1、基于單片機與步進電機控制摘要隨著科學技術的快速發展，社會對產品的要求也越來越高。各種精密器件需求增加，這就使得我們對制造產品的機器要求越高。而步進電機恰好有運行平穩、低噪音、響應快、使用壽命長、高輸出扭矩和控制誤差小的特點。步進電機必將會在國民生產起到越來越大的作用。本文介紹了一個利用AT89S51單片機來控制步進電機的系統實例。該系統可通過鍵盤輸入相關數據，步進電機根據這些數據來進行相應的動作。并能對步進電機的工作方式進行設置，具有交互性的特點。顯示電路能實時顯示步進電機運行的轉數，具有實時性的特點。本文也介紹了單片機AT89S51、步進電機驅動芯片ULN2003、CD4511等器芯片的使用

2、方法和運用的場合。文中還提到系統的硬件組成、程序流程圖、程序及說明。關鍵字：單片機；步進電機；控制；顯示The Control System of the Stepping Motor Based on MicrocomputerAbstractWith the rapid development of science and technology, social requirements of products is getting higher and higher. Increased demand for a variety of sophisticated devices, whic

3、h allows us to manufacture products that require higher machine. The stepper motor has just run a smooth, low noise, fast response, long life, high output torque and control the characteristics of error.Stepper motor in the national product will play an increasingly important role.This article descr

4、ibes a single-chip microcomputer to control the use of AT89S51 stepper motor examples of the system. The system can be related through the keyboard input data, stepper motor based on these data to carry out the corresponding action. Stepper motor is able to set up ways of working with interactive fe

5、atures. Display circuit to display real-time operation of stepper motor rotation, with the characteristics of real-time. This paper also introduced the single-chip AT89S51, Stepper Motor Driver IC ULN2003, CD4511 chip such as the use of methods and the use of the occasion. The article also mentioned

6、 that the hardware component, the program flow chart, procedures and notes.Keywords:：single-chip microcomputer ；stepper motor；control；show目 錄1緒論11.1 什么是步進電機11.2 步進電機的發展11.3 步進電機的運用11.4步進電機分類11.5設計的應用及意義22 系統總體方案32.1 系統總體規劃32.2 單片機及外圍器件介紹42.2.1 單片機AT89S51介紹42.2.2 BCD-7段鎖存譯碼驅動器CD4511介紹62.2.3 高壓大電流達林頓晶

7、體管陣列ULN2003A介紹72.2.4 三端穩壓芯片LM7805介紹92.2.5 四相五線永磁型步進電機M35SP-7NP介紹92.2.6 七段數碼管介紹103 系統硬件設計123.1系統電路結構設計123.2硬件電路工作原理123.2.1單片機控制按鍵說明123.2.2硬件原理圖133.3硬件電路組成部分133.3.1 單片機AT89S51的復位電路133.3.2 時鐘電路143.3.3 顯示電路143.3.4 驅動電路153.3.5 44鍵盤電路154 系統軟件設計164.1系統設計流程圖164.1.1 系統設計主程序電路流程圖164.1.2 系統設計子主程序電路流程圖174.1.3 系

8、統設計44鍵盤掃描鍵值程序電路流程圖185 系統運行與調試195.1 開發軟件簡介195.2 KEIL軟件介紹195.3 PROTEUS概述205.4前期仿真調試215.5硬件調試216 總結與展望22附錄23附錄一 程序23附錄二 實物照片27參考文獻28致謝291緒論1.1 什么是步進電機步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。通俗一點講：當步進驅動器接收到一個脈沖信號,它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（及步進角）。您可以通過控制脈沖個數來控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度,從而達到速的目的。1.2 步進電機的發

9、展步進電機最早是在1920年代由英國人所開發。1950年代后期晶體管的發明也逐漸應用在步進電機上，對于數字化的控制變得更為容易。往后經過不斷改良，使得今日步進電機已廣泛運用在需要高定位精度、高分解能、高響應性、信賴性等靈活控制性高的機械系統中。在生產過程中要求自動化、省人力、效率高的機器中，我們很容易發現步進電機的蹤跡，尤其以重視速度、位置控制、需要精確操作各項指令動作的靈活控制性場合步進電機用得最多。隨著現代科技的高速發展，步進電機在人們生產和生活中發揮越來越打的作用。1.3 步進電機的運用步進電機主要用于一些有定位要求的場合。例如：線切割的工作臺拖動，植毛機工作臺（毛孔定位），包裝機（定長

10、度）?；旧仙婕暗蕉ㄎ坏膱龊隙加玫玫健V泛應用于ATM機、噴繪機、刻字機、寫真機、噴涂設備、醫療儀器及設備、計算機外設及海量存儲設備、精密儀器、工業控制系統、辦公自動化、機器人等領域。特別適合要求運行平穩、低噪音、響應快、使用壽命長、高輸出扭矩的應用場合。步進電機在電腦繡花機等紡織機械設備中有著廣泛的應用，這類步進電機的特點是保持轉矩不高，頻繁啟動反應速度快、運轉噪音低、運行平穩、控制性能好、整機成本低。目前用于電腦繡花機的步進電機多數為五相混合式步進電機，目的是通過采用高相數的步進電機來減小步矩角和提高控制精度，但是采用該種方式獲得的性能上的提高是有限的而且成本也相對較高。采用細分驅動技術可

11、以大大改善步進電機的運行品質，減少轉矩波動，抑制振蕩，降低噪音，提高步矩分辨率。若采用反應式步進電機，在性能明顯提高的同時還能大大降低產品的成本.步進電機還在計算機外圍的一些裝置中必不可少，如軟驅、打印機、繪圖機等，在機器人控制系統中也作為傳動的核心使用。1.4步進電機分類步進電機按其構造可分為三大類：可變磁阻式（VR型）：轉子以軟鐵加工成齒狀，當定子線圈不加激磁電壓時，保持轉矩為零，故其轉子慣性小、響應性佳，但其容許負荷慣性并不大。其步進角通常為15。永久磁鐵式（PM型）：轉子由永久磁鐵構成，其磁化方向為輻向磁化，無激磁時有保持轉矩。依轉子材質區分，其步進角有45、90及7.5、11.25、

12、15、18等幾種。混和式（HB型）：轉子由軸向磁化的磁鐵制成，磁極做成復極的形式，其乃兼采可變磁阻式步進電機及永久磁鐵式步進電機的優點，精確度高、轉矩大、步進角度小。目前市場上所使用的工業用步進電機，以混和式（HB型）最為普遍。步進電機按其相數分類：二相電機、三相電機、四相電機、五相電機等。1.5設計的應用及意義本文設計的是主系統利用單片機（AT89S51）控制步進電機轉的圈數以及控制電機的啟動和停止、正反轉。使得系統達到對步進電機的啟動、停止、正傳、反轉和運行距離的控制。通過本設計學會了自己處理實際問題的能力，體會出理論與實際的差別。在整個設計過程中體會過太多失敗的痛苦和成功后的喜悅。使我們

13、真正與實際實物的一次碰撞。為我們更好的走向社會、適應社會打下良好的基礎。2 系統總體方案本章圍繞系統的總體設計，介紹系統組成框圖、單片機及外圍器件介紹。2.1 系統總體規劃整個系統的構成是由兩部分組成。系統主要由鍵盤控制模塊、LED顯示模塊和驅動模塊組成。本次畢業設計主系統確定設計要求如下：l 根據鍵盤設定的轉數及旋轉方向控制步進電機轉動。l 步進電機每轉一圈顯示器減1，直至電機停轉。l 可通過指示燈指示步進電機當前轉向總體規劃流程如下圖1-1所示，首先根據課題的要求，需要實現的功能是單片機控制步進電機。根據設計出來的電路圖編寫程序流程圖，編寫程序并使用keil軟件調試好程序，再proteus

14、上做個仿真，仿真成功之后才開始選購器材，接下來是焊接電路板，將寫好的程序通過燒寫器寫入到單片機中，最后接上電機完成整個畢業設計。確定設計方案使用PROTEL設計電路圖根據電路圖編寫程序流程圖使用KEIL編寫程序調試PROTEUS仿真生成.HEX文件購買元件焊制硬件實物完成設計不成功成功不成功成功2.2 單片機及外圍器件介紹單片機采用功能較強的型號AT89S51,顯示模塊采用來兩位BCD-7段鎖存譯碼驅動器，驅動?？觳捎酶邏捍箅娏鬟_林頓陣列ULN2003放大驅動步進電機。電源模塊采用三端穩壓器件7805來得到穩定的工作電壓。2.2.1 單片機AT89S51介紹主要性能l 與MCS-51單片機產品

15、兼容l 4K字節在系統可編程Flash存儲器l 1000次擦寫周期l 全靜態操作：0Hz24KHzl 三級加密程序存儲器l 32個可編程I/O口線l 兩個16位定時器/計數器l 6個中斷源l 可編程串行通道l 低功耗空閑和掉電模式l 片內振蕩器和時鐘電路功能特性描述AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統及80C51引腳結構，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISP Fla

16、sh存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應用系統提供高性價比的解決方案。AT89S51具有如下特點：40個引腳，4k Bytes Flash片內程序存儲器，128 bytes的隨機存取數據存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內時鐘振蕩器。 此外，AT89S51設計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數器，串行口，外中斷系統可繼續工作，掉電模式凍結振蕩器而保存RAM的數據，停止芯片其它功

17、能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應不同產品的需求。CC : 電源GND: 地P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數據存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數據復用。在這種模式下，P0具有內部上拉電阻。在flash編程時，P0口也用來接收指令字節；在程序校驗時，輸出指令字節。程序校驗時，需要外部上拉電阻。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的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，被內部上拉

18、為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。圖 2-1 AT89S51引腳圖P2 口：P2 口是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅動4 個TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數據存儲器（例如執行MOVX DPTR）時，P2 口送出高八位地址。在這種應用中，P2 口使用很強的內部上拉發送1。在使用8位地址（如MO

19、VX RI）訪問外部數據存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內容。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節和一些控制信號。P3 口：P3 口是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅動4 個TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S51特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。引腳號 第二功能P3.0 RXD（串行輸入）P3.1 TXD（串行輸出）P3.2 INT0(外部中

20、斷0)P3.3 INT0(外部中斷0)P3.4 T0（定時器0外部輸入）P3.5 T1（定時器1外部輸入）P3.6 WR(外部數據存儲器寫選通)P3.7 RD(外部數據存儲器寫選通)RST: 復位輸入。晶振工作時，RST腳持續2 個機器周期高電平將使單片機復位?？撮T狗計時完成后，RST 腳輸出96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認狀態下，復位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在flash編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，AL

21、E 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調，在每次訪問外部數據存儲器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置 “1”，ALE操作將無效。這一位置 “1”，ALE 僅在執行MOVX 或MOVC指令時有效。否則，ALE 將被微弱拉高。這個ALE 使能標志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設置對微控制器處于外部執行模式下無效。PSEN：外部程序存儲器選通信號（PSEN）是外部程序存儲器選通信號。當AT89S52從外部程序存儲器執行外部代碼時，PSEN在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數據存儲器時，PSEN將不被激活。EA/

22、VPP：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。為了執行內部程序指令，EA應該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.2.2 BCD-7段鎖存譯碼驅動器CD4511介紹CD4511是一個用于驅動共陰極 LED （數碼管）顯示器的 BCD 碼七段碼譯碼器。其引腳圖如下所示： ; 圖2-2 CD4511 引腳圖表2-1 CD 4511的真值表 輸 入輸 出LEBILIDCBAabcdefg顯示 XX0XXXX111111

23、18X01XXXX0000000消隱 01100001111110001100010110000101100101101101201100111111001301101000110011401101011011011501101100011111601101111110000701110001111111801110011110011901110100000000消隱 01110110000000消隱 01111000000000消隱 01111010000000消隱 01111100000000消隱 0111111000000消隱 111XXXX鎖 存 鎖存 引腳功能：BI：4腳是消隱輸入控

24、制端，當BI=0 時，不管其它輸入端狀態如何，七段數碼管均處于熄滅（消隱）狀態，不顯示數字。LT：3腳是測試輸入端，當BI=1，LT=0 時，譯碼輸出全為1，不管輸入 DCBA 狀態如何，七段均發亮，顯示“8”。它主要用來檢測數碼管是否損壞。LE：鎖定控制端，當LE=0時，允許譯碼輸出。 LE=1時譯碼器是鎖A1、A2、A3、A4、為8421BCD碼輸入端。a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。CD4511的內部有上拉電阻，在輸入端與數碼管筆段端接上限流電阻就可工作。a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。2.2.3 高壓大電流達林頓晶體管陣列UL

25、N2003A介紹概述與特點：ULN2003A是高耐壓、大電流達林頓陳列，其引腳圖如圖2-3所示。圖2-3 ULN2003A引腳圖圖2-4 ULN2003內部結構圖ULN2003 的每一對達林頓都串聯一個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準邏輯緩沖器來 處理的數據。ULN2003 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達500mA，并能夠在關態時承受 50V 的電壓，輸出還可以在高負載電流并行運行。達林頓對管還可并聯使用以達到更高的輸出電流能力。ULN2003A的輸出結構是集電極開路的，所以要在輸出端接一個上拉電阻，在輸入低電平的

26、時候輸出才是高電平。在驅動負載的時候，電流是由電源通過負載灌入ULN2003A的。ULN2003的應用電路:ULN2003的應用電路如圖2-5所示。圖2-5 ULN2003的應用電路2.2.4 三端穩壓芯片LM7805介紹LM7805三端穩壓器，耗電電流為100Ma左右，且輸出+5 V、0.5 A的穩定電壓，其外形及管腳分布，如圖2-6所示。圖2-6 LM7805引腳圖LM7805的應用電路:圖2-7 7805運用電路圖2.2.5 四相五線永磁型步進電機M35SP-7NP介紹M35SP-7NP是四相五線永磁型步進電機，其轉矩和體積較小，步進角為7.5度。電機共有四組線圈，四組線圈的一個端點連在

27、一起引出，一根為電源引出線，這樣一共有5根引出線。步進電機內部結構圖如圖2-8所示。圖2-8 步進電機內部結構圖2.2.6 七段數碼管介紹本畢業設計采用共陰數碼管，七段數碼管規格及造型如下圖2-9所示。圖 2-9 七段數碼管規格及造型圖七段數碼管引腳圖如下圖2-10所示。圖 2-10 七段數碼管引腳圖數碼管使用：l 使用電流：靜態：總電流 80mA（每段 10mA）；動態：平均電流 4-5mA峰值電流100 mA。3 系統硬件設計3.1系統電路結構設計本設計主系統采用以AT89S51單片機為核心芯片的電路來實現，主要由AT89S51芯片、晶振電路、驅動電路(ULN2003)、44鍵盤電路和顯示

28、電路所組成。系統的硬件電路設計框圖如圖3-1所示。電源模塊AT89S51單片機44鍵盤電路驅動輸出電路晶振電路LED顯示部分圖3-1系統結構框圖3.2硬件電路工作原理3.2.1單片機控制按鍵說明由單片機AT89S51作為主機，是整個系統的核心部件，其通過各引腳與各模塊部件對應引腳相連，如表3-1單片機各引腳與各個器件引腳連接情況對應表所示，實現與各個模塊進行通信。表3-1 單片機各引腳與各個器件引腳連接情況對應表單片機引腳器件引腳單片機的引腳器件引腳P1.0按鍵P2.0ULN2003輸入腳1P1.1按鍵P2.1ULN2003輸入腳2P1.2按鍵P2.2ULN2003輸入腳3P1.4按鍵P2.3

29、ULN2003輸入腳4P1.5按鍵P3口LED顯示P1.6按鍵P1.7按鍵P1.8按鍵3.2.2硬件原理圖圖3-2 硬件原理圖3.3硬件電路組成部分3.3.1 單片機AT89S51的復位電路單片機的工作就是從復位開始的。8051的復位引腳（RST）是第9腳，當此引腳連接高電平超過2個機器周期，即可產生復位的動作。當在89S52單片機引腳引入高電平并保持2個機器周期時，單片機內部就執行復位操作。復位操作有兩種基本形式：一種是上電復位，另一種是上電與按鍵均有效的復位。本設計采用上電與按鍵均有效的復位。電路圖如圖3-3圖3-3 單片機復位電路3.3.2 時鐘電路AT89S51中有一個用于構成內部震蕩

30、器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體一起構成自激振蕩器，內部振蕩電路參見圖3-4外接石英晶體及電容C接在放大器的反饋回路中并聯震蕩電路。對外接地電容容量選用22pF22pF。時鐘電路由AT89S51的18，19腳的時鐘端(XTAL1及XTAL2)以及12 MHz晶振X1、2個電容C組成，采用片內振蕩方式。圖3-4 內部振蕩電路3.3.3 顯示電路硬件顯示電路如下圖3-5所示：圖3-5 CD4511顯示電路3.3.4 驅動電路步進電機使用了ULN2003高壓大電流達林頓晶體管作為驅動，本設計中用到了四相五線的步進電

31、機M35SP-7NP,。測量得，一引腳和所有針腳的電阻是30歐，其余兩兩之間是60歐。這個引腳接十二伏電壓和ULN2003的COM端，其余的四根線分別接到ULN2003的四個輸出端子。接線如圖3-6所示驅動電路如下圖所示：圖3-6 ULN2003驅動電路3.3.5 44鍵盤電路44鍵盤電路如下圖3-7所示：圖3-7 44鍵盤電路4 系統軟件設計4.1系統設計流程圖4.1.1 系統設計主程序電路流程圖 開始程序初始化調用子程序顯示程序返回圖4-1 系統設計主程序流程圖4.1.2 系統設計子主程序電路流程圖調用鍵盤掃描程序是方向鍵嗎？是啟動鍵嗎？是復位鍵嗎？判斷鍵值是大于10？轉換正反轉電機運行是

32、否完成設定轉數？轉數減1顯示轉速開始顯示轉速值返回是否是否否否是否是4.1.3 系統設計44鍵盤掃描鍵值程序電路流程圖開始逐列掃描有鍵按下？保存列號逐行掃描保存行號根據行號和列號計算鍵值保存鍵值返回是否3.2.1程序說明根據程序流程圖編寫程序如附錄，現對程序說明如下：利用單片機線反轉法，掃描44鍵盤查出按鍵的鍵值，再利用延遲程序來控制其輸出脈沖的頻率，從而調節步進電機的轉數。通過查詢表格來輸出不同的脈沖信號，使電機能按一定的方向轉起來。5 系統運行與調試本設計采用單片機AT89S51做為控制器，通過編譯軟件KEIL C51對源程序進行編譯以生成HEX，并與仿真軟件proteus聯調，讓單片機程

33、序控制協調各個功能模塊工作。5.1 開發軟件簡介本設計在設計過程中主要用到仿真軟件PROTEUS和C51編譯器keil這兩個開發軟件，其中仿真軟件Proteus的能在不搭建真實的硬件電路板只用Proteus就可以模擬出來了，而keil C51能很好的編譯單片機程序，并且在keil里面方便的調試單片機的程序。并且仿真軟件Proteus和和C51編譯器keil這兩個開發軟件的聯調，把Keil編好的程序下載到Proteus搭建好電路的項目中.運行Proteus就可以看到運行效果. 從而實現了兩個開發軟件的優勢互補，大大加快整個設計的開發速度。5.2 KEIL軟件介紹Keil 是美國Keil公司的C5

34、1編譯器，它被嵌入到了Keil uVision集成開發環境中。Keil是目前最常用的編譯器，支持浮點等到類型，支持多維數組，能生成對應的匯編代碼，能直接編譯匯編代碼程序和內嵌多種工具，可以方便的鏈接，生成可執行文件。Keil uVision 3 IDE 是Keil software 公司的產品，它集項目管理、編譯工具、代碼編寫工具、代碼調試以及完全仿真于一體，適合個人開發或人數少、對開發過程的管理還不成熟的開發團體。這一功能強大的軟件提供簡易的開發平臺，可以讓開發者在開發過程中集中精力于項目本身，加快開發速度。uVision3的界面如圖5-1。圖5-1 uVision3的界面Keil C51軟

35、件提供豐富的庫函數和功能強大的集成開發調試工具，全Windows界面，如圖13所。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發大型軟件時更能體現高級語言的優勢。5.3 PROTEUS概述Proteus軟件是來自英國Labcenter electronics公司的EDA工具軟件。 Proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它EDA工具一樣的原理布圖、PCB自動或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的電路仿真是互動的，針對微處理器的應用，還可以直接在基于原理圖的

36、虛擬原型上編程，并實現軟件源碼級的實時調試，如有顯示及輸出，還能看到運行后輸入輸出的效果，配合系統配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等。Proteus組合了高級原理布圖、混合模式SPICE仿真,PCB設計以及自動布線來實現一個完整的電子設計系統。Proteus 產品系列也包含了革命性的VSM技術,用戶可以對基于微控制器的設計連同所有的周圍電子器件一起仿真。用戶甚至可以實時采用諸如LED/LCD、鍵盤、RS232終端等動態外設模型來對設計進行交互仿真。其功能模塊：個易用而又功能強大的ISIS原理布圖工具；PROSPICE混合模型SPICE仿真； ARES PCB設計。PROSPICE 仿真器的一

37、個擴展PROTEUS VSM:便于包括所有相關的器件的基于微處理器設計的協同仿真。此外，還可以結合微控制器軟件使用動態的鍵盤，開關，按鈕，LEDs甚至LCD顯示CPU模型。其啟動界面和工作界面如圖5-2所示。圖5-2 Proteus工作界面PROTEUS的特點主要有：（1）支持許多通用的微控制器，如PIC,AVR,HC11以及8051； （2）交互的裝置模型包括：LED和LCD顯示,RS232終端,通用鍵盤；（3）強大的調試工具；包括寄存器和存儲器,斷點和單步模式；（4）IAR C-SPY 和Keil uVision2等開發工具的源層調試；（5）應用特殊模型的DLL界面-提供有關元件庫的全部文

38、件。5.4前期仿真調試使用Keil 軟件工具時，項目開發流程和其它軟件開發項目的流程極其相似。用它來完成一個工程的步驟簡要描述如下：（1） 創建一個項目，從器件庫中選擇目標器件，配置工具設置。 （2） 用匯編語言創建源程序。 （3） 用項目管理器生成應用。 （4） 修改源程序中的錯誤。 （5） 測試，生成.HEX文件，連接應用。然后使用PROTUES仿真軟件排查程序和硬件問題。調試完畢即可檢查硬件焊接電路。5.5硬件調試仿真完全實現其所需的功能以后，并在接入電源之前，用萬用表對整個電路進行檢查，查看是否在聯線過程中是否出現問題。檢查硬件電路內容入下所示：l 檢查線路的焊接問題。l 檢查電路是否

39、有沒接的線路。l 各種外圍器件有沒接錯。在接上電源以后看芯片是否都是在正常工作電壓下工作，其它器件是否正常工作等。6 總結與展望本文介紹了單片機的使用與設計方法，其中涉及硬件和軟件兩部分。在設計中，碰到的問題比較多。主要的問題有：(一) 步進電機型號的選擇步進電機型號的選擇是比較困難的，因為步進電機型號多種多樣，生產廠家也有很多，還必須結合實際條件，買到適合自己的步進電機電機。(二) 電源的使用電源在一個設計中起著重要的作用。他關系到電路能不能正常工作，但在實際使用中會出現負載下電壓降的問題，當然還會有各種干擾。我覺得這個問題是運用實際中最重要的問題。(三) 44鍵盤問題本設計中其碰到的比較大

40、的問題就是44鍵盤，因為他在理論仿真中沒有任何問題。但等到實物做出來后就發現實物實現不了其功能。(四) 元器件本身問題本設計中就碰到某些單片機AT89系列的P0口不能正常輸出，導致一些功能實現不了?？傊?，上面所出現的問題，都是理論與實際事物之間的差別。未來有了這些寶貴的失敗經驗就更能在知識不斷創新的今天得到更多的收獲?；仡欉^去，展望未來，我們更應該不斷的學習著，不斷的準備著，把自己的知識更好的運用與實踐中。附錄附錄一 程序LINE EQU 22H；定義列號值ROW EQU 23H;定義行號值 ORG 00HSTART:MOV LINE,#00H MOV ROW,#00HMOV 30H,#00H

41、MOV 31H,#00HMOV 32H,#00H；初始化顯示及鍵盤MOV 21H,#00H；定義一個正傳指針是00HMOV 20H,#00HMOV P0,#00H;P0口清0 MOV p2,#0FFHSETB P3.0；P3.0置一;主程序X1:LCALL M1;主程序MOV A,20HXCH A,30HXCH A,31HMOV A,31HSWAP AMOV 31H,AORL A,30HMOV 32H,AMOV P0,ALJMP X1;調用程序CCW:CPL P3.0 JB P3.0,FORREV:MOV 21H,#05HAJMP X1FOR:MOV 21H,#00HAJMP X1SET0:M

42、OV A,32HCJNE A,#00H,SETXAJMP X1SETX:MOV R3,#48SET1:MOV R0,21HSET2:MOV A,R0MOV DPTR,#TABLE1MOVC A,A+DPTRCJNE A,#00H,SET3;判斷A是否等于0？JMP SET1SET3:CPL AINC R0MOV P2,AACALL DELAYLCALL LSCANMOV A,20HXRL A,#0AHJNZ S1S2:DJNZ R3,SET2MOV A,30HCJNE A,#00H,B1MOV A,31HCJNE A,#00H,B2LJMP STARTS1:MOV A,20HXRL A,#0D

43、HJZ STOP LJMP S2STOP:MOV P2,#0FFH LJMP X1B1:DEC 30H;改變輸出顯示的數值 SJMP B3B2:MOV 30H,#09HDEC 31HSJMP B3B3:MOV A,31HSWAP AORL A,30HMOV 32H,AMOV P0,AAJMP SETXDELAY:MOV R7,#100D1:MOV R6,#248DJNZ R6,$DJNZ R7,D1RETDELAY10:MOV R7,#40 D2:MOV R6,#248DJNZ R6,$DJNZ R7,D2RETTABLE1:DB 03H,09H,0CH,06HDB 00HDB 03H,06H

44、,0CH,09H DB 00H ;掃描子程序LSCAN: MOV P1,#0FHL1: JNB P1.7,L2 LCALL DELAY10JNB P1.7,L2MOV LINE,#00HLJMP RSCANL2: JNB P1.6,L3LCALL DELAY10JNB P1.6,L3MOV LINE,#01HLJMP RSCANL3:JNB P1.5,L4LCALL DELAY10JNB P1.5,L4MOV LINE,#02HLJMP RSCANL4:JNB P1.4,L1LCALL DELAY10JNB P1.4,L1MOV LINE,#03HRSCAN:MOV P1,#0F0HC1:JN

45、B P1.3,C2 MOV ROW,#00HLJMP CALCUC2:JNB P1.2,C3 MOV ROW,#01HLJMP CALCUC3:JNB P1.1,C4 MOV ROW,#02HLJMP CALCUC4:JNB P1.0,C1 MOV ROW,#03HCALCU:MOV A,ROWMOV B,#04HMUL ABADD A,LINEMOV 20H,ARETM1:LCALL LSCANMOV 20H,AXRL A,#0AH;是否按開始JZ SET0MOV A,20HXRL A,#0BHJNZ N1LJMP STARTN1:MOV A,20HXRL A,#0CHJNZ N6LJMP

46、CCWN6:MOV A,20H CLR CSUBB A,#0AH JC N2 CLR C LJMP STARTN2:RETEND附錄二 實物照片參考文獻1陳隆昌，劉新正，閻治安，控制電機M，西安:西安電子科技大學出版社，20002劉寶廷，步進電動機及其驅動控制系統M，哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社，19993王鴻鈺，步進電機控制技術入門M，上海:同濟大學出版社，19904周潤景，袁偉亭，景曉松，PROTUES在MCS-51系統中的運用M,北京：電子工業出版社，20065倪志蓮，單片機運用技術M,北京：北京理工大學出版社，20076李全利，遲榮強，單片機原理及接口技術M，北京：高等教育出版社，20

47、047王麗，尤詣華，基于AT89S51單片機的步進電機控制系統的研究D，無錫：江南大學機械工程學院，20048 M.A.Mazidi, J.G.Mazidi . 80x86 IBM PC及兼容計算機匯編語言設計與接口技術 M.清華大學出版社,2002.9.余永權.單片機與家用電器智能化技術M. 北京: 電子工業出版社. 1995.致謝本次論文成功離不開大家的關心與幫助，離不開彭芳老師的悉心教導。有了你們的幫助才有現在的我。轉眼間大學的四年快過去，腦海里留下都是05自動化同學的歡聲笑語。本文是在彭芳的精心指導和大力支持下完成的，感謝老師高度的敬業精神。感謝中山學院的所有老師在我四年的大學生活中對

48、我的栽培和教育。感謝電子科技大學中山學院自動化工程系為我們創造了良好的學習環境和濃重的學習氛圍，感謝輔導員張輝龍老師、張陸曼老師、張娜老師在學習和生活上的關心和幫助，使我得以順利完成學業，并為今后學習、工作奠定了基礎。在這四年中，最不能讓我忘懷的是家人默默的關心和支持。 我還要感謝大學四年一起走過的同窗好友，他們熱情、真誠而善良，與他們的相處讓我大學生活變得更加有意義。如今即將結束學習生涯走上工作崗位，和各位同學相別在天涯海角，各位同窗的真摯友誼將永遠是我人生的一筆寶貴財富，我將永遠珍惜這筆寶貴財富！衷心感謝在白忙之中抽出寶貴時間對本論文進行評審的各位評委、老師們，感謝您們對這篇論文提出的寶貴

49、意見。謝謝!最后，感謝我感謝的人和我愛的同胞門。e馬,陪F?lm嫄W壙獑?N?)?0?q?3拞屓?p勌m:b5a漬璺1疆lv0瘩艌v?2屘b瘌Tq 妋4UK袢,疀薤,A6玭$? $徤?|?罪=T?G駁op1尚懇袹戦疈u圻?賡O?a?*p懡0L)w懱拽?E?/扢?9镃/潺hR烞b蔔Ye嚁劑Bb?捚?慳曥T?UFUZ!醋MM蘇g壺鰷伸?qfg%厧1t? 戯憤焿驆罳騙萡P?躀cP縮蒕?nP砫 ?C?Z豸值?橒忋喏曚NI耔nENB峢mT鸏s眑+?該|紖?!汩?膾f抙氄宨澻S箔XM竴玐訨?V?腡?,B衹絵2n吞輷匽e馬e馬,陪F?lm嫄W壙獑?N?)?0?q?3拞屓?p勌m:b5a漬璺1疆lv0瘩艌v?

50、2屘b瘌Tq 妋4UK袢,疀薤,A6玭$? $徤?|?罪=T?G駁op1尚懇袹戦疈u圻?賡O?a?*p懡0L)w懱拽?E?/扢?9镃/潺hR烞b蔔Ye嚁劑Bb?捚?慳曥T羈8?p蟇7硏楓pg裋.1瑡2陹?泝Z祘?$賕?諑矽?|D蚈/盰#,vDlE嵮禋T?NI耔nENB峢mT鸏s眑+?該|紖?!汩?膾f抙氄宨澻S箔XM竴玐訨?V?腡?,B衹絵2n吞輷匽之銻蚗v枉h5di:t詮I?懣忋忑殆#懛嗕!V汁 赸l偎蠽Mn?鈹舤Y?忩eFHga厏a堳膷Q?h芛vf?瘐?c+粂鰌q惦ez 赸l偎蠽Mn?鈹舤Y?忩eFHga厏a堳膷Q?h芛vf?瘐?c+粂鰌q惦e摭F訥,#RU?遴?eyk?窅脆?_躵y膠?宗卝?XA蛋?H7曮Z- e馬,陪F?lm嫄W壙獑?N?)?0?q?3拞屓?p勌m:b5a漬璺1疆lv0vb瘌Tq 妋4UK袢,疀薤,A6玭$? $徤?|?罪=T?G駁op1尚懇袹戦疈u圻?賡O?a?*p懡0L)w懱拽?E?/扢?9镃/潺hR烞b蔔Ye嚁劑Bb?捚?慳曥T?UFUZ!醋MM蘇g壺鰷伸?qfg