課程設(shè)計(jì)（論文）四相步進(jìn)電機(jī)控制

1、吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書四相步進(jìn)電機(jī)控制fourfour phasephase steppingstepping motormotor controlcontrol學(xué)生學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 電信0802 指導(dǎo)教師： 起止日期： 2011.03.282011.04.15 吉林化工學(xué)院jilin institute of chemical technolog吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書i課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 一一、設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)題題目目: :四四相相步步進(jìn)進(jìn)電電機(jī)機(jī)控控制制 二二、設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)目目的的 1掌握步進(jìn)電機(jī)控制方法； 2掌握a/d 轉(zhuǎn)換原理； 3掌握adc0809、l298、tlp521-4

2、等應(yīng)用； 4初步掌握用電路圖軟件繪制電路原理圖方法。 三三、設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)任任務(wù)務(wù)及及要要求求 （一一）基基本本要要求求1熟悉a/d 轉(zhuǎn)換、數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示、步進(jìn)電機(jī)控制電路2熟悉并說(shuō)明所用芯片功能 3熟悉構(gòu)成電路的各元件功能 4畫出四相步進(jìn)電機(jī)控制電路圖 5用硬件四相步進(jìn)電機(jī)電路 (用實(shí)驗(yàn)板焊接電路) 6技術(shù)指標(biāo)：實(shí)現(xiàn)電機(jī)啟、停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、電壓調(diào)速功能。 . （二二）發(fā)發(fā)揮揮與與創(chuàng)創(chuàng)新新1實(shí)時(shí)顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速 2顯示電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)四四、設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)間間及及進(jìn)進(jìn)度度安安排排 設(shè)計(jì)時(shí)間共三周（11.03.28-11.04.15）具體安排如下表周周安安排排設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)內(nèi)內(nèi)容容設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)間間第一周 查閱資料 元件

3、測(cè)試、電路設(shè)計(jì)03.28-04.02第二周電路焊接、軟件編程、系統(tǒng)設(shè)計(jì) 04.6-04.08第三周編寫課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 答辯 教師評(píng)定成績(jī)04.11-04.15五五、指指導(dǎo)導(dǎo)教教師師評(píng)評(píng)語(yǔ)語(yǔ)及及學(xué)學(xué)生生成成績(jī)績(jī)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ):年 月 日成績(jī)指導(dǎo)教師(簽字):四相步進(jìn)電機(jī)控制ii目 錄課課程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)任任務(wù)務(wù)書書.i目目 錄錄.ii第第1 章章 課課程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的目目的的和和意意義義.11.1 課程設(shè)計(jì)的目的.11.2 課程設(shè)計(jì)的意義.1第第2 章章 步步進(jìn)進(jìn)電電機(jī)機(jī).21.1 步進(jìn)電機(jī)原理.21.2 四相步進(jìn)電機(jī).2第第3 章章 元元器器件件介介紹紹.43.1 stc89c52.43.2 adc

4、0809.63.2.1 主要特性.63.2.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu).73.2.3 外部特性（引腳功能）.73.2.4 adc0809 的工作過(guò)程.83.3 74ls74.93.4 74ls02.93.5 光耦.103.6 l298.103.7 數(shù)碼管.11第第4 章章 電電路路設(shè)設(shè)計(jì)計(jì).124.1 ad 轉(zhuǎn)換電路.124.2 顯示電路.124.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng).134.4 流程圖.144.5 結(jié)構(gòu)框圖.14結(jié)結(jié) 論論.15參參考考文文獻(xiàn)獻(xiàn).16附附錄錄.17附錄1 源程序.17附錄2 電路圖.22 吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書1第 1 章 課程設(shè)計(jì)的目的和意義1.1 課程設(shè)計(jì)的目的課程設(shè)計(jì)是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的

5、重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行的一次綜合性專業(yè)設(shè)計(jì)訓(xùn)練。通過(guò)課程設(shè)計(jì)使學(xué)生獲得以下幾方面能力，為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）奠定基礎(chǔ)。1、進(jìn)一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)一門或幾門相關(guān)專業(yè)課（或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課）理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、文獻(xiàn)查閱、報(bào)告撰寫等基本技能；2、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力及獨(dú)立分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力；3、培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、創(chuàng)新意識(shí)、嚴(yán)肅認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)。 1.2 課程設(shè)計(jì)的意義通過(guò)四相電機(jī)的學(xué)習(xí)，學(xué)生進(jìn)一步理解了單片機(jī)的相關(guān)基本知識(shí)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室的各種元器件有了更深入的了解，具備了在日常生活中識(shí)別相關(guān)元器件的能力，在許多常規(guī)學(xué)科的日常教學(xué)中，我們不難

6、發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)現(xiàn)象，不少學(xué)生的思維常常處于混亂的狀態(tài)。寫起作文來(lái)前言不搭后語(yǔ)，解起數(shù)學(xué)題來(lái)步驟混亂，這些都是缺乏思維訓(xùn)練的結(jié)果。程序設(shè)計(jì)是公認(rèn)的、最能直接有效地訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的學(xué)科之一。即使一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，從任務(wù)分析、確定算法、界面布局、編寫代碼到調(diào)試運(yùn)行，整個(gè)過(guò)程學(xué)生都需要有條理地構(gòu)思，這中間有猜測(cè)設(shè)想、判斷推理的抽象思維訓(xùn)練，也有分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、預(yù)測(cè)目標(biāo)等能力的培養(yǎng)。 在程序設(shè)計(jì)和電路板的焊接過(guò)程中我們合理的運(yùn)用以前所學(xué)的數(shù)字電子技術(shù)和電路知識(shí)，發(fā)揮了各學(xué)科相關(guān)知識(shí)的整合優(yōu)勢(shì)。在課程設(shè)計(jì)初學(xué)階段，學(xué)生經(jīng)常會(huì)犯 粗心大意的錯(cuò)誤，一塊合格的電路板可能要通過(guò)幾次

7、乃至十多次的反復(fù)修改、調(diào)試，才 能成功，但這種現(xiàn)象會(huì)隨著學(xué)習(xí)的深入而慢慢改觀。這當(dāng)中就有一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、一絲不茍的科學(xué)精神的培養(yǎng)，又有一個(gè)不怕失敗、百折不撓品格的鍛煉 。四相步進(jìn)電機(jī)控制2第 2 章 步進(jìn)電機(jī)2.1 步步進(jìn)進(jìn)電電機(jī)機(jī)原原理理步進(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(kāi)環(huán)控制元件。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，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)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(wú)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(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。 雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電

8、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)。 目前,生產(chǎn)步進(jìn)電機(jī)的廠家的確不少，但具有專業(yè)技術(shù)人員，能夠自行開(kāi)發(fā)，研制的廠家卻非常少，大部分的廠家只一、二十人，連最基本的設(shè)備都沒(méi)有。僅僅處于一種盲目的仿制階段。這就給戶在產(chǎn)品選型、使用中造成許多麻煩。簽于上述情況，我們決定以廣泛的感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)為例。敘述其基本工作原理。望能對(duì)廣大用戶在選型、使用、及整機(jī)改進(jìn)時(shí)有所幫助。2.2 四四相相步步進(jìn)進(jìn)電電機(jī)機(jī)四相步進(jìn)電機(jī)采用單極性直流電源供電。只要對(duì)步進(jìn)電機(jī)的各相繞

9、組按合適的時(shí)序通電，就能使步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)。圖1-1 是該四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理示意圖。圖2-1 四相步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)示意圖吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書3 開(kāi)始時(shí)，開(kāi)關(guān)sb 接通電源，sa、sc、sd 斷開(kāi)，b 相磁極和轉(zhuǎn)子0、3 號(hào)齒對(duì)齊，同時(shí)，轉(zhuǎn)子的1、4 號(hào)齒就和c、d 相 繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒， 2、5 號(hào)齒就和d、a 相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。當(dāng)開(kāi)關(guān)sc 接通電源，sb、sa、sd 斷開(kāi)時(shí)，由于c 相繞組的磁力線和1、4 號(hào)齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)， 1、4 號(hào)齒和c 相繞組的磁極對(duì)齊。而0、3 號(hào)齒和a、b 相繞組產(chǎn)生錯(cuò)齒，2、5 號(hào)齒就和a、d 相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。依次類推，a、b、c

10、、d 四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會(huì)沿著a、b、c、d 方向轉(zhuǎn)動(dòng)。四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又可以提高控制精度。單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時(shí)序與波形分別如圖 1-2.a、b、c所示：a. 單四拍 b. 雙四拍 c 八拍圖2-2.步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)序波形圖四相步進(jìn)電機(jī)控制4第 3 章 元器件介紹3.1 stc89c52主要特性： 與mcs-51 兼容 8k 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000 寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保

11、留時(shí)間：10 年 全靜態(tài)工作：0hz-24hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 512 內(nèi)部ram 32 可編程i/o 線 兩個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 5 個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 圖 3-1 stc89c52 引腳圖吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書5管腳說(shuō)明： p0 口：p0 口為一個(gè)8 位漏級(jí)開(kāi)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) /地址的第八位。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 外部必須

12、被拉高。 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 口作為第八位地址接收。 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)

13、據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2 口輸出地址的高八位。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)。 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 口也可作為at89c51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 vcc:接電源gnd:接地p3.0 rxd（串

14、行輸入口） p3.1 txd（串行輸出口） p3.2 /int0（外部中斷0） p3.3 /int1（外部中斷1） p3.4 t0（記時(shí)器0 外部輸入） p3.5 t1（記時(shí)器1 外部輸入） p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） p3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 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。 ale/prog：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的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

15、頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的 脈四相步進(jìn)電機(jī)控制6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(guò)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(wú)效。 /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(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /psen 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /ea/vpp：當(dāng)/ea 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0

16、000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。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)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash 編程期間，此引腳也用于施加12v 編程電源（vpp）。 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。 xtal2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性: xtal1 和xtal2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， xtal2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信 號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要

17、求的寬度。3.2 adc0809adc0809 是m 美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的cmos 工藝8 通道，8 位逐次逼近式a/d 轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè)8 通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的 信號(hào)，只選通8 路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行a/d 轉(zhuǎn)換。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛 的8位通用a/d 芯片 。3.2.1 主要特性1）8 路輸入通道， 8 位 ad 轉(zhuǎn)換器，即分辨率為 8 位。 2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。 3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100s(時(shí)鐘為 640khz 時(shí))，130s（時(shí)鐘為 500khz 時(shí)） 4）單個(gè)5v 電源供電 5）模擬輸入電壓范圍 05v，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 6）工作溫度范圍為

18、-4085 攝氏度 7）低功耗，約 15mw。 吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書73.2.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)adc0809 是 cmos 單片型逐次逼近 式 ad 轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，它由 8 路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼 器、比較器、 8 位開(kāi)關(guān)樹(shù)型 a/d 轉(zhuǎn)換器、逐次逼近 式 a/d 轉(zhuǎn)換器其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部管腳圖如圖2-2 所示： 圖 3-2 0809 內(nèi)部邏輯和外部管腳圖3.2.3 外部特性（引腳功能）adc0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖所示。下面說(shuō)明各引腳功能。 in0in7：8 路模擬量輸入端。 2-12-8：8 位數(shù)字量輸出端。 adda、addb、addc：3

19、 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路 ale：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 start： ad 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使 0809 復(fù)位，下降沿啟動(dòng) a/d 轉(zhuǎn)換）。 eoc： ad 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng) ad 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 oe：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)ad 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 clk：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640khz。 ref（+）、ref（-）：基準(zhǔn)電壓。 vcc：電源，單一 5v。 四相步進(jìn)電機(jī)控

20、制8gnd：地。 圖3-3 adc0809 引腳圖3.2.4 adc0809 的工作過(guò)程首先輸入 3 位地址，并使 ale=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。 start 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) ad 轉(zhuǎn)換，之后 eoc 輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到ad 轉(zhuǎn)換完成，eoc 變?yōu)楦唠娖剑甘?ad 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)oe 輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 a/d 轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問(wèn)題是如何確認(rèn) a/d

21、轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。 （1）定時(shí)傳送方式 對(duì)于一種 a/d 轉(zhuǎn)換其來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如 adc0809 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 128s，相當(dāng)于 6mhz 的 mcs-51 單片機(jī)共 64個(gè)機(jī)器周期?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序， a/d 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 （2）查詢方式 a/d 轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如adc0809 的 eoc 端。因此可以用查詢方式，測(cè)試 eoc 的狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 （3）中斷方式 把表明轉(zhuǎn)換完成

22、的狀態(tài)信號(hào)（ eoc）作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書9不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過(guò)指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號(hào)有 效時(shí)，oe 信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受。3.3 74ls7474ls74 內(nèi)含兩個(gè)獨(dú)立的d 上升沿雙d 觸發(fā)器，每個(gè)觸發(fā)器有數(shù)據(jù)輸入（ d）、置位輸入（）復(fù)位輸入（）、時(shí)鐘輸入（cp）和數(shù)據(jù)輸出（q、/q）。、的低電平使輸出預(yù)置或清除，而與其它輸入端的電平無(wú)關(guān)。當(dāng)、均無(wú)效（高電平式）時(shí)，符合建立時(shí)間要求的d 數(shù)據(jù)在cp 上升沿作用下傳送到輸出端。74ls74 功能表: 圖3-4 74l

23、s74 芯片圖3.4 74ls02 74ls02 是四 2 輸入或非門.作用是二個(gè)輸入的或運(yùn)算,運(yùn)算后反相輸出四相步進(jìn)電機(jī)控制10圖3-5 74ls02 引腳圖3.5 光耦光耦合器（optical coupler，英文縮寫為oc）亦稱光電隔離器，簡(jiǎn)稱光耦。光耦合器以光為媒介傳輸電信號(hào)。它對(duì)輸入、輸出電信號(hào)有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。被光探測(cè)器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步 放大后輸出。這就完成了電 光電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。 在計(jì)算機(jī)數(shù)字通信及實(shí)時(shí)控制中作為信號(hào)隔離的接口器件，可以大大增加計(jì)算機(jī) 工作的可靠性。 光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是：信號(hào)單向傳輸，輸

24、入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔 離隔離，輸出信號(hào)對(duì)輸入端無(wú)影響，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，無(wú)觸點(diǎn)，使用壽 命長(zhǎng)，傳輸效率高。光耦合器是70 年代發(fā)展起來(lái)產(chǎn)新型器件，現(xiàn)已廣泛用于電氣 絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級(jí)間耦合、驅(qū)動(dòng)電路、開(kāi)關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號(hào) 隔離、級(jí)間隔離 、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、脈沖放大、固態(tài) 繼電器(ssr)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。在單片開(kāi)關(guān)電源中，利用線性 光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過(guò)調(diào)節(jié)控制端電流來(lái)改變占空比，達(dá)到精密穩(wěn) 壓目的。3.6 l298l298n 為sgs-thomson microelectronics 所出產(chǎn)的雙全橋步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)

25、芯片( dual full-bridge driver ) ，內(nèi)部包含4 信道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，是一種二 相和四相步進(jìn)電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，此芯片可直接由單片機(jī)的 io 端口來(lái)提供模擬時(shí)序信號(hào)，吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書11 但在本驅(qū)動(dòng)電路中用l297 來(lái)提供時(shí)序信號(hào)，節(jié)省了單片機(jī)io 端口的使用。l298n 之接腳如圖9 所示，pin1 和pin15 可與電流偵測(cè)用電阻連 接來(lái)控制負(fù)載的電路； outl、out2 和out3、out4 之間分別接2 個(gè)步進(jìn)電機(jī)；input1input4 輸入控制電位來(lái)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)； enable 則控制電機(jī)停轉(zhuǎn)。圖3-6 l298n 引腳排布圖3.7 數(shù)碼管數(shù)碼

26、管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè) “8”可分為 1 位、2 位、4 位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管 ，共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極 (com)的數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極com 接到+5v，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (com)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 com 接到地線 gnd 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二

27、極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。 四相步進(jìn)電機(jī)控制12第 4 章 電路設(shè)計(jì)4.1 ad 轉(zhuǎn)換電路 圖4-1 ad 轉(zhuǎn)換電路復(fù)位電路用來(lái)使單片機(jī)復(fù)位，當(dāng)開(kāi)關(guān)按下時(shí)，單片機(jī)重新開(kāi)始執(zhí)行程序。74ls74 是含有兩個(gè)芯片的d 觸發(fā)器，由于外部給單片機(jī)提供的是12m 晶振，故ale 輸出的是2mhz 的脈沖，將兩個(gè)d 觸發(fā)器串聯(lián)，構(gòu)成一個(gè)4 分頻的器件，使2m 分成500khz，符合adc0809 的頻率要求，以便其能正常工作。 ad 的ale 和start 由單片機(jī)wr 和p27 通過(guò)或非門控制，1 有效；ad 的oe 由單片機(jī)rd 和p27通過(guò)或非

28、門控制，1 有效。4.2 顯示電路 圖4-2 動(dòng)態(tài)掃描顯示電路吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書13通過(guò)stc89c52 的p1 口低四位連接到74ls74 4-7 譯碼器.將數(shù)據(jù)已成段碼形式 , 通過(guò)數(shù)碼管上顯示出來(lái);再通過(guò)p1 口高四位對(duì)位碼的控制 ,使數(shù)碼管掃描顯示出 值. 使用74ls247 芯片作為bcd-7 段譯碼驅(qū)動(dòng)器，作為4 只共陽(yáng)極led 數(shù)碼管的段驅(qū)動(dòng)，使用p1.0-p1.3 作bcd 碼輸出，使用p1.4-p1.7 作位控制，通過(guò)四只pnp 三極管作led 的位控，led 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)段電流應(yīng)該為5ma 才能達(dá)到足夠的亮度， led 位數(shù)比較少時(shí)，也應(yīng)保持這樣一個(gè)平均電流水平，因?yàn)樗?/p>

29、只 led 掃描時(shí)，每段驅(qū)動(dòng)電流應(yīng)該為20ma，led 的管壓降為2v 系統(tǒng)電壓為5v，因此段限流電阻應(yīng)該為510歐姆，位控制三極管使用c9012， 為100 倍以上，掃描時(shí)led 全亮?xí)r總電流為160ma。因此基極電流贏保持1.6ma 以上。由此可以計(jì)算出基極限流電阻應(yīng)取2k 歐姆。4.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 圖4-3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)stc89c52 對(duì)光耦的控制，間接控制l298n 芯片驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，利用八拍數(shù)據(jù)0x01,0x03，0x02，0x06，0x04，0x0c。0x08，0x09，使步進(jìn)電機(jī)按拍正轉(zhuǎn)。l298n 需要12v 電壓，供步進(jìn)電機(jī)使用，光耦在單片機(jī)和l298n 之間相當(dāng)于一

30、個(gè)開(kāi)關(guān)作用。四相步進(jìn)電機(jī)控制144.4 流程圖定時(shí)器0 中斷數(shù)據(jù)采集數(shù)碼顯示初始化定時(shí)器1 中斷開(kāi)始按鍵正轉(zhuǎn)停止反轉(zhuǎn)圖4-4 程序流程圖4.5 結(jié)構(gòu)框圖圖4-5 結(jié)構(gòu)框圖a/d 轉(zhuǎn)換電路停止正轉(zhuǎn)stc89c52顯示電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路反轉(zhuǎn)mgnd+5v吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書15 結(jié) 論經(jīng)過(guò)3 周的專業(yè)設(shè)計(jì)，使我學(xué)到了很多知識(shí)，同時(shí)也鍛煉了我的動(dòng)手能 力。以前自己總是對(duì)動(dòng)手操作這方面很憂心?？墒墙?jīng)過(guò)了一周的焊接練習(xí)是我自 己深深喜歡上了這一項(xiàng)活動(dòng)。我們的團(tuán)隊(duì)共有四個(gè)人，每個(gè)人都很用心的完成各 自的任務(wù)，盡管經(jīng)過(guò)我們焊接的電路出了一些問(wèn)題，可是在老師的耐心幫助下我 們找到了問(wèn)題存在的原因，我們同時(shí)

31、也學(xué)到了更多關(guān)于數(shù)據(jù)采集方面的知識(shí)，使 我們對(duì)這一次的電子設(shè)計(jì)有了更進(jìn)一步的了解。知識(shí)是無(wú)窮的，只有我們不畏艱辛，堅(jiān)信學(xué)無(wú)止境的念頭，努力拼搏我 們才能取得更優(yōu)異的成績(jī)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)逐步的遍及于我們的中，比如說(shuō)溫 度采集，水位采集，光電采集等。位我們的生活提供了很多方便。只有我們更努 力的探索我們才能發(fā)現(xiàn)更多有益的事情來(lái)貢獻(xiàn)給人們。在實(shí)習(xí)時(shí)，開(kāi)始自己有一些懶惰，把大的任務(wù)都交給了同學(xué)，但是漸漸 地我發(fā)現(xiàn)依賴只能使我們更瘦小，所以我們要自己努力。當(dāng)然也同時(shí)讓我感覺(jué)到 了不認(rèn)真就會(huì)出錯(cuò)，我們要以精益求精的態(tài)度要求自己。三周的實(shí)習(xí)，讓我感到很充實(shí)，我努力了，我付出了，我也得到了回報(bào)，因?yàn)槲覀兘M的

32、實(shí)驗(yàn)成功了。感謝隊(duì)友的合作，感謝老師的指導(dǎo)。四相步進(jìn)電機(jī)控制16參考文獻(xiàn)1 蘭吉昌等編著 單片機(jī)c51 完全學(xué)習(xí)手冊(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社 ，2001,092 翟玉文等 電子設(shè)計(jì)與實(shí)踐 中國(guó)電力出版社 ，2004,073 胡大可編著 基于8051 的嵌入式開(kāi)發(fā)指南 電子工業(yè)出版社,2002,10 4 張毅剛主編 單片機(jī)原理及應(yīng)用 高等教育出版社 ,2001,12 吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書17附錄附錄1 源程序#include#define uchar unsigned charsbit wr=p36;sbit rd=p37;sbit k1=p24;sbit k3=p25;sbit k4=p26;u

33、char k,t,t1,t2; uchar qian,bai,shi,ge;unsigned long int k0;void delay1(uchar i) uchar j; while(i-) for(j=0;j110;j+) ;void inti() tmod=0 x11; th0=(65536-200)/256; tl0=(65536-200)%256; th1=(65536-3000)/255; tl1=(65536-3000)%255; et0=1;et1=1; ea=1; ex0=0; ex1=0; p1=0 xff; p0=0 xff; p2=0 x7f; tr0=1;tr1=

34、0;四相步進(jìn)電機(jī)控制18 t=0; t1=0; t2=0; k=0;void ad() uchar j; wr=0; rd=1; for(j=0;j30;j+) ; wr=1; rd=0; if(t!=3) k=p0&0 xff; k0=k*3000l/255; qian=k0/1000; bai=k0%1000/100; shi=k0%1000%100/10; ge=k0%1000%100%10;void keystart() k1=1; if(k1=0) delay1(10); if(k1=0) while(k1=0) ; tr1=1; t=1; void keyend() k4=1; i

35、f(k4=0) delay1(10); if(k4=0)吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書19 while(k4=0) ; tr1=0; t=3;k=0; p2=0 xff; void keyfanz() k3=1; if(k3=0) delay1(10); if(k3=0) while(k3=0) ; t=2; void main() inti(); while(1) if(t) ad();keystart();keyfanz(); keyend(); void time0() interrupt 3 th1=(65536-3000-1270+k*6l)/256; tl1=(65536-3000-1

36、270+k*6l)%256; switch(t)四相步進(jìn)電機(jī)控制20 case 1:switch(t1) case 0:p2=0 x71;break; case 1:p2=0 x73;break; case 2:p2=0 x72;break; case 3:p2=0 x76;break; case 4:p2=0 x74;break; case 5:p2=0 x7c;break; case 6:p2=0 x78;break; case 7:p2=0 x79;break; break;case 2: switch(t1) case 7:p2=0 x71;break; case 6:p2=0 x73;break; case 5:p2=0 x72;break; case 4:p2=0 x76;break; case 3:p2=0 x74;break; case 2:p2=0 x7c;break; case 1:p2=0 x78;break; case 0:p2=0 x79;break; break; t1+;if(t1=8) t1=0;if(k=0) p2=0 x7f;void time1() interrupt 1 th0=(65536-200)/256; tl0=(65536-200)%256; switch(t2) 吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書21