課程設(shè)計(jì)-基于MCS-51單片機(jī)的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)控制器設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)題目：基于MCS-51單片機(jī)的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)控制器設(shè)計(jì)，要求能夠控制其轉(zhuǎn)速、正反轉(zhuǎn)和運(yùn)行步數(shù)。摘要：在中國這個發(fā)展中大國，單片機(jī)的出現(xiàn)意味著計(jì)算機(jī)分為通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)單芯片因它的體積微小和成本低廉的優(yōu)點(diǎn)而廣泛的應(yīng)用到家電、儀表、汽車電子、工業(yè)控制單元、辦公自動化設(shè)備、通信設(shè)備等這些產(chǎn)品中去，是現(xiàn)代電子系統(tǒng)中極其重要的智能化工具。在未來，單片機(jī)將會進(jìn)一步的走向低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)位和混合信號集成化。本設(shè)計(jì)基于AT89S51單片機(jī)，利用反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)控原理，對其控制進(jìn)行硬件和軟件的設(shè)計(jì)。以實(shí)現(xiàn)對反應(yīng)式電機(jī)的控制器可對36BF003型步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)、啟停、速度和步數(shù)控制。關(guān)鍵字：步進(jìn)電機(jī)；單片機(jī)；拍數(shù)；控制器；反應(yīng)式一、控制原理分析1.1三相步反應(yīng)式進(jìn)電機(jī)工作原理反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)又稱可變磁阻式步進(jìn)電機(jī)，它和普通的電機(jī)一樣，也是有定子和轉(zhuǎn)子組成，它利用磁阻轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)定機(jī)定子上有六個極，每個極上裝有控制繞組，每相對的兩極組成一相。轉(zhuǎn)子上有數(shù)個均勻分布的齒，其上沒有繞組，當(dāng)A相通電時，轉(zhuǎn)子在磁場力的作用下與定子齒對齊，若切斷A相電源，同時接通B相電源，在磁場力的作用下轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個步距角（步距角由轉(zhuǎn)子齒數(shù)、控制繞組相數(shù)和通電方式?jīng)Q定），如再使B相斷電，同時使C相控制繞組通電，轉(zhuǎn)子又轉(zhuǎn)過一個步距角。如此循環(huán)通電，并按A→B→C→A順序通電，步進(jìn)電機(jī)便按一定的方向轉(zhuǎn)動。電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于控制繞組接通的斷開的變化頻率。若改變通電順序，即按A→C→B→A方式通電，則電機(jī)反向轉(zhuǎn)動。上述通電方式稱為三相單三拍通電方式；這里的“拍”是指定子控制繞組每改變一次通電方式，為一拍；“單”是指每次只有一相控制繞組通電；“三拍”是指經(jīng)過三次切換控制繞組的通電狀態(tài)為一個循環(huán)。三相步反應(yīng)式進(jìn)電機(jī)除上述通電方式外，還有三相雙三拍和三相單雙六拍通電方式，三相雙三拍通電順序?yàn)锳B→BC→CA→AB或AB→CA→BC→AB，三相單雙六拍通電順序?yàn)锳→AB→B→BC→C→CA→A或A→AC→C→CB→B→BA→A，這里“AB”表示A、B兩相同時通電，依此類推。三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的步距角θs的大小是由轉(zhuǎn)子的齒數(shù)、控制繞組的相數(shù)和通電方式所決定的，其關(guān)系為oθs＝360/(r)o式中C為通電狀態(tài)系數(shù)，當(dāng)采用單拍方式時，C=1；而采用單雙拍方式時，C=2；m為步進(jìn)電機(jī)相數(shù)，當(dāng)為步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子數(shù)。若步進(jìn)電機(jī)能電的脈沖頻率為f（每秒的拍數(shù)，則步進(jìn)電機(jī)的速度為n＝60f/(r)式中：f為頻率，單位為Hz；n為轉(zhuǎn)速，單位為1.2基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器控制原理步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備由單片機(jī)、功率放大器、鍵盤輸入設(shè)備和顯示設(shè)備幾個部分組成，其示意圖如圖1-1所示：1、鍵盤：鍵盤由號數(shù)字健、正轉(zhuǎn)啟動鍵、反轉(zhuǎn)啟動鍵、停止鍵、轉(zhuǎn)速+、轉(zhuǎn)速-等15個按鍵組成，通過鍵盤可以設(shè)置電機(jī)運(yùn)行步數(shù)（電機(jī)轉(zhuǎn)動角度）、轉(zhuǎn)速、正/反轉(zhuǎn)啟動和停止。2、單片機(jī)：單片機(jī)是系統(tǒng)的控制單元，它通過對輸入設(shè)置運(yùn)算產(chǎn)生和分配控制電機(jī)的脈沖信號，同時也要產(chǎn)生步數(shù)和速度的顯示信號。3、功率放大器：單片機(jī)輸出的脈沖信號功率很小，不足以驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動，故需要功率放大器將信號放大以驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動。二、硬件設(shè)計(jì)2.1 電機(jī)的選用及其電路2.1.1 確定步進(jìn)電機(jī)型號及其參數(shù)型號相數(shù)步距角/度）電壓相電型號相數(shù)步距角/度）電壓相電流最 大靜 轉(zhuǎn)矩（N.m）空 載起 動頻率/（步繞組電阻分配方式外形尺寸重量g外徑長度軸徑36BF0033271.50.07831001.6三相六拍36430.222.1.2電機(jī)驅(qū)動電路原理由表2-1可知電機(jī)的額定電壓是27V，本設(shè)計(jì)采用單電源功率放大電路驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，電路原理圖如圖2-1所示。電路中由單片機(jī)AT89S51分配的控制脈沖從P0口的P0.0~P0.7輸出，經(jīng)74LS125反相后控制光電開關(guān)，光電隔離后，由功率管TIP122將脈沖信號進(jìn)行電壓和電流放大，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的各相繞組。使步進(jìn)電機(jī)隨著不同的脈沖信號分別作正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速和停止等動作。W3分別為電機(jī)三相繞阻，RL為繞組內(nèi)阻，阻值為1.6?，100Ω電阻（R1、R2、R3）是一外接電阻，起限流作用，也是一個改善回路時間常數(shù)的元件。VD1、VD2、VD3為續(xù)流二極管，使電機(jī)繞組產(chǎn)生的反電動勢通過續(xù)流二極管（VD1、VD2、VD3）而衰減掉，從而保護(hù)了功率管TIP122不受損壞。在100Ω外接電阻（R1、R2、R3）上并聯(lián)一個200μF電容，可以改善注入步進(jìn)電機(jī)繞組的電流脈沖前沿，提高了步進(jìn)電機(jī)的高頻性能。與續(xù)流二極管串聯(lián)的200ΩR12）可減小回路的放電時間常數(shù)，使繞組中電流脈沖的后沿變陡，電流下降時間變小，也起到提高高頻工作性能的作用。2.3單片機(jī)選擇及其電路設(shè)計(jì)2.3.1 單片機(jī)的選用（1）本設(shè)計(jì)采用AT89S51，它是低功耗、高性能的單片機(jī)，其特性如下：（2）4KB可編程的Flash存儲器（可經(jīng)受1000次的擦除/寫入）；（3）全靜態(tài)工作：0Hz～24Hz；（4）1288字節(jié)的內(nèi)存RAM；（5）32可編程I/O線；（6）2個16位的定時/計(jì)數(shù)器；（7）編程串行通道；（8）片內(nèi)振蕩器。2.3.2單片機(jī)工作電路設(shè)計(jì)（1）電壓選擇單片機(jī)的工作電壓范圍為2.7~5.5V，在本設(shè)計(jì)中的單片機(jī)的工作電壓是5V。（2）復(fù)位電路AT89S52單片機(jī)的RESET引腳為復(fù)位信號輸入端，高電平有效，，當(dāng)振蕩器工作時，在此引腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上的高電平，就可以使單片機(jī)復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用TPS3824處理器監(jiān)控電路復(fù)位，電路原理圖如圖2-2所示。TPS3824是一個帶有看門狗功能的監(jiān)控器，在上電期間，監(jiān)控器REST端向單片機(jī)復(fù)位引腳（RESET）發(fā)出一個復(fù)位信號，然后，其內(nèi)部定時器每延時時間td向單片機(jī)發(fā)出一個復(fù)位信號，因此，在單片機(jī)正常工作期間，單片機(jī)P0.3口需要在時間t≤td時定期向監(jiān)控器引腳發(fā)出一個正跳變或負(fù)跳變以觸發(fā)監(jiān)控器定時器復(fù)位，以防止單片機(jī)被誤復(fù)位。當(dāng)單片機(jī)死機(jī)無法正常工作時，P0.3無法輸出觸發(fā)監(jiān)控器定時器復(fù)位信號，監(jiān)控器則向單片機(jī)發(fā)出復(fù)位信號使系統(tǒng)復(fù)位，所以，使用TPS3824監(jiān)控器復(fù)位電路具有系統(tǒng)死機(jī)自動復(fù)位功能。（3）時鐘電路本系統(tǒng)運(yùn)行程序不多，速度要求不高，采用外部時鐘脈沖，選用ZPA（穩(wěn)定度為1~9x10-4普通石英晶體振蕩器）型12MHz石英晶體振蕩器。其電路原理圖如圖2-3所示。如圖2-3，時鐘電路連接單片機(jī)引腳XTAL1和XTAL2向單片機(jī)提供時鐘脈沖，電路中的電容C1和C2稱為負(fù)載電容，也可以理解為諧振電容的一部分，兩電容并串在電路中取值相同，一般為數(shù)pF至數(shù)十pF，這里選擇30pF。（4）鍵盤輸入電路鍵盤是一組按鍵的集合,它是最常用的單片機(jī)輸入設(shè)備.操作人員可以通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或者命令,實(shí)現(xiàn)簡單的人機(jī)通信。單片機(jī)的鍵盤設(shè)計(jì)方式有獨(dú)立式和矩陣式兩種，由于本系統(tǒng)鍵盤由號數(shù)字鍵、正轉(zhuǎn)控制鍵、反轉(zhuǎn)控制鍵、停止控制鍵、加速鍵和減速鍵15個按鍵組成，通過鍵盤可以輸入電機(jī)運(yùn)行步數(shù)、控制電機(jī)正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)/停止和速度。系統(tǒng)按鍵數(shù)量較多，為節(jié)省口，簡化電路，降低成本，本設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)的4*4矩陣式由P1號接入單片機(jī)。電路原理如圖2-4所示。電路中四個電阻起上拉電阻作用。（5）顯示電路本設(shè)計(jì)采用七個八段數(shù)碼管顯示電機(jī)步數(shù)，顯示步數(shù)范圍是0~9999999步，由步進(jìn)電機(jī)原理可知，步數(shù)x步距角為電機(jī)轉(zhuǎn)角。一個八段數(shù)碼管顯示速度，編程設(shè)定顯示范圍是1~9，倍率是100，即實(shí)際轉(zhuǎn)速為顯示數(shù)x100，例如，速度顯示1，則電機(jī)轉(zhuǎn)速為100r/min。為簡化電路，降低成本，八個八段顯示數(shù)碼管的陽極位段選線并聯(lián)在一起，由一個8位的P2口控制，形成段選線多路復(fù)用。而各位的共陰極分別8位的P3口控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時選通，構(gòu)成一個動態(tài)顯示器，如圖2-5所示。圖中右七個數(shù)碼管顯示步數(shù)，左一個數(shù)碼管顯示轉(zhuǎn)速，74LS125為集成四個非門的芯片。三、軟件設(shè)計(jì)3.1控制地址分配為方便程序檢查和修改，在設(shè)計(jì)程序之前應(yīng)對所用到或使用較多數(shù)據(jù)存儲地單元命名標(biāo)號，本程序數(shù)據(jù)儲存地址命名如表3-1所示。表3-1 數(shù)據(jù)儲存地址命名標(biāo)號表名稱標(biāo)號地址單元名稱標(biāo)號地址單元步數(shù)個位儲存地址GB40H步數(shù)百萬位儲存地址BWB46H步數(shù)十位儲存地址SB41H電機(jī)轉(zhuǎn)速查詢表偏移量SD47H步數(shù)百位儲存地址BB42H電機(jī)啟控制JK48H步數(shù)千位儲存地址QB43H電機(jī)控制偏移量輸出脈沖KZ49H步數(shù)萬位儲存地址WB44H鍵按下狀態(tài)KONZ4AH步數(shù)十萬位儲存地址SWB45H鍵按下狀態(tài)中間變量KBL4BH3.2主程序設(shè)計(jì)為節(jié)省單片機(jī)程序掃描時間，使用定時器T0中斷方式轉(zhuǎn)入控制電機(jī)運(yùn)行，定時器T0定時時間為電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)“拍數(shù)”切換時間，即控制電機(jī)的脈沖切換時間，根據(jù)步進(jìn)電機(jī)控制原理，改變此定時器定時時間可改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。由此定時器定時時間未到時不斷進(jìn)行鍵盤掃描的輸出顯示。時間初值查詢表SD_TAB見程序所用到的查詢表及其說明部分表4-1；主程序流程圖如圖3-1所示。主程序清單如下：ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPDJKZORG0050HMAIN： ；主程序40H ；定義步數(shù)十位存儲單元SB 40H ；定義步數(shù)百位存儲單元BB 40H ；定義步數(shù)千位存儲單元40H ；定義步數(shù)萬位存儲單元WB 40H ；定義步數(shù)十萬位存儲單元SWB 40H ；定義步數(shù)百萬位存儲單元BWB 40H ；定義步數(shù)個位存儲單元SD 40H ；定義電機(jī)轉(zhuǎn)速表查詢偏移量存儲單元JK 40H ；定義電機(jī)控制表偏移量存儲單元40H ；定義輸入口按鍵按下狀態(tài)暫存單元KBL 40H ；定義輸入口按鍵按下狀態(tài)中間變量存儲單元MOV P0，#00H 口初始化MOV P1，#0FFH ；MOV P2，#0FFH ；MOV P3，#0FFH ；MOV GB，#00H ；步數(shù)個位初始化MOV SB，#00H ；步數(shù)十位初始化MOV BB，#00H ；步數(shù)百位初始化MOV QB，#00H ；步數(shù)千位初始化MOV WB，#00H ；步數(shù)萬位初始化MOV SWB，#00H ；步數(shù)十萬位初始化MOV BWB，#00H ；步數(shù)百萬位初始化MOV SD，#1 ；電機(jī)轉(zhuǎn)速開機(jī)默認(rèn)為200r/minMOV JK，#0 ；電機(jī)控制狀態(tài)開機(jī)為停止MOV ；速度查詢表偏移初始化0MOV TMOD，#01H ；T0控制模式為1MOV DPTR，#SD_TAB ；DPRT指向轉(zhuǎn)速查詢表首地址MOV A，SD ；取轉(zhuǎn)速查詢表偏移量MOVC A，@A+DPTR ；取定時器低位初值MOV TL0，A ；裝入定時器低位初值MOV A，SD ；取轉(zhuǎn)速查詢表偏移量ADD A，#10 ；調(diào)整轉(zhuǎn)速查詢表偏移量，為取T0高位做準(zhǔn)備A ；十進(jìn)制數(shù)調(diào)整MOVC A，@A+DPTR ；取定時器高位初值MOV TH0，A ；裝入定時器高位初值MOV ；T0開中斷SETBTR0 ；啟動T0LOOP：LCALLLCALLKEY_SUBDISP_SUB；調(diào)用鍵盤掃描錄入程序；調(diào)用顯示程序LJMP LOOP ；返回LOOPSD_TAB:DB72H,54H,05H,C5H,42H,95H,CEH,FDH,20H,3CHDBF6H,FBH,FCH,FDH,FEH,FEH,FEH,FEH,FFH,FFH3.2鍵盤錄入子程序?qū)崿F(xiàn)功能：通過掃描鍵盤，判斷是否有鍵按下，若有鍵按下則改變相應(yīng)控制地址單元的內(nèi)容，為后面的顯示和電機(jī)控制做準(zhǔn)備。鍵盤數(shù)據(jù)錄入子程序流程圖如圖3-2所示；輸入鍵鍵號查詢表IN_TAB見程序所用到的查詢表及其說明部分表4-2；電機(jī)啟/?？刂坪惋@示段選碼表SRDS_TAB見程序所用到的查詢表及其說明部分表4-3；鍵盤掃描子程序流程圖如圖3-2所示。鍵盤掃描方法：由硬件設(shè)計(jì)可知，鍵盤是4*4的行、列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，行由P1.0~P1.3口輸入，列由P1.4~P1.7口輸入，其中行線通過上拉電阻接+5V，平時無按鍵動作時，行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時，則對應(yīng)的行線和列線短接，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。因此，其掃描方法是：先令P1.4列線為低電平，其余三根列線為高電平，讀行線狀態(tài)。如果行線都為高電平，則這一列線上沒有鍵閉合，接著使下一列線P1.5為低電平，其余列線為高電平，用同樣方法檢查P1.5列上沒無鍵閉合，依次類推，直到最后一列掃描完成。鍵盤錄入程序代碼如下：KEY_SUB: ；鍵盤錄入程序LCALL KNUM_SUB ；調(diào)用鍵盤掃描程序MOV A, ；保存初次掃描輸入狀態(tài)ORL A, ；輸入狀態(tài)高四位置1MOV KBL, A ；保存CJNE A,KE_NEXT1 ；（A）≠0FFH，有按鍵輸入，轉(zhuǎn)去抖動LJMP KE_NEXT ；否則轉(zhuǎn)子程序返回KE_NEXT1：MOV R7,；延時10ms去抖動LCALL DEL_SUB ；調(diào)用延時1ms程序DJNZ R7,KE_NEXT1 ；LCALL KNUM_SUB ；再次調(diào)用鍵盤掃描程序CJNE A, KE_NEXT ；若（A）=(KONZ)，確認(rèn)有鍵按下，等待按鍵；釋放否則轉(zhuǎn)子程序返回KE_LOOP1:LCALL KUNM_SUB ；再次調(diào)用鍵盤掃描程序ORL A,；鍵盤輸入狀態(tài)高四位置1CJNE A,KE_LOOP1 ；若（A）=0FFH，鍵已釋放，執(zhí)行去抖動，否；則轉(zhuǎn)KE_LOOP1再次判斷MOV R7,；延時10ms去抖動LCALL DEL_SUB ；調(diào)用延時1ms程序DJNZ R7,KE_NEXT1 ；MOV DPTR,B ；DPTR指向鍵號查詢表首地址MOV R7,；從0號鍵開始掃描KE_LOOP2:MOV A,R7 ；取鍵號MOVC A,@A+DPTR ；查表取出相應(yīng)鍵號狀態(tài)碼CJNE A,KE_NEXT2 ；與輸入狀態(tài)相比較，若LJMP KE_NEXT3 ；相等，則為該號鍵按下，轉(zhuǎn)取鍵號KE_NEXT2:R7 ；否則取下一鍵號LJMP KE_LOOP2 ；轉(zhuǎn)再次掃描KE_NEXT3:MOV A,R7 ；取按下鍵鍵號CJNE A,KE_NEXT4 ；若鍵號=9，轉(zhuǎn)設(shè)置步數(shù)LJMP B_SET ；否則轉(zhuǎn)判斷是否＜9KE_NEXT4:JC B_SET ；若鍵號＜9，轉(zhuǎn)設(shè)置步數(shù)，否則順序判斷CJNE A,KE_NEXT5 ；若鍵號≠12，LJMP DJ_SET ；否則轉(zhuǎn)電機(jī)控制設(shè)置KE_NEXT5:JC DJ_SET ；若鍵號＜12，轉(zhuǎn)電機(jī)控制設(shè)置，否則繼續(xù)判斷CJNE A,KE_NEXT7 ；若鍵號≠13，轉(zhuǎn)減速設(shè)置，；則順序設(shè)置加速M(fèi)OV A,SD ；取當(dāng)前速度CJNE A,KE_NEXT6 ；若當(dāng)前速度≠7，轉(zhuǎn)速度加1檔LJMP KE_NEXT ；否則當(dāng)前速度為最大值，轉(zhuǎn)子程序返回KE_NEXT6：SD ；當(dāng)前速度增加1檔LJMP KE_NEXT ；轉(zhuǎn)子程序返回KE_NEXT7:MOV A, SD ；取當(dāng)前速度CJNE A,KE_NEXT8 ；若當(dāng)前速度≠0，轉(zhuǎn)速度減1檔LJMP KE_NEXT ；否則當(dāng)前速度為最小值，轉(zhuǎn)子程序返回KE_NEXT8:SD ；當(dāng)前速度減1檔LJMP KE_NEXT ；轉(zhuǎn)子程序返回B_SET:MOVBWB,SWB；步數(shù)十萬位移至百萬位MOVSWB,WB；步數(shù)萬位移至十萬位MOVWB,QB；步數(shù)千位移至萬位MOVQB,BB；步數(shù)百位移至千位MOVBB,SB；步數(shù)十位移至百位DJ_SET:

MOV SB,GB ；步數(shù)個位移至十位MOV GB,A ；步數(shù)新數(shù)移至個位LJMP KE_NEXT ；轉(zhuǎn)子程序返回MOV DPTR,RDS_TAB ；DPTP指向控制與顯示表首地址MOVC A,@A+DPTR ；取控制狀態(tài)MOV JK,A ；控制狀態(tài)存入控制單元KE_NEXT:RET ；子程序返回IN_TAB: 77H,B7H,D7H,E7H,7BH,BBH,DBH,EBH ；輸入鍵鍵號查詢表7DH,BDH,DDH,EDH,7EH,BEH,DEHSRDS_TAB: C0H,F9H,A4H,B0H,99H,92H82H,F8H,80H,90H,1,2,3 ；電機(jī)啟/?？刂坪惋@示段選碼表鍵盤掃描程序代碼：KUNM_SUB:MOVP1,；鍵盤輸入口置1CLRP1.4；掃描第一列MOVA,P1；讀入輸入狀態(tài)SETBP1.4；關(guān)閉掃描第一列CLRP1.5；掃描第二列MOVA,P1；讀入輸入狀態(tài)SETBP1.5；關(guān)閉掃描第二列CLRP1.6；掃描第三列MOVA,P1；讀入輸入狀態(tài)SETBP1.6；關(guān)閉掃描第三列CLRP1.6；掃描第四列MOVA,P1；讀入輸入狀態(tài)SETBP1.6；關(guān)閉掃描第四列RET；子程序返回3.3顯示程序?qū)崿F(xiàn)功能：根據(jù)轉(zhuǎn)速控制單元SD和步數(shù)控制單元WB（十萬位）、BWB（百萬位）的內(nèi)容查詢SRKS_TAB取相應(yīng)顯示段碼送相應(yīng)顯示位顯示。電機(jī)啟/停控制和顯示段選碼表SRDS_TAB見程序所用到的查詢表及其說明部分表4-3；程序流程圖如圖3-4所示；8位八段數(shù)碼管顯示方法：由硬件結(jié)構(gòu)可知，步數(shù)顯示7位八段數(shù)碼管和速度顯示1位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起由單片機(jī)P2口控制，而各位的共陰極點(diǎn)分別由相應(yīng)的P3口控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時選通，構(gòu)成8位的動態(tài)顯示。根據(jù)實(shí)際情況，每位顯示的字符不同，因此軟件設(shè)計(jì)必須采用掃描顯示方式，即在每一個瞬間只使某一位顯示相應(yīng)字符。在此瞬間，段選碼由控制P2口輸出需顯示的段碼，位選P3口輸出位選碼選通該位顯示相應(yīng)字符。如此輪流，使每一位顯示該應(yīng)顯示的字符，并延時一段時間，這里延時3ms，以造成視覺暫留效果。顯示代碼如下：DISP_SUB: ；顯示子程序MOV P2,；MOV P3,#00H ；關(guān)顯示MOV R7,；設(shè)置顯示位數(shù)MOV R0,GB ；取步數(shù)個位顯示數(shù)字MOV DPTR,RDS_TAB ；DPTR指向控制與顯示段碼表首地址MOV A,；取步數(shù)位顯示控制字PUSH ACC ；保護(hù)步數(shù)位顯示控制字MOV A,@R0 ；取步數(shù)顯示數(shù)字MOVC A,@A+DPTR ；取顯示段碼MOV P2,A ；送顯示ACC ；取出位顯示控制字MOV P3,A ；打開位顯示DLOOP2:MOV R6,；延時3msLCALL DEL_TAB ；調(diào)用延時1ms程序DJNZ R6,DLOOP2 ；判斷時是否到，未到剛返回延時，否則往下執(zhí)行RL A ；取下一位顯示控制字R0；R0 ；指向下一位顯示數(shù)字存儲地址DJNZ R7,DLOOP1；若（R7）-1=0，八位顯示完成，往下執(zhí)行，否則轉(zhuǎn)顯示下一位MOV P2,；MOV P3,#00H ；關(guān)顯示RET ；子程序返回SRDS_TAB: C0H,F9H,A4H,B0H,99H,92H82H,F8H,80H,90H,1,2,3 控制和顯示段選碼表3.4電機(jī)控制程序?qū)崿F(xiàn)功能：根據(jù)地址單元JK的內(nèi)容控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止。時間初值查詢表SD_TAB見程序所用到的查詢表及其說明部分表4-1；單片機(jī)輸出控制字查詢表MQ_TAB見程序所用到的查詢表及其說明部分表4-4；程序流程圖如圖3-5所示：電機(jī)控制程序代碼如下：KT0_INT: ；電機(jī)控制程序中斷服務(wù)程序MOV DPTR，#SD_TAB ；DPRT指向轉(zhuǎn)速查詢表首地址MOV A，SD ；取轉(zhuǎn)速查詢表偏移量MOVC A，@A+DPTR ；取定時器低位初值MOV TL0，A ；裝入定時器低位初值MOV A，SD ；取轉(zhuǎn)速查詢表偏移量ADD A，#10 ；調(diào)整轉(zhuǎn)速查詢表偏移量，為取T0高位做準(zhǔn)備A ；十進(jìn)制數(shù)調(diào)整MOVC A，@A+DPTR ；取定時器高位初值MOV TH0，A ；裝入定時器高位初值MOV R7,；循環(huán)7次，分別判斷7位步數(shù)是否為0MOV R0,；R0指向步數(shù)個位KLOOP1:MOV A, @R0 ；取位步數(shù)CJNE A,KNEXT1 ；若位步數(shù)=0，判斷下一位，否則轉(zhuǎn)判斷電機(jī)控制狀態(tài)R0 ；R0指向步數(shù)下一位地址DJNZ R7,KLOOP1 ；若（R7）-1=0，則步數(shù)每一位均為0，轉(zhuǎn)LJMP KNEXT ；程序返回KNEXT1:MOVA, JK；取電機(jī)控制狀態(tài)CJNEA,KNEXT2；若電機(jī)控制狀態(tài)=1，電機(jī)正轉(zhuǎn)，否則判斷是否反轉(zhuǎn)LJMP ；轉(zhuǎn)電機(jī)正轉(zhuǎn)控制KNEXT2:CJNEA,KNEXT；若電機(jī)控制狀態(tài)≠2，電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)，；轉(zhuǎn)返回，否則電機(jī)MOVA,KZ；取上一次電機(jī)控制表偏移量CJNEA,KNEXT3；若上一次電機(jī)控制表偏移量為不0，轉(zhuǎn)減1，若為0，MOVA,；則電機(jī)控制表偏移量取5LJMPKNEXT6；KNEXT3:A ；電機(jī)控制表偏移量減1LJMP DNEXT5 ；轉(zhuǎn)取脈沖輸出MOVA,KZ；取上一次電機(jī)控制表偏移量CJNEA,#5,KNEXT4；若上一次電機(jī)控制表偏移量為不5，轉(zhuǎn)加1，若為5，MOVA,；則電機(jī)控制表偏移量取0LJMPKNEXT5；轉(zhuǎn)取脈沖輸出KNEXT4:A ；電機(jī)控制表偏移量加1KNEXT5:MOV KZ,A ；保存當(dāng)前電機(jī)控制表偏移量MOV DPTR,#MQ_TAB ；DPTR指向電機(jī)控制表首地址MOVC A,@A+DPTR ；取輸出脈沖MOV P0,A ；輸出脈沖MOV R7,；步數(shù)減1循環(huán)6次MOV R0,；R0指向步數(shù)個位儲存單元KLOOP2:MOV A,@R0 ；取位步數(shù)CJNE A,KNEXT6 ；若位步數(shù)≠0，轉(zhuǎn)位步數(shù)-1，否則MOV @R0,；往該位步數(shù)存9R0 ；R0指向下一位DJNZ R7,DLOOP2 ；若（R7）-1=0，六位判斷完成，百萬位減1，否則繼；續(xù)判斷BWB ；百萬位減1LJMP KNEXT ；轉(zhuǎn)程序返回KNEXT6:A；位步數(shù)-1MOV@R0,A；存回該單元KNEXT:RET ；程序返回SD_TAB: 72H,54H,05H,C5H,42H,95H,CEH,FDH,20H,3CH ；定時器初值查詢F6H,FBH,FCH,FDH,FEH,FFH,FFHMQ_TAB: 01H,03H,02H,06H,04H,05H；單片機(jī)輸出控制字查詢表3.5延時1ms程序?qū)崿F(xiàn)功能：利用軟件循環(huán)運(yùn)行延時約1ms。DEL_SUB:MOV R7, DLE1: MOV R6,#248DEL2: DJNZ R6,DEL2DJNZ R7,DEL1RET查指令表可知執(zhí)行MOV指令需要用1個機(jī)器周期，DJNZ指令需要用2個機(jī)器用期，本系統(tǒng)使用12MHz晶振，一個機(jī)器周期時間長度為1us，所以該段程序執(zhí)行時間為：[1＋（1＋2×248＋2）×2＋2]*1us＝999us3.6程序所用到的查詢表及其說明3.6.1 時間初值查詢表SD_TAB根據(jù)步進(jìn)電機(jī)原理，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為n＝60f/(r)式中：式中C為通電狀態(tài)系數(shù)，當(dāng)采用單拍方式時，C=1；而采用單雙拍方式時，C=2；m為步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子數(shù),，f因此，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速為n時，步進(jìn)電機(jī)的拍數(shù)切換時間與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為t＝1/f＝60/(nr)式中：t為電機(jī)拍數(shù)切換時間，單位為秒。由此可以算出程序中定時器所需定時時間根據(jù)程序查指令表可知定時器定時到開始到脈沖輸出需要運(yùn)行約648個晶振周期數(shù)的程序，系統(tǒng)用的是12MHz晶振，即運(yùn)行此段程序需要648/12=54us的時間，故定時器T0所需定時時間T與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為-3-3T＝t－（54×10）＝60/(nr) －（54×1-3-3式中：定時器T0所需定時時間T的單位為秒。由選用電機(jī)的參數(shù)可知：步進(jìn)電機(jī)相數(shù)m＝3，因運(yùn)行采用單雙拍方式，C=2，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子數(shù)＝40。而定時器工作在模式1下初值X與定時時間T的關(guān)系為166166因此，由公式可算得電機(jī)轉(zhuǎn)速與定時器初值關(guān)系表如表4-1所示；電機(jī)轉(zhuǎn)速與定時器初值關(guān)系表 表4-1轉(zhuǎn)速（rin）1002003004005006007008009001000TL0初值72H54H05HC5H42H95HCEHFDH20H3CHTL1初值F6HFBHFCHFDHFEHFEHFEHFEHFFHFFH表地址偏移量0123456789定時器初值查詢表SD_TAB如下：SD_TAB: 72H,54H,05H,C5H,42H,95H,CEH,FDH,20H,3CHF6H,FBH,FCH,FDH,FEH,FFH,FFH3.6.2 輸入鍵鍵號查詢表IN_TAB輸入鍵鍵號與P1口狀態(tài)關(guān)系如下表4-2所示：輸入鍵鍵號與P1口狀態(tài)關(guān)系表 表4-2鍵名P1口狀態(tài)鍵名P1口狀態(tài)077H87DH1B7H9BDH2D7H正轉(zhuǎn)啟動DDH3E7H反轉(zhuǎn)啟動EDH47BH停止7EH5BBH加速BEH6DBH減速DEH7EBH輸入鍵鍵號查詢表IN_TAB如下：IN_TAB: 77H,B7H,D7H,E7H,7BH,BBH,DBH,EBH7DH,BDH,DDH,EDH,7EH,BEH,DEH3.6.3 電機(jī)啟/?？刂坪惋@示段選碼表SRDS_TAB電機(jī)啟/?？刂婆c其狀態(tài)、顯示數(shù)與顯示段選碼關(guān)系表如下表4-3：電機(jī)啟控制與其狀態(tài)、顯示數(shù)與顯示段選碼關(guān)系表顯示數(shù)字顯示段碼顯示數(shù)字顯示段碼0C0H880H1F9H990H2A4H正轉(zhuǎn)啟動13B0H反轉(zhuǎn)啟動2499H停止0592H682H7F8H電機(jī)啟/?？刂坪惋@示段選碼查詢表SRDS_TAB如下：SRDS_TAB: C0H,F9H,A4H,B0H,99H,92H,82H,F8H80H,90H,1,2,33.6.4 單片機(jī)輸出控制字查詢表MQ_TAB步進(jìn)電機(jī)采用單雙六拍方式輸出，電機(jī)繞組通電與單片機(jī)輸出控制字關(guān)系如下表4-4：電機(jī)繞組通電與單片機(jī)輸出控制字關(guān)系表 表4-4通電繞組A相AB相B相BC相C相CA相控制字01H03H02H06H04H05H單片機(jī)輸出控制字查詢表MQ_TAB如下：MQ_TAB: 01H,03H,02H,06H,04H,05H附錄一：系統(tǒng)電路原理附錄二：系統(tǒng)軟件程序清單ORG 0000HLJMPMAIAORG000BHLJMPDJKZORG0050HMAIN： ；主程序40H ；定義步數(shù)十位存儲單元SB 40H ；定義步數(shù)百位存儲單元BB 40H ；定義步數(shù)千位存儲單元40H ；定義步數(shù)萬位存儲單元WB 40H ；定義步數(shù)十萬位存儲單元SWB 40H ；定義步數(shù)百萬位存儲單元BWB 40H ；定義步數(shù)個位存儲單元SD 40H ；定義電機(jī)轉(zhuǎn)速表查詢偏移量存儲單元JK 40H ；定義電機(jī)控制表偏移量存儲單元40H ；定義輸入口按鍵按下狀態(tài)暫存單元KBL 40H ；定義輸入口按鍵按下狀態(tài)中間變量存儲單元MOV P0，#00H 口初始化MOV P1，#0FFH ；MOV P2，#0FFH ；MOV P3，#0FFH ；MOV GB，#00H ；步數(shù)個位初始化MOV SB，#00H ；步數(shù)十位初始化MOV BB，#00H ；步數(shù)百位初始化MOV QB，#00H ；步數(shù)千位初始化MOV WB，#00H ；步數(shù)萬位初始化MOV SWB，#00H ；步數(shù)十萬位初始化MOV BWB，#00H ；步數(shù)百萬位初始化MOV SD，#1 ；電機(jī)轉(zhuǎn)速開機(jī)默認(rèn)為200r/minMOV JK，#0 ；電機(jī)控制狀態(tài)開機(jī)為停止MOV ；速度查詢表偏移初始化0MOV TMOD，#01H ；T0控制模式為1MOV DPTR，#SD_TAB ；DPRT指向轉(zhuǎn)速查詢表首地址MOV A，SD ；取轉(zhuǎn)速查詢表偏移量MOVC A，@A+DPTR ；取定時器低位初值MOV TL0，A ；裝入定時器低位初值MOV A，SD ；取轉(zhuǎn)速查詢表偏移量ADD A，#10 ；調(diào)整轉(zhuǎn)速查詢表偏移量，為取T0高位做準(zhǔn)備A ；十進(jìn)制數(shù)調(diào)整MOVC A，@A+DPTR ；取定時器高位初值MOV TH0，A ；裝入定時器高位初值MOV ；T0開中斷SETBTR0 ；啟動T0LOOP：LCALLKEY_SUB；調(diào)用鍵盤掃描錄入程序LCALLDISP_SUB；調(diào)用顯示程序LJMP LOOP ；返回LOOPKEY_SUB: ；鍵盤錄入子程序LCALL KNUM_SUB ；調(diào)用鍵盤掃描程序MOV A, ；保存初次掃描輸入狀態(tài)ORL A, ；輸入狀態(tài)高四位置1MOV KBL, A ；保存CJNE A,KE_NEXT1 ；（A）≠0FFH，有按鍵輸入，轉(zhuǎn)去抖動LJMP KE_NEXT ；否則轉(zhuǎn)子程序返回KE_NEXT1：MOV R7,；延時10ms去抖動LCALL DEL_SUB ；調(diào)用延時1ms程序DJNZ R7,KE_NEXT1 ；LCALL KNUM_SUB ；再次調(diào)用鍵盤掃描程序CJNE A, KE_NEXT ；若（A）=(KONZ)，確認(rèn)有鍵按下，等待按鍵；釋放否則轉(zhuǎn)子程序返回K