步進電機的控制課程設計報告.

1、總課程設計報告題 目：步進電機的控制專 業(yè)：電子信息工程年 級： 2010級學 號： 1010612043學生姓名：張?zhí)旃鹇?lián)系電話：導老師：黃杰完成日期：2013 年 12 月 20 日賀州學院課程設計報告步進電機的控制 摘 要 利用8051單片機STC89C51，集成芯片ULN2003以及電阻晶振等集成元件和分立元件，制作簡易智能化的步進電機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)基于8051單片機的四相步進電機的開環(huán)控制系統(tǒng)。經測試，系統(tǒng)達到四相步進電機的正反轉，急停，測速以及顯示速度等級等功能的要求，具有精度高、體積小、控制方便靈活的優(yōu)點。關鍵詞：8051單片機；ULN2003；四相步進

2、電機ABSTRACTUsing 8051 microcontroller STC89C51, integrated chip ULN2003 resistance as well as integrated components such as crystals and discrete component, to make simple intelligent stepper motor control system, the implementation is based on 8051 single chip microcomputer of four phase stepper mot

3、or open-loop control system. After testing, the system achieve four phase stepper motor and reversing, stop, speed measuring and display speed level functions such as requirement, with high accuracy, the advantages of small volume, convenient control and flexible.Key Words: 8051 single chip mic

4、rocomputer; ULN2003; Four phase stepper motor.目錄摘 要IABSTRACTII1 設計要求及方案選擇11.1設計要求11.2方案選擇12 理論分析與設計32.1步進電機原理及控制32.2 設計原理分析62.3 方案論證93電路設計93.1 硬件電路的設計93.2 軟件的設計144 系統(tǒng)測試214.1調試所用的基本儀器清單214.2調試結果與分析215 總結22參考文獻23附錄23PCB圖23實物圖241賀州學院課程設計報告1 設計要求及方案選擇1.1設計要求（1）查閱資料，了解步進電機的工作原理；（2）通過單片機給步數(shù)控制電機的轉動；（3）通過按鈕

5、可控制啟停及正反轉； （4）測量步進電機的轉速；（5）所用到的電路板必須有作者的名字和學號。1.2方案選擇1.2.1 步進電機控制方案方案一：基于電子電路的控制步進電機受電脈沖信號控制，電脈沖信號的產生、分配、放大全靠電子元器件的動作來實現(xiàn)。由于脈沖控制信號的驅動能力一般都很弱，因此必須有功率放大驅動路。步進電機與控制電路、功率放大驅動電路組成一體，構成步進電機驅動系統(tǒng)。此種控制電路設計簡單，功能強大，可實現(xiàn)一般步進電機的細分任務。這個系統(tǒng)由三部分組成：脈沖信號產生電路、脈沖信號分配電路、功率放大驅動電路。系統(tǒng)組成如圖1-1所示。脈沖控制器環(huán)形分配器功 動 率 電 放 路大 驅 步進電機圖1-

6、1基于電子電路控制系統(tǒng)此種方案即可為開環(huán)控制，也可閉環(huán)控制。開環(huán)時，其平穩(wěn)性好，成本低，設計簡單，但未能實現(xiàn)高精度細分。采用閉環(huán)控制，即能實現(xiàn)高精度細分，實現(xiàn)無級調速。閉環(huán)控制是不斷直接或間接地檢測轉子的位置和速度，然后通過反饋和適當?shù)奶幚?，自動給出脈沖鏈，使步進電機每一步響應控制信號的命令，從而只要控制策略正確電機不可能輕易失步。該方案多通過一些大規(guī)模集成電路來控制其脈沖輸出頻率和脈沖輸出數(shù)，功能相對較單一，如需改變控制方案，必須需重新設計，因此靈活性不高。方案二：基于PLC的控制PLC也叫可編程控制器，是一種工業(yè)上用的計算機。PLC作為新一代的工業(yè)控制器，由于具有通用性好、實用性強、硬件配

7、套齊全、編程簡單易學和可靠性高等優(yōu)點而廣泛應用于各行業(yè)的自動控制系統(tǒng)中。步進電機控制系統(tǒng)有PLC、環(huán)形分配器和功率驅動電路組成?？刂葡到y(tǒng)采用PLC來產生控制脈沖。通過PLC編程輸出一定數(shù)量的方波脈沖，控制步進電機的轉角進而控制伺服機構的進給量，同時通過編程控制脈沖頻率來控制步進電機的轉動速度，進而控制伺服機構的進給速度。環(huán)形脈沖分配器將PLC輸出的控制脈沖按步進電機的通電順序分配到相應的繞組。PLC控制的步進電機可以采用軟件環(huán)形分配器，也可采用硬件環(huán)形分配器。采用軟件環(huán)形分配器占用PLC資源較多，特別是步進電機繞組相數(shù)大于4時，對于大型生產線應該予以考慮。采用硬件環(huán)形分配器，雖然硬件結構稍微復

8、雜些，但可以節(jié)省PLC資源，目前市場有多種專用芯片可以選用。步進電機功率驅動電路將PLC輸出的控制脈沖放大，達到比較大的驅動能力，來驅動步進電機。 采用軟件來產生控制步進電機的環(huán)型脈沖信號，并用PLC中的定時器來產生速度脈沖信號，這樣就可以省掉專用的步進電機驅動器，降低硬件成本。但由于PLC的掃描周期一般為但由于PLC的掃描周期一般為幾毫秒到幾十毫秒，相應的頻率只能達到幾百赫茲，因此，受到PLC工作方式的限制及其掃描周期的影響，步進電機不能在高頻下工作，無法實現(xiàn)高速控制。并且在速度較高時，由于受到掃描周期的影響，相應的控制精度就降低了。方案三：基于單片機的控制采用單片機來控制步進電機，實現(xiàn)了軟

9、件與硬件相結合的控制方法。用軟件代替環(huán)形分配器，達到了對步進電機的最佳控制。系統(tǒng)中采用單片機接口線直接去控制步進電機各相驅動線路。由于單片機的強大功能，還可設計大量的外圍電路，鍵盤作為一個外部中斷源，設置了步進電機正轉、反轉、檔次、停止等功能，采用中斷和查詢相結合的方法來調用中斷服務程序，完成對步進電機的最佳控制，顯示器及時顯示正轉、反轉速度等狀態(tài)。環(huán)形分配器其功能由單片機系統(tǒng)實現(xiàn)，采用軟件編程的辦法實現(xiàn)脈沖的分配。本方案有以下優(yōu)點：(1)單片機軟件編程可以使復雜的控制過程實現(xiàn)自動控制和精確控制，避免了失步、振蕩等對控制精度的影響；(2)用軟件代替環(huán)形分配器，通過對單片機的設定，用同一種電路實

10、現(xiàn)了多相步進電機的控制和驅動，大大提高了接口電路的靈活性和通用性；(3)單片機的強大功能使顯示電路、鍵盤電路、復位電路等外圍電路有機的組合，大大提高系統(tǒng)的交互性5?；谝陨蟽?yōu)點，本次設計采用基于單片機的控制方案。1.2.2 基于單片機的部機電機控制的方案單片機的選擇方案一：采用零陽單片機。特點：體積小，集成度搞可靠性好易于擴展，采用COMS制造工藝，功耗低，工作電壓范圍大，但是它的價格昂貴，不利于提高作品的性價比。方案二：采用51系列的單片機。51系列的單片機應用很廣泛，系統(tǒng)結構簡單，價格低廉，易于使用的優(yōu)點。由于此次對單片機的要求不高，所以采用51單片機。驅動電路的選擇方案一：使用達林頓驅動

11、芯片ULN2003，2003為極電極開路驅動芯片，能驅動4相步進電機，價格低廉。方案二：使用驅動芯片L298，L298為H橋驅動芯片，可以為負載提供雙向的電流。簡單方便，但是相應的成本增加了。綜合本設計的需求，在滿足本設計的要求下，選用方案一較為經濟。顯示電路選擇方案一：采用LCD液晶顯示，LCD液晶顯示具有方便，美觀，顯示信息量大的特點，缺點是成本高。方案二：采用LED數(shù)碼管顯示，數(shù)碼貢獻是在硬件連接方面顯得較為復雜，在不同的場合下配合使用的芯片不同。相對于LCD液晶顯示來說，LED在成本方面較為優(yōu)勢。2 理論分析與設計2.1步進電機原理及控制 由于步進電機是一種將電脈沖信號轉換成直線或角位

12、移的執(zhí)行元件，它不能直接接到交直流電源上，而必須使用專業(yè)設備-步進電機控制驅動器，典型步進電機控制系統(tǒng)如圖2-1所示：控制器可以發(fā)出脈沖頻率從幾赫茲到幾千赫茲可以連續(xù)變化的脈沖信號，它為環(huán)形分配器提供脈沖序列，環(huán)形分配器的主要功能是把來自控制環(huán)節(jié)的脈沖序列按一定的規(guī)律分配后，經過功率放大器的放大加到步進電機驅動電源的各項輸入端，以驅動步進電機的轉動，環(huán)形分配器主要有兩大類：一類是用計算機軟件設計的方法實現(xiàn)環(huán)形分配器要求的功能，通常稱軟環(huán)形分配器。另一類是用硬件構成的環(huán)形分配器，通常稱硬環(huán)形分配器。功率放大器主要對環(huán)形分配器的較小輸出信號進行放大，以達到驅動步進電機的目的，步進電機的基本控制包括

13、轉向控制和速度控制兩個方面。從結構上看，步進電機分為三相單三拍、三相雙三拍和三相六拍3種，其基本原理如下：（1） 換相順序的控制通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如，三相步進電機在單三拍的工作方式下，其各相通電順序為ABCA，通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制A、B、C相的通斷。三相雙三拍的通電順序為ABBCCAAB，三相六拍的通電順序為AABBBCCCAA。（2） 步進電機的換向控制如果給定工作方式正序換相通電，步進電機正轉。若步進電機的勵磁方式為三相六拍，即AABBBCCCAA。如果按反序通電換相，即AACCCBBBAA，則電機就反轉。其他方式情況類似。（3） 步進電機的速度控制如果給

14、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。調整送給步進電機的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調試。（4） 步進電機的起?？刂撇竭M電機由于其電氣特性，運轉時會有步進感。為了使電機轉動平滑，減小振動，可在步進電機控制脈沖的上升沿和下降沿采用細分的梯形波，可以減小步進電機的步進角，跳過電機運行的平穩(wěn)性。在步進電機停轉時，為了防止因慣性而使電機軸產生順滑，則需采用合適的鎖定波形，產生鎖定磁力矩，鎖定步進電機的轉軸，使步進電機轉軸不能自由轉動。（5） 步進電機的加減速控制在步進電機控制系統(tǒng)中，通過實驗發(fā)現(xiàn)，如果信號變化太快，步進電機由于慣性跟不

15、上電信號的變化，這時就會產生堵轉和失步現(xiàn)象。所有步進電機在啟動時，必須有加速過程，在停止時波形有減速過程。理想的加速曲線一般為指數(shù)曲線，步進電機整個降速過程頻率變化規(guī)律是整個加速過程頻率變化規(guī)律的逆過程。選定的曲線比較符合步進電機升降過程的運行規(guī)律，能充分利用步進電機的有效轉矩，快速響應性好，縮短了升降速的時間，并可防止失步和過沖現(xiàn)象。在一個實際的控制系統(tǒng)中，要根據(jù)負載的情況來選擇步進電機。步進電機能響應而不失步的最高步進頻率稱為“啟動頻率”，于此類似“停止頻率”是指系統(tǒng)控制信號突然關斷，步進電機不沖過目標位置的最高步進頻率。電機的啟動頻率、停止頻率和輸出轉矩都要和負載的轉動慣量相適應，有了這

16、些數(shù)據(jù)，才能有效地對電機進行加減速控制。加速過程有突然施加的脈沖啟動頻率f0。步進電機的最高啟動頻率（突跳頻率）一般為0.1KHz到34KHz，而最高運行頻率則可以達到N*102KHz，以超過最高啟動頻率的頻率直接啟動，會產生堵轉和失步的現(xiàn)象。f/Hzfa fb0t/s圖2-1 步進電機運行過程中頻率變化曲線在一般的應用中，經過大量實踐和反復驗證，頻率如按直線上升或下降，控制效果就可以滿足常規(guī)的應用要求。用PLC實現(xiàn)步進電機的加P減速控制，實踐上就是控制發(fā)脈沖的頻率。加速時，使脈沖頻率增高，減速則相反。如果使用定時器來控制電機的速度，加減速控制就是不斷改變定時中斷的設定值。速度從v1v2變化，

17、如果是線性增加，則按給定的斜率加P減速；如果是突變，則按階梯加速處理。在此過程中要處理好兩個問題：速度轉換時間應盡量短。為了縮短速度轉換的時間，可以采用建立數(shù)據(jù)表的方法。結合各曲線段的頻率和各段間的階梯頻率，就可以建立一個連續(xù)的數(shù)據(jù)表，并通過轉換程序將其轉換為定時初始表。通過在不同的階段調用相應的定時初值，就可控制電機的運行。定時初值的計算是在定時中斷外實現(xiàn)的，并不占用中斷時間，保證電機的高速運行。保證控制速度的精確性。要從一個速度準確達到另一個速度，就要建立一個校驗機制，以防超過或未達到所需速度。（6） 步進電機的換向控制步進電機換向時，一定要在電機降速停止或降到突跳頻率范圍之內在換向，以免

18、產生較大的沖擊而損壞電機。換向信號一定要在前一個方向的最后一個脈沖結束后以及下一個方向的第一個脈沖前發(fā)出。對于脈沖的設計主要要求其有一定的脈沖寬度、脈沖序列的均勻度及高低電平方式。在某一高速下的正、反向切換實質包含了降速換向加速3個過程。2.2 設計原理分析2.2.1 元器件介紹（1）步進電機3 步進電機是數(shù)字控制電機，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，因此非常適合于單片機控制。步進電機區(qū)別于其他控制電機的最大特點是：它是通過輸入脈沖信號來進行控制的，即電機的總轉動角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機的轉速由脈沖信號頻率決定。步進電機分三種：永磁式（PM），反應式（V

19、R）和混合式(HB)，步進電機又稱為脈沖電機，是工業(yè)過程控制和儀表中一種能夠快速啟動，反轉和制動的執(zhí)行89C51單片機復位電路鍵盤控制電路ULN2003啟動電路步進電機狀態(tài)顯示電路電源及時鐘電路圖2-2 總體設計方框圖元件，其功用是將電脈沖轉換為相應的角位移或直線位移，由于開環(huán)下就能實現(xiàn)精確定位的特點，使其在工業(yè)控制領域獲得了廣泛應用。步進電機的運轉是由電脈沖信號控制的，其角位移量或線位移量與脈沖數(shù)成正比，每個一個脈沖，步進電機就轉動一個角度（不距角）或前進、倒退一步。步進電機旋轉的角度由輸入的電脈沖數(shù)確定，所以，也有人稱步進電機為數(shù)字/角度轉換器。 四相步進電機的工作原理 該設計采用了20B

20、Y-0型步進電機，該電機為四相步進電機，采用單極性直流電源供電。只要對步進電機的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進電機轉動。當某一相繞組通電時，對應的磁極產生磁場，并與轉子形成磁路，這時，如果定子和轉子的小齒沒有對齊，在磁場的作用下，由于磁通具有力圖走磁阻最小路徑的特點，則轉子將轉動一定的角度，使轉子與定子的齒相互對齊，由此可見，錯齒是促使電機旋轉的原因。 步進電機的靜態(tài)指標及術語 相數(shù)：產生不同隊N、S磁場的激磁線圈對數(shù)，常用m表示。 拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖用n表示，或指電機轉過一個齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機為例，有四相四拍運行方式即ABBCCDDAAB,四相八拍運行方式即

21、AABBBCCCDDDAA。步距角：對應一個脈沖信號，電機轉子轉過的角位移用表示。=360度（轉子齒角運行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉子齒角為50齒角電機為例。四相運行時步距角為=360度/（50*4）=1.8度，八拍運行時步距角為=360度/（50*8）=0.9度。定位轉矩：電機在不通電的狀態(tài)下，電機轉子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機械誤差造成的）。靜轉矩：電機在額定靜態(tài)作業(yè)下，電機不做旋轉運動時，電機轉軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機體積的標準，與驅動電壓及驅動電源等無關。雖然靜態(tài)轉矩與電磁激磁匝數(shù)成正比，與定子和轉子間的氣隙有關。但過分采用減小氣隙，增加勵磁匝數(shù)來提高靜轉矩是不可取的

22、，這樣會造成電機的發(fā)熱及機械噪音。 四相步進電機的脈沖分配規(guī)律 目前，對步進電機的控制主要有分散器件組成的環(huán)形脈沖分配器、軟件環(huán)形脈沖分配器、專用集成芯片環(huán)形脈沖分配器等。本設計利用單片機進行控制，主要是利用軟件進行環(huán)形脈沖分配。四相步進電機的工作方式為四相單四拍，雙四拍和四相八拍工作的方式。本設計的電機工作方式為四相單四拍，根據(jù)步進電機的工作的時序和波形圖，總結出其工作方式為四相單四拍時的脈沖分配規(guī)律，四相雙四拍的脈沖分配規(guī)律，在每一種工作方式中，脈沖的頻率越高，其轉速就越快，但脈沖頻率高到一定程度，步進電機跟不上頻率的變化后電機會出現(xiàn)失步現(xiàn)象，所以脈沖頻率一定要控制在步進電機允許的范圍內.

23、（2） 89C51單片機2 Atmel公司生產的89C51單片機是一種低功耗/低電壓高性能的8位單片機，它采用CMOS和高密度非易失性存儲技術，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MCS-51兼容；片內的Flash ROM允許在系統(tǒng)內改編程序或用常規(guī)的非易失性編程器來編程，內部除CPU外，還包括256字節(jié)RAM，4個8位并行I/O口，5個中斷源，2個中斷優(yōu)先級，2個16位可編程定時計數(shù)器，89C51單片機是一種功能強、靈活性高且價格合理的單片機，完全滿足本系統(tǒng)設計需要。2.3 方案論證從該系統(tǒng)的設計 要求可知，該系統(tǒng)的輸入量為速度和方向，速度應該有增減變化，通常用加減按鈕控制速度，這樣只要2根口線，再

24、加上一根方向線盒一根啟動信號線共需要4根輸入線。系統(tǒng)的輸出線與步進電機的繞組數(shù)有關。這里選四相步進電機，該電機共有四相繞組，工作電壓為+5V，可以與單片機共用一個電源。步進電機的四相繞組用P1口的P1.0P1.3控制，由于P1口驅動能力不夠，因而用一片2003增加驅動能力。用P0口控制第一數(shù)碼管用于顯示正反轉，用P2口控制第二個數(shù)碼管用于顯示轉速等級。數(shù)碼管采用共陽的。3電路設計3.1 硬件電路的設計 本設計的硬件電路只要包括控制電路、最小系統(tǒng)、驅動電路、顯示電路四大部分。最小系統(tǒng)只要是為了使單片機正常工作?？刂齐娐分灰砷_關和按鍵組成，由操作者根據(jù)相應的工作需要進行操作。顯示電路主要是為了顯

25、示電機的工作狀態(tài)和轉速。驅動電路主要是對單片機輸出的脈沖進行功率放大，從而驅動電機轉動。（1）控制電路根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，控制輸入部分設置了啟動控制，換向控制，加速控制和減速控制按鈕，分別是K1、K2、S2、S3，控制電路如圖3-1所示。通過K1、K2狀態(tài)變化來實現(xiàn)電機的啟動和換向功能。當K1、K2的狀態(tài)變化時，內部程序檢測P1.0和P1.1的狀態(tài)來調用相應的啟動和換向程序，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的電機的啟動和正反轉控制。根據(jù)步進電機的工作原理可以知道，步進電機轉速的控制主要是通過控制通入電機的脈沖頻率，從而控制電機的轉速。對于單片機而言，主要的方法有：軟件延時和定時中斷在此電路中電機的轉速控制主要是通過定

26、時器的中斷來實現(xiàn)的，該電路控制電機加速度主要是通過S2、S3的斷開和閉合，從而控制外部中斷根據(jù)按鍵次數(shù)，改變速度值存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)（該數(shù)據(jù)為定時器的中斷次數(shù)），這樣就改變了步進電機的輸出脈沖頻率，從而改變了電機的轉速。圖3-1 控制電路原理圖（2）最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)或者稱為最小應用系統(tǒng)，素質用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)，對51系列單片機來說，最小系統(tǒng)一般應該包括：單片機、復位電路、晶振電路。復位電路：使用了獨立式鍵盤，單片機的P1口鍵盤的接口。該設計要求只需4個鍵對步進電機的狀態(tài)進行控制，但考慮到對控制功能的擴展，使用了6路獨立式鍵盤。復位電路采用手動復位，所謂手動復位，是指通過

27、接通一按鈕開關，使單片機進入復位狀態(tài)，晶振電路用30PF的電容和一12M晶體振蕩器組成為整個電路提供時鐘頻率。如圖3-2示。晶振電路：8051單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式電路得到：內部震蕩方式和外部中斷方式。在引腳XTAL1和XTAL2外部接晶振電路器（簡稱晶振）或陶瓷晶振器，就構成了內部晶振方式。由于單片機內部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構成了自激振蕩器并產生振蕩時鐘脈沖。內部振蕩方式的外部電路如圖5示。其電容值一般在530pf,晶振頻率的典型值為12MHz,采用6MHz的情況也比較多。內部振蕩方式所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實用電路實用較多。圖3-2復位及時鐘振蕩電路（3）驅

28、動電路通過ULN2003構成比較多的驅動電路，電路圖如圖3-3所示。通過單片機的P1.0P1.3輸出脈沖到ULN2803的1B4B口，經信號放大后從1C4C口分別輸出到電機的A、B、C、D相。圖3-3步進電機驅動電路（4）顯示電路在該步進電機的控制器中，電機可以正反轉，可以加速、減速，其中電機轉速的等級分為七級，為了方便知道電機的運行狀態(tài)和電機的轉速的等級，這里設計了電機轉速和電機的工作狀態(tài)的顯示電路。在顯示電路中，主要是利用了單片機的P0口和P2口。采用兩個共陽數(shù)碼管作顯示。第一個數(shù)碼管接的a、b、c、d、e、f、g、h分別接P0.0P0.7口，用于顯示電機正反轉狀態(tài)，正轉時顯示“1”，反轉

29、時顯示“一”，不轉時顯示“0”。第二個數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g、h分別接P2.0P2.7口，用于顯示電機的轉速級別，共七級，即從17轉速依次遞增，“0”表示轉速為零。電路如圖3-4所示。圖3-4 顯示電路（5）總體電路圖 把各個部分的電路圖組合成總電路圖，如圖3-5所示。圖3-5總體電路圖3.2軟件的設計3.2.1 程序分析通過分析可以看出，實現(xiàn)系統(tǒng)功能可以采用多種方法，由于隨時有可能輸入加速、加速信號和方向信號，因而采用中斷方式效率最高，這樣總共要完成4個部分的工作才能滿足課題要求，即主程序部分、定時器中斷部分、外部中斷0和外部中斷1部分，其中主程序的主要功能是系統(tǒng)初始參數(shù)的設置及

30、啟動開關的檢測，若啟動開關合上則系統(tǒng)開始工作，反之系統(tǒng)停止工作；定時器部分控制脈沖頻率，它決定了步進電機轉速的快慢；兩個外部中斷程序要做的工作都是為了完成改變速度這一功能。下面分析主程序與定時器中斷程序及外部中斷程序。（1）主程序設計主程序中要完成的工作主要有系統(tǒng)初始值的設置、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示以及各種開關狀態(tài)的檢測判斷等。其中系統(tǒng)初始狀態(tài)的設置內容較多，該系統(tǒng)中，需要初始化定時器、外部中斷；對P1口送初值以決定脈沖分配方式，速度值存儲區(qū)送初值決定步進電機的啟動速度，對方向值存儲區(qū)送初值決定步進電機旋轉方向等內容。若初始化P1=11H、速度和方向初始值均設為0，就意味著步進電機按四相單四拍運行，系

31、統(tǒng)上電后在沒有操作的情況下，步進電機不旋轉，方向值顯示“0”，速度值顯示“0”，主程序流程圖如圖3-6所示。開 始初 始 化速度值為0？啟動開關為0？停止計時器顯 示啟動計時器延 時停止計時器圖3-6 主程序流程圖YNYN（2）定時中斷設計步進電機的轉動主要是給電機各繞組按一定的時間間隔連續(xù)不斷地按規(guī)律通入電流，步進電機才會旋轉，時間間隔越短，速度就越快。在這個系統(tǒng)中，這個時間間隔是用定時器重復中斷一定次數(shù)產生的，即調節(jié)時間間隔就是調節(jié)定時器的中斷次數(shù)，因而在定時器中斷程序中，要做的工作主要是判斷電機的運行方向、發(fā)下一個脈沖，以及保存當前的各種狀態(tài)。程序流程圖如圖3-7所示。中斷返回T0中斷入

32、口發(fā)速度脈沖讀方向指示重送相關狀態(tài)恢復現(xiàn)場保護現(xiàn)場中斷次數(shù)-1=0？NY圖3-7 定時中斷程序流程圖（3）外部中斷設計 外部中斷所要完成的工作是根據(jù)按鍵次數(shù)，改變速度值存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)（該數(shù)據(jù)為定時器的中斷次數(shù)），這樣就改變了步進電機的輸出脈沖頻率，也就是改變了電機的轉速。速度增加按鈕S2為INT0中斷，其程序流程為原數(shù)據(jù)，當值等于7時，不改變原數(shù)值返回，小于7時，數(shù)據(jù)加1后返回；速度減少按鈕S3，當原數(shù)據(jù)不為0，減1保存數(shù)據(jù)，原數(shù)據(jù)為0則保持不變。程序流程圖如圖3-8所示。外部中斷入口保護現(xiàn)場延時去抖中斷返回速度值±1恢復現(xiàn)場速度=上或限值？按鈕是否彈起？NNNYY圖3-8 外部中斷程序流程圖4 系統(tǒng)測試4.1調試所用的基本儀器清單調試工具：5V直流電源，萬用表，調試輔助軟件：KEIL，Proteus4