O線。因此鍵識(shí)別軟件非常簡(jiǎn)單。對(duì)于只有幾個(gè)按鍵的系統(tǒng)，常采用這種電路。對(duì)于多按鍵系統(tǒng)來講，這種電路憂郁將占用更多的I/O線而變得無法實(shí)用。矩陣式鍵盤電路將I/O口線的一部分作為行線，另一部分作為列線，按鍵設(shè)置在行線和列線的

13、交叉點(diǎn)上，這就構(gòu)成了行列式鍵盤。行列式鍵盤中按鍵的數(shù)量可達(dá)行線數(shù)n乘以列線數(shù)m。由此可以看到行列式鍵盤在按鍵較多時(shí)，可以節(jié)省I/O線。按鍵開關(guān)的兩端分別接在行線和列線上。行線通過一個(gè)電阻接到+5V電源上，在沒有鍵按下時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)。判斷是否有鍵按下的方法是：向所有的列線I/O口輸出低電平，然后將行線的電平狀態(tài)讀入累加器中，若無鍵按下，行線仍保持高電平狀態(tài)，若有鍵按下，行線至少應(yīng)有一條為低電平。當(dāng)確定有鍵按下后，即可進(jìn)行求鍵碼的過程。其方法是：依次從一條列線上輸出低電平，然后檢查各行線的狀態(tài)，若全為高電平，說明閉合鍵不在該列；若不全為1，則說明閉合鍵在該列，且在變?yōu)榈碗娖降男械慕稽c(diǎn)上。在

14、鍵盤處理程序中，每個(gè)鍵都被賦予了一個(gè)鍵號(hào)，由從列線I/O口輸出的數(shù)據(jù)和從行線I/O口讀入的數(shù)據(jù)可以求出閉合鍵的鍵號(hào)。圖3-4鍵盤模塊原理圖3.3電機(jī)模塊3.3.1步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理步進(jìn)電機(jī)又叫脈沖電機(jī)，它是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移的機(jī)電式數(shù)模轉(zhuǎn)換器。在開環(huán)數(shù)字程序控制系統(tǒng)中，輸出控制部分常采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件。步進(jìn)電機(jī)控制線路接受計(jì)算機(jī)發(fā)來的指令脈沖，控制步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件。步進(jìn)電機(jī)控制線路接收計(jì)算機(jī)發(fā)來的指令脈沖，控制步進(jìn)電機(jī)做相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。

15、這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡(jiǎn)單。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作，控制信號(hào)由8086通過8255A產(chǎn)生。此次設(shè)計(jì)采用四相式步進(jìn)電機(jī)。圖3-5 步進(jìn)電機(jī)勵(lì)磁線圈（1） 步進(jìn)電機(jī)工作原理說明步進(jìn)電機(jī)由轉(zhuǎn)子和定子組成。轉(zhuǎn)子由一個(gè)永久磁鐵構(gòu)成，定子分別由四組繞組組成。步進(jìn)電機(jī)組成和電氣連接分別如圖3-6和3-7所示。 圖3-6 轉(zhuǎn)子和定子示意圖 圖3-7 電氣連接示意圖當(dāng)S1連通電源后，定子磁場(chǎng)將產(chǎn)生一個(gè)靠近轉(zhuǎn)子為N極，遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子為S極才磁場(chǎng)，這樣的定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子的固有磁場(chǎng)發(fā)生作用，轉(zhuǎn)子就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，正確地S1、

16、S4的送電次序，就能控制轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向。例如：若送電的順序?yàn)镾1閉合斷開S2閉合斷開S3閉合斷開S4閉合斷開，周而復(fù)始的循環(huán)，在定子和轉(zhuǎn)子共同作用下，電機(jī)就瞬時(shí)針旋轉(zhuǎn)：若送電的順序?yàn)镾4閉合斷開S3閉合斷開S2閉合斷開S1閉合斷開，周而復(fù)始的循環(huán)，則電機(jī)就逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，原理同理。3.3.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)ULN2003A簡(jiǎn)介ULN2003是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列，由七個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成。ULN2003 是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn),適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。ULN2003A管腳如圖3-8所示。圖3-8 ULN2003A

17、管腳圖ULN2003 的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K 的基極電阻,在5V 的工作電壓下它能與TTL 和CMOS 電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。ULN2003工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá)500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V 的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。 ULN2003內(nèi)部還集成了一個(gè)消線圈反電動(dòng)勢(shì)的二極管，可用來驅(qū)動(dòng)繼電器。它是雙列16腳封裝,NPN晶體管矩陣,最大驅(qū)動(dòng)電壓=50V,電流=500mA,輸入電壓=5V,適用于TTL COMS,由達(dá)林頓管組成驅(qū)動(dòng)電路。ULN是集成達(dá)林頓管IC,內(nèi)部還集成了一個(gè)消線圈反電動(dòng)勢(shì)的二極管,它的輸出端允許

18、通過電流為200mA，飽和壓降VCE約1V左右，耐壓BVCEO約為36V。用戶輸出口的外接負(fù)載可根據(jù)以上參數(shù)估算。采用集電極開路輸出，輸出電流大，故可直接驅(qū)動(dòng)繼電器或固體繼電器，也可直接驅(qū)動(dòng)低壓燈泡。通常單片機(jī)驅(qū)動(dòng)ULN2003時(shí)，上拉2K的電阻較為合適，同時(shí)，COM引腳應(yīng)該懸空或接電源。ULN2003是一個(gè)非門電路，包含7個(gè)單元，單獨(dú)每個(gè)單元驅(qū)動(dòng)電流最大可達(dá)350mA，9腳可以懸空。由于ULN2003有這些特點(diǎn)，所以經(jīng)常作為顯示驅(qū)動(dòng)、繼電器驅(qū)動(dòng)、照明燈驅(qū)動(dòng)、電磁閥驅(qū)動(dòng)、伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)等電路中。 ULN2003A內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-9所示。 圖3-9 ULN2003A內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖3-10

19、電機(jī)模塊原理圖3.4顯示模塊數(shù)碼管是數(shù)碼顯示器的俗稱。常用的數(shù)碼顯示器有半導(dǎo)體數(shù)碼管，熒光數(shù)碼管，輝光數(shù)碼管和液晶顯示器等。譯碼和數(shù)碼顯示電路是將數(shù)字鐘和計(jì)時(shí)狀態(tài)直觀清晰的反映出來，被人們的視覺器官所接受。顯示器件采用七段數(shù)碼管。在譯碼顯示電路輸出的驅(qū)動(dòng)下，顯示出直觀、清晰的數(shù)字符號(hào)。本設(shè)計(jì)所采用的是半導(dǎo)體數(shù)碼管，是用發(fā)光二極管（簡(jiǎn)稱LED）組成的字形來顯示數(shù)字，七個(gè)條形發(fā)光二極管排列成七段組合字形，便構(gòu)成了半導(dǎo)體數(shù)碼管。半導(dǎo)體數(shù)碼管有共陽極和共陰極兩種類型，共陽極數(shù)碼管的七個(gè)發(fā)光二極管的陽極連在一起，而七個(gè)陰極則是獨(dú)立的。共陰極數(shù)碼管與共陽極數(shù)碼管相反，七個(gè)發(fā)光二極管的陰極連在一起，而陽極是

20、獨(dú)立的。當(dāng)共陽極數(shù)碼管的某一陰極接低電平時(shí)，相應(yīng)的二極管發(fā)光，可根據(jù)字形使某幾段二極管發(fā)光，所以共陽極數(shù)碼管需要輸出低電平有效的譯碼器去驅(qū)動(dòng)。共陰極數(shù)碼管則需要輸出高電平有效的譯碼器去驅(qū)動(dòng)。七段顯示數(shù)碼管的外部引線排列如圖3-11，共陽極數(shù)碼管結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-12所示。圖3-11 數(shù)碼管外引線排列圖3-12 共陽極數(shù)碼管結(jié)構(gòu)示意圖在多位LED顯示時(shí)，為了節(jié)省I/O口線，簡(jiǎn)化電路，降低成本，一般采用動(dòng)態(tài)顯示方式。動(dòng)態(tài)顯示方式是一位一位地分時(shí)輪流各位顯示器，對(duì)每一位顯示器來說，每隔一段時(shí)間輪流點(diǎn)亮一次，形成動(dòng)態(tài)顯示。圖3.13 顯示模塊原理圖4系統(tǒng)軟件部分4.1整體流程圖及主程序系統(tǒng)的整體軟件流

21、程圖如圖4-1所示圖4-1 系統(tǒng)流程圖主程序如下：void main() /主函數(shù)TMOD=0x01; /T0工作方式1TH0=0xd8; /設(shè)初值，0.01秒觸發(fā)一次TL0=0xf0; TR0=0; /關(guān)閉T0定時(shí)器ET0=1; /允許T0定時(shí)器中斷EA=1; /開啟總中斷允許P2=0x03;while(1)scan();show();if(num1=0) /若電機(jī)運(yùn)行次數(shù)已達(dá)到設(shè)定值，則關(guān)時(shí)器 /并將狀態(tài)位置0TR0=0;status=0;4.2按鍵流程圖及程序按鍵流程圖如圖4-2所示圖4-2 按鍵模塊流程圖按鍵模塊程序如下：void scan() /按鍵掃描if(START=0&stat

22、us=0) /開始鍵：只有當(dāng)電機(jī)不運(yùn)行時(shí)才有效，且將狀態(tài)位置1； /并開啟定時(shí)器（電機(jī)重新開始轉(zhuǎn)動(dòng)）。delay(10);if(START=0&status=0)status=1;TR0=1; /開定時(shí)器0num1=num;if(SET=0&status=1) /停止鍵：只有當(dāng)電機(jī)運(yùn)行是有效，將狀態(tài)位置0； /并關(guān)閉定時(shí)器（電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)）。delay(10);if(SET=0&status=1)status=0;TR0=0; /關(guān)定時(shí)器0if(CLR=0&status=0) /清零鍵：只有當(dāng)電機(jī)不運(yùn)行時(shí)，清零鍵才有效delay(10);if(CLR=0&status=0)P1=0;P0=0xf

23、f;sh=0;if(k1=0&status=0) /數(shù)字鍵1：設(shè)置為3 045。只有當(dāng)電機(jī)不運(yùn)行時(shí)，數(shù)字鍵才有效delay(10);if(k1=0&status=0)num=3;num1=3;bai=0;shi=4;ge=5;sh=1;key=1;if(k2=0&status=0) /數(shù)字鍵2：設(shè)置為4 090delay(10);if(k2=0&status=0)num=4;num1=4;bai=0;shi=9;ge=0;sh=1;key=2;if(k3=0&status=0) /數(shù)字鍵3：設(shè)置為5 090delay(10);if(k3=0&status=0)num=5;num1=5;bai=

24、0;shi=9;ge=0;sh=1;key=2;if(k4=0&status=0) /數(shù)字鍵4：設(shè)置為6 045delay(10);if(k4=0&status=0)num=6;num1=6;bai=0;shi=4;ge=5;sh=1;key=1;if(k5=0&status=0) /數(shù)字鍵5：設(shè)置為7 090delay(10);if(k5=0&status=0)num=7;num1=7;bai=0;shi=9;ge=0;sh=1;key=2;4.3顯示模塊程序由于使用的是4為數(shù)碼管，每一位需要顯示不同的數(shù)字，故讓各位數(shù)碼管按照一定的順序輪流顯示，只要掃描頻率足夠高，由于人眼的“視覺暫留”現(xiàn)象

25、，就能連續(xù)穩(wěn)定的顯示。程序如下：void show() /數(shù)碼管顯示if(sh=1)P1=0x01; /顯示第一位P0=smgnum;P0=0xff;P1=0x02; /顯示第二位P0=smgbai;P0=0xff;P1=0x04; /顯示第三位P0=smgshi;P0=0xff;P1=0x08; /顯示第四位P0=smgge;P0=0xff;4.4電動(dòng)機(jī)模塊流程圖及程序要是步進(jìn)電機(jī)模塊按一定方向轉(zhuǎn)動(dòng)，需要輪流給P2.0P2.3口脈沖，故采用移位的方法實(shí)現(xiàn)，流程圖如圖4-3所示。（X初始值為0x01，Y初始值為0x02）圖4-3電機(jī)模塊流程圖電機(jī)模塊程序如下：void motor()/電機(jī)運(yùn)行

26、if(key=1)/每次轉(zhuǎn)動(dòng)角度為45度時(shí)if(c%2=0)x=_crol_(x,1);x=x|_crol_(x,4);elsey=_crol_(y,1);y=y|_crol_(y,4);c=c+1;P2=x|y;if(key=2) /每次轉(zhuǎn)動(dòng)角度為90度時(shí) x=_crol_(x,1);x=x|_crol_(x,4);y=_crol_(y,1);y=y|_crol_(y,4);P2=x|y;4.5中斷程序每次設(shè)計(jì)采用定時(shí)器來完成步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，每次中斷便是計(jì)數(shù)存儲(chǔ)器加一，當(dāng)計(jì)數(shù)存儲(chǔ)器達(dá)到設(shè)定值時(shí)便使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一次。中斷程序如下：void time0(void) interrupt 1 /中斷

27、處理程序TR0=0;TH0=0xd8;TL0=0xf0;clk+;if(clk=100) /每一秒電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一次clk=0;num1-;motor(); /調(diào)用電機(jī)運(yùn)行程序TR0=1;5仿真運(yùn)行（1）按下數(shù)字鍵后數(shù)碼管顯示數(shù)字圖5-1 數(shù)碼管顯示（2）按下開始鍵后，電機(jī)開始運(yùn)行圖5-2 電機(jī)運(yùn)行圖（3）按下停止鍵后，電機(jī)停止運(yùn)行（4）按下清零鍵后，數(shù)碼管被清零。圖5-3 電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)6心得體會(huì)在我們的大三即將結(jié)束的時(shí)候，我進(jìn)行了步進(jìn)電機(jī)微型計(jì)算機(jī)角度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?？傮w來說，本次訓(xùn)練主要是針對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)所學(xué)理論知識(shí)的檢測(cè)以及對(duì)protues軟件的學(xué)習(xí)和使用。 隨著不斷深入的學(xué)習(xí)，我感受到了這

28、個(gè)軟件的強(qiáng)大。以前我們學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，需要絞盡腦汁的計(jì)算分析各電路。而使用這種方法，不但計(jì)算量大、分析不太準(zhǔn)確、結(jié)果準(zhǔn)確性差、費(fèi)時(shí)費(fèi)力，通過學(xué)習(xí)protues，并通過使用protues，非常方便準(zhǔn)確的得到了仿真電路的正確連線方法以及最優(yōu)化電路。分析起來又快又準(zhǔn)確。大大促進(jìn)了我們的學(xué)習(xí)效率。這次課程設(shè)計(jì)不僅鍛煉了我們的自學(xué)能力以及我自己的耐力。而且我也深切的感受到了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在日常生活中的廣泛應(yīng)用，作為工科生我們更要加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，為以后成為一名技術(shù)人才奠定堅(jiān)實(shí)的理論實(shí)踐基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1 郭天祥. 新概念51單片機(jī)C語言教程.北京：電子工業(yè)出版社，20092 周潤(rùn)景.基于PROTEUS

29、 的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真.北京：北京航空航天出版社，20063 陳伯石.電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.4 李光飛.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo).北京:北京航空航天出版社，20045 陳光東.單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)（第二版）.武漢：華中科技大學(xué)出版社，1999附錄一：Protues硬件仿真圖附錄二：系統(tǒng)程序#includereg51.h#includeintrins.hsbit k1=P30; sbit k2=P31;sbit k3=P32;sbit k4=P33;sbit k5=P34;sbit START=P35;sbit SET=P36;sbit CLR=P3

30、7;int smg10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;int status=0,sh=0;int num,bai,shi,ge,num1,key=0;int clk=0;int c=0,x=0x1,y=0x2;void delay(int a);void scan();void show();void motor();void delay(int a) /延時(shí)程序int i,j;for(i=a;i0;i-)for(j=1000;j0;j-);void scan() /按鍵掃描if(START=0&status=0) /開始鍵

31、：只有當(dāng)電機(jī)不運(yùn)行時(shí)才有效，且將狀態(tài)位置1； /并開啟定時(shí)器（電機(jī)重新開始轉(zhuǎn)動(dòng)）。delay(10);if(START=0&status=0)status=1;TR0=1; /開定時(shí)器0num1=num;if(SET=0&status=1) /停止鍵：只有當(dāng)電機(jī)運(yùn)行是有效，將狀態(tài)位置0； /并關(guān)閉定時(shí)器（電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)）。delay(10);if(SET=0&status=1)status=0;TR0=0; /關(guān)定時(shí)器0if(CLR=0&status=0) /清零鍵：只有當(dāng)電機(jī)不運(yùn)行時(shí)，清零鍵才有效delay(10);if(CLR=0&status=0)P1=0;P0=0xff;sh=0;if(k1=0&status=0) /數(shù)字鍵1：設(shè)置為3 045。只有當(dāng)電機(jī)不運(yùn)行時(shí)，數(shù)字鍵才有效delay(10);if(k1=0&status=0)num=3;num1=3;bai=0;shi=4;ge=5;sh=1;key=1;if(k2=0&status=0) /數(shù)字鍵