基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制_開題報(bào)告

1、湖北師范學(xué)院學(xué)上學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告學(xué)生姓名方健所在院系機(jī)電與控制工程 學(xué)院所在班級(jí)0801指導(dǎo)教師萬里光學(xué)生學(xué)號(hào)2008118010141專業(yè) 力向電氣工程及其自動(dòng) 化開題 時(shí)間2011 . 12.1導(dǎo)師職稱講師論文題目基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述：前言部分在現(xiàn)代工業(yè)和經(jīng)濟(jì)生活中，隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，電機(jī)的應(yīng)用也越來越廣泛，日益 成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊徊糠?，無論是交通工具，還是家用電器都離不開電機(jī)的 運(yùn)轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)作為電機(jī)的一種，可以靠開路控制做精確的定位，在一些重要的領(lǐng)域有著 普通電機(jī)不可替代的作用。普遍應(yīng)用于電腦的外設(shè)及工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化機(jī)具設(shè)備中，如 NC車床、

2、切割機(jī)，此外機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)控制也大量的使用步進(jìn)電機(jī)。近些年來，由于步進(jìn)電機(jī)的控制精度不斷提高，越來越多有較高控制精度要求的系統(tǒng)也開始采用步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。對(duì)于小功率步進(jìn)電機(jī)，一般采用單 片機(jī)與專用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器聯(lián)合工作的方式， 單片機(jī)產(chǎn)生脈沖，控制停啟、正反轉(zhuǎn)，變速等, 專用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器則進(jìn)行脈沖環(huán)形分配及功率驅(qū)動(dòng)，這種控制方式降低成本 ，縮小體積, 簡單方便，易于實(shí)現(xiàn)。本論文的目的是設(shè)計(jì)出基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，包括系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)，程序的編寫和調(diào)試以及實(shí)物的焊接。以單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心，設(shè)計(jì)一個(gè)控制系 統(tǒng)，通過單片機(jī)輸出不同的脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的不同

3、運(yùn)行。在實(shí)際中，能夠通過鍵盤設(shè) 置步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，并在 LED顯示器上顯示步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速或工作狀態(tài)。通過介紹 系統(tǒng)的軟硬件構(gòu)成及其特點(diǎn)，詳細(xì)論述了怎樣通過單片機(jī)控制其輸出來控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn) 轉(zhuǎn)，并對(duì)應(yīng)地在數(shù)碼管上顯示出來。還系統(tǒng)地介紹了步進(jìn)電機(jī)的組成、工作原理和控制方 法。同時(shí)也對(duì)單片機(jī)進(jìn)行了簡單的介紹。單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，又稱為微控制器（ MCU）,就是在一塊芯片上集成了 CPU、RAM、ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、輸入輸出（I/O）接口電路、中斷、串行通信接口等 主要計(jì)算機(jī)部件集成在一塊芯片上，組成單片微型計(jì)算機(jī)。它的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，它以體積小、功能全、性價(jià)比高

4、等諸多優(yōu)點(diǎn)而獨(dú)具特色，在工業(yè)控制、 尖端武器、通信設(shè)備、信息處理、家用電器等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中獨(dú)占鰲頭。51系列單片機(jī)是國內(nèi)目前應(yīng)用最廣泛的一種8位單片機(jī)之一。經(jīng)過20多年的推廣與發(fā)展，51系列單 片機(jī)形成了以個(gè)規(guī)模龐大、功能齊全、資源豐富的產(chǎn)品群。隨著嵌入式系統(tǒng)、片上系統(tǒng)等 概念的提出和普遍接受及應(yīng)用，51單片機(jī)的發(fā)展又進(jìn)入了以個(gè)新的階段。許多專用功能 芯片的內(nèi)核集成了 51單片機(jī)，與51系列單片機(jī)兼容的微控制器以IP核的方式不斷地出 現(xiàn)在FPGA的片上系統(tǒng)中。近年來，基于51單片機(jī)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的出現(xiàn)與推廣， 表明了 51系列單片機(jī)在今后的許多年中依然會(huì)活躍如故，而且在很長一段時(shí)間中將

5、占據(jù) 嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的低端市場。目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理， 廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動(dòng)洗 衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、 開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。單片機(jī)廣泛應(yīng)用于家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域。單片機(jī)有兩種基本結(jié)構(gòu)形式：一種是在通用微型計(jì)算機(jī)中廣泛采用的將程序存儲(chǔ)器和 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合用一個(gè)存儲(chǔ)空間的結(jié)

6、構(gòu)，稱為普林斯頓結(jié)構(gòu)或稱為馮諾依曼結(jié)構(gòu)。另一種是 將程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開而分別尋址的結(jié)構(gòu)，稱為哈佛( Har-vard)結(jié)構(gòu)。目前的單 片機(jī)采用哈佛結(jié)構(gòu)的較多。按數(shù)據(jù)總線的寬度，單片機(jī)分為 4位、8位、16位以及32位 等。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗一點(diǎn)講：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(及步進(jìn)角)o您 可以通過控制脈沖個(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)您可以通過控制 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。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)控制元件。在非超載的情況下，

7、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。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單。雖然步進(jìn) 電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它 必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非 易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（PM）,反應(yīng)式（VR）和混合式（HB）永磁式步進(jìn)一般為 兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為 7.5

8、度或15度；反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現(xiàn) 大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國家 80年代已 被淘汰；混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn) 角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為 0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛?？偨Y(jié)部分將功能強(qiáng)大而應(yīng)用簡單的單片機(jī)與應(yīng)用廣泛而運(yùn)行精確的步進(jìn)電機(jī)結(jié)合起來，實(shí)行單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的有效控制具有很深遠(yuǎn)的意義，可以通過簡單的程序進(jìn)行復(fù)雜的操作，按 照我們的要求控制電機(jī)的運(yùn)行。在日常生活中，將兩者結(jié)合設(shè)計(jì)的系統(tǒng)應(yīng)用在有一定要求 的實(shí)物中，不僅可以節(jié)約成本，而且功能完善，安全可靠。雖然步進(jìn)電機(jī)的研究已經(jīng)很

9、成 熟了，然而為了滿足工業(yè)發(fā)展的需要，擁有不同功能的步進(jìn)電機(jī)被不斷地創(chuàng)造出來，這就 決定了我們要熟練地對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。因此，本課題的研究具有十分重要的意義。參考文獻(xiàn)1李蒙，毛建東.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.中國輕工業(yè)出版社,2010.22周向紅.51系列單片機(jī)應(yīng)用與實(shí)踐教程M.北京：北京航天航空大學(xué)出版社,2008.53郭天祥.51單片機(jī)C語言教程M.北京：電子工業(yè)出版社,2009.124楊素行.模擬電子技術(shù)簡明教程M.高等教育出版社，2009.75譚浩強(qiáng).C語言設(shè)計(jì)M.北京：清華大學(xué)出版社，2005.76劉金華.數(shù)字電子技術(shù)M.北京：北京大學(xué)出版社，2010趙建領(lǐng).51單片機(jī)開發(fā)寶典M.電子工業(yè)出

10、版社，20088徐益民.步進(jìn)電機(jī)的單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)D.哈爾濱：黑龍江科技學(xué)院，2005開題報(bào)告(正文)：一、論文題目基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、研究的目的和意義2.1、 研究目的綜合運(yùn)用所學(xué)的單片機(jī)原理與應(yīng)用理論知識(shí)，通過實(shí)踐加強(qiáng)對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解， 具備設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的能力，以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，要求能夠 通過鍵盤設(shè)置步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速， 并在LED顯示器上顯示步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速或工作狀態(tài)。2.2、 研究意義(1)、了解單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、組成，學(xué)習(xí)單片機(jī)的工作原理以及以及內(nèi)部工作狀態(tài)， 并熟悉在不同時(shí)刻，單片機(jī)的輸入輸出情況。(2)、了解步進(jìn)電機(jī)的分類和用途，掌握

11、步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及工作原理，并學(xué)習(xí) 使用單片機(jī)簡單控制步進(jìn)電機(jī)的正傳、反轉(zhuǎn)、加速、減速，以及簡單了解國內(nèi)外步進(jìn)電機(jī) 的發(fā)展?fàn)顩r。(3)、使用keil和proteus等軟件進(jìn)行系統(tǒng)的仿真，鍛煉自己的編程能力，并通過軟 件的調(diào)試糾正自己編程的缺點(diǎn)。三、國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向3.1、 國內(nèi)外現(xiàn)狀步進(jìn)電機(jī)最早是在1920年由英國人所開發(fā)，1950年后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在 步進(jìn)電機(jī)上，這對(duì)于數(shù)字化的控制變得更為容易。以后經(jīng)過不斷改良，使得今日步進(jìn)電機(jī) 已經(jīng)廣泛運(yùn)用在需要高定位精度、高分解性能、高響應(yīng)性、信賴性等靈活控制性高的機(jī)械 系統(tǒng)中。在生產(chǎn)過程中要求自動(dòng)化、省人力、效率高的機(jī)

12、器中，我們很容易發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī) 的蹤跡，尤其以重視速度、位置控制、需要精確操作各項(xiàng)指令動(dòng)作的靈活控制性場合步進(jìn) 電機(jī)用得做多。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種 自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各 個(gè)國名經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)變換成角位移或直線位移的執(zhí)行部件。步進(jìn)電機(jī)可以直接用數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)，使用非常方便。一般電動(dòng)機(jī)都是連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的，而步進(jìn)電機(jī)則有定位和運(yùn)轉(zhuǎn) 兩種基本狀態(tài)，當(dāng)有脈沖輸入時(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng)，每給它一個(gè)脈沖信號(hào)，它就 轉(zhuǎn)過一定的角度。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比，在時(shí)間上

13、與輸入 脈沖同步，因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率以及電動(dòng)機(jī)繞組通電的相序，便可獲得所 需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。在沒有脈沖輸入時(shí)，在繞組電源的激勵(lì)下氣隙磁場能使轉(zhuǎn)子 保持原有位置處于定位狀態(tài)。因此非常適合于單片機(jī)控制，步進(jìn)電機(jī)還具有快速啟動(dòng)、精 確步進(jìn)和定位等特點(diǎn)，因而在數(shù)控機(jī)床，繪圖儀，打印機(jī)以及光學(xué)儀器中得到廣泛的應(yīng)用。 步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)成為除直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)以外的第三類電動(dòng)機(jī)。傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)作為機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，在人類的生產(chǎn)和生活進(jìn)入電氣化過程中起著關(guān)鍵的作用，步進(jìn)電機(jī)可以作 為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差（精度為100%）的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制?，F(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電

14、機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（ VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）、混合 式步進(jìn)電機(jī)（HB）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小， 步進(jìn)角一般為7.5度或15度；反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角 一般為1.5度，單噪聲和振動(dòng)都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子 上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩?；旌鲜讲竭M(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度，而五相步進(jìn)角一般為 0.72 度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛，也是本次細(xì)分驅(qū)動(dòng)方案所選用的步進(jìn)電機(jī)。3.2、 發(fā)展趨勢(shì)與主攻方向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)工業(yè)密

15、切相關(guān)。自從步進(jìn)電機(jī)在計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備中取代小 型直流電動(dòng)機(jī)以后，使其設(shè)備的性能提高，很快地促進(jìn)了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展。另一方面， 微型計(jì)算機(jī)和數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，又將作為數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行部件的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)推廣應(yīng)用到 其他領(lǐng)域，如電加工機(jī)床、小功率機(jī)械加工機(jī)床、測(cè)量儀器、光學(xué)和醫(yī)療儀器以及包裝機(jī) 械等。任何一種產(chǎn)品成熟的過程，基本上都是規(guī)格品種逐步統(tǒng)一和簡化的過程?，F(xiàn)在，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展已歸結(jié)為單段式結(jié)構(gòu)的磁阻式、混合式和爪極結(jié)構(gòu)的永磁式三類。爪極 電機(jī)價(jià)格便宜，性能指標(biāo)不高，混合式和磁阻式主要作為高分辨率電動(dòng)機(jī)，由于混合式步 進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有控制功率小，運(yùn)行平穩(wěn)性較好而逐步處于主導(dǎo)地位。最典型的產(chǎn)品是二相8

16、極50齒的電動(dòng)機(jī)，步距角1.8°/0.9° （全步/半步）； 還有五相10極50齒和一些轉(zhuǎn)子100齒的二相和五相步進(jìn)電動(dòng) 機(jī)，五相電動(dòng)機(jī)主要用于運(yùn)行性能較高的場合。到目前，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的磁阻式步進(jìn)電動(dòng) 機(jī)已極少見。步進(jìn)電機(jī)最大的生產(chǎn)國是日本，如日本伺服公司、東方公司、SANYO DENKI和MINEBEA及NPM公司，日本山社等，特別是日本東方公司，無論是電動(dòng)機(jī)性能和外觀 質(zhì)量，還是生產(chǎn)手段，都堪稱是世界上最好的?，F(xiàn)在日本步進(jìn)電動(dòng)機(jī)年產(chǎn)量（含國外獨(dú)資 公司）近2億臺(tái)。另外的結(jié)論是HB型電動(dòng)機(jī)更適合于低速大轉(zhuǎn)矩用途；RM型適用于平穩(wěn)運(yùn)行以及 轉(zhuǎn)速大于1000r/min的用途；

17、而PM型成本低，在低轉(zhuǎn)速時(shí)的振動(dòng)和高轉(zhuǎn)速時(shí)的大轉(zhuǎn)矩方 面，三相PM型電動(dòng)機(jī)比兩相電動(dòng)機(jī)的性能要好。因此，當(dāng)前最有發(fā)展前景的當(dāng)屬混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，而混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又向以下四個(gè)方向發(fā)展：發(fā)展趨勢(shì)之一：繼續(xù)沿著小型化的方向發(fā)展。隨著電動(dòng)機(jī)本身應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬以 及各類整機(jī)的不斷小型化，要求與之配套的電動(dòng)機(jī)也必須越來越小，在57、42機(jī)座號(hào)的電動(dòng)機(jī)應(yīng)用了多年后，現(xiàn)在其機(jī)座號(hào)向 39、35、30、25方向向下延伸。瑞士 ESCAP公 司最近還研制出外徑僅10mm的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。發(fā)展趨勢(shì)之二：改圓形電動(dòng)機(jī)為方形電動(dòng)機(jī)。由于電動(dòng)機(jī)采用方型結(jié)構(gòu)，使得轉(zhuǎn) 子有可能設(shè)計(jì)得比圓形大，因而其力矩體積比將大為提高。同樣機(jī)

18、座號(hào)的電動(dòng)機(jī)，方形的 力矩比圓形的將提高 30percent40percent。發(fā)展趨勢(shì)之三：對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。即把轉(zhuǎn)子位置傳感器，減速齒輪等和電 動(dòng)機(jī)本體綜合設(shè)計(jì)在一起，這樣使其能方便地組成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，因而具有更加優(yōu)越的控 制性能。發(fā)展趨勢(shì)之四：向五相和三相電動(dòng)機(jī)方向發(fā)展。目前廣泛應(yīng)用的二相和四相電動(dòng)機(jī)，其振動(dòng)和噪聲較大，而五相和三相電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)勢(shì)性。而就這兩種電動(dòng)機(jī)而言，五相 電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路比三相電動(dòng)機(jī)精密且復(fù)雜，因此三相電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的價(jià)格比要比五相電動(dòng)機(jī)更低一些。四、注意研究內(nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路參考文獻(xiàn)五、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所必須具備的工作條件（如工具書、計(jì)算機(jī)輔

19、助設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件等），解決的辦法和預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)需要介紹單片機(jī)的書籍，如單片機(jī)原理及應(yīng)用、51單片機(jī)C語言教程，以及C語言編程書籍，進(jìn)行仿真時(shí)需要keil、proteus軟件，進(jìn)行硬件焊接時(shí)需要 電路板、單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、排插、錫絲、數(shù)碼管、按鈕開關(guān)、電烙鐵等。在進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)過程中，還要注意方案的選擇，本設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)的功能模塊分別為：單片機(jī)部分、時(shí)鐘部分、控制驅(qū)動(dòng)部分、顯示部分：(1)、單片機(jī)的選擇方案一：采用凌陽單片機(jī)。他具有以下特點(diǎn)：體積小 ，集成度高，可靠性好易于擴(kuò)展，采用COMS制造工藝，功耗低，工作電壓范圍大，并且能在較低的電壓下工作，且能用電池供電，內(nèi)置

20、2K SRAM,32K FLASH,豐富的中斷源，具有較強(qiáng)的中斷處理能力， 強(qiáng)大的語音功能，可以語音讀出測(cè)得的電壓，以及當(dāng)電壓超過測(cè)量范圍時(shí)，可以語音提示， 具有人性化，但是他的價(jià)格昂貴，不利于提高作品的性價(jià)比。方案二、采用51系列的單片機(jī)。51系列單片機(jī)應(yīng)用很廣泛，集成度高，可靠性強(qiáng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，易于使用等等優(yōu)點(diǎn)，STC89C51系列的單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾、高速低功耗的單片機(jī)，他的功能已完全能夠?qū)崿F(xiàn)本設(shè)計(jì)的要求，因此從各方面進(jìn)行綜合考慮，最終選用 STC89C51單片機(jī)。(2)時(shí)鐘選擇方案一、直接利用單片機(jī)的定時(shí)器，通過編寫程序完成定時(shí)功能。優(yōu)點(diǎn)是不適用外圍 芯

21、片，成本低，缺點(diǎn)是軟件復(fù)雜點(diǎn)，可靠性不高，斷電后無法記錄時(shí)間。方案二、使用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片如 DS1302、DS1307、PCF8485.優(yōu)點(diǎn)是時(shí)間精確，耗電 少，但是無主電源的情況下要有備用電池，確保時(shí)鐘不停止，一般應(yīng)用在較為精確且高檔 的設(shè)備上。從性價(jià)比上考慮，本設(shè)計(jì)直接利用單片機(jī)的定時(shí)時(shí)鐘，通過編程實(shí)現(xiàn)定時(shí)的功能。(3)驅(qū)動(dòng)電路的選擇方案一、使用達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)芯片 ULN2003 , 2003為極電極開路驅(qū)動(dòng)芯片，能驅(qū)動(dòng) 4相步進(jìn)電機(jī)，他的每一對(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。 ULN2003是高壓

22、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)。缺點(diǎn)是如果用于驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的話只能按 一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。換向要改變電機(jī)的接法。方案二、使用驅(qū)動(dòng)芯片L298, L298為H橋驅(qū)動(dòng)芯片，可以為負(fù)裁提供雙向的電流。適合驅(qū)動(dòng)2相或4相的步進(jìn)電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)2臺(tái)普通的有刷直流電機(jī)。驅(qū)動(dòng)電流為2A, 只用用298需要自己編寫控制脈沖時(shí)序，而與 297聯(lián)合起來用只需單純輸入脈沖就可以， 簡單方便，但是相應(yīng)的成本增加了。綜合本設(shè)計(jì)的需求，在滿足本設(shè)計(jì)的要求下，選用方 案一較為經(jīng)濟(jì)。(4)顯示電路的選擇力泵一、米用LCD液晶顯小，LCD液晶顯小具啟力使，美觀、顯/、，信息量人的特點(diǎn)， 現(xiàn)在市場上集成度高的顯示屏在編程方面也較為簡潔,缺點(diǎn)是成本較高。方案二、采用LED數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管顯示在、硬件連接方面顯得較為復(fù)雜，在不 同的應(yīng)用場合下配合使用的芯片業(yè)不同，但是對(duì)于LCD液晶顯示來說，在成本方面占較大優(yōu)勢(shì)。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，最終選擇了方案二。選擇了合適的方案后，再電腦上進(jìn)行仿