基于MCS-51單片機(jī)智能小車畢業(yè)論文

1、分類號(hào) UDC 單位代碼 10642 密 級(jí) 公 開(kāi) 學(xué) 號(hào) 2002468006 重慶文理學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文論文題目：基于MCS-51單片機(jī)智能小車 控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)論文作者： 何建英指導(dǎo)教師： 曾祥倫 副教授學(xué)科專業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù)論文提交日期： 2006年06月 日 論文答辯日期： 2006年06月 日 學(xué)位授予單位： 重慶文理學(xué)院中 國(guó) · 重 慶2006年6月Graduate Thesis of Chongqing University of Arts & SciencesA Design and Realization of Controller for In

2、telligence Car Based on MCS-51 Chip MicrocomputerCandidate: He Jian-yingSupervisor: Zeng Xiang-lunMajor: Electronic Information Science and TechnologyDept. of Physics & Information EngineeringChongqing University of Arts and SciencesJune 20062002級(jí)電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 目 錄目 錄摘 要Abstract1 緒 論11.1 課題研究的背

3、景11.2 開(kāi)發(fā)的意義11.3 課題研究的方案12 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)12.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及框圖12.2 單片機(jī)22.2.1概念22.2.2單片機(jī)硬件22.3.2 內(nèi)存空間52.4.1 集成運(yùn)算放大器的分類62.4.2 集成運(yùn)放結(jié)構(gòu)功能62.5 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路72.5.1概述72.5.2 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理72.5.3 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)組成82.5.4 步進(jìn)電機(jī)的選擇92.6 電源電路92.7 原理圖與電路板的制作92.7.1 原理圖的制作102.7.2 電路板的制作113 軟件設(shè)計(jì)123.1 軟件設(shè)計(jì)思想123.1.1 定時(shí)器中斷123.1.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊133.2 源程序174 調(diào)試194

4、.1 硬件調(diào)試194.2 軟件的調(diào)試194.3 軟硬件綜合調(diào)試205 總 結(jié)20參考文獻(xiàn)21致 謝222002級(jí)電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 中文摘要基于MCS-51單片機(jī)智能小車控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)2002級(jí) 何建英 指導(dǎo)教師 曾祥倫摘 要本文簡(jiǎn)要介紹了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)背景、意義，重點(diǎn)介紹了硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程。本選題是用單片機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)智能小車,通過(guò)對(duì)路面的檢測(cè)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)前進(jìn)、左右轉(zhuǎn)彎、后退等基本功能,可以方便的應(yīng)用于路面的安全巡檢。小車的硬件控制單元主要包括傳感器及調(diào)理電路,步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路,控制器三個(gè)部分，并用PROTEL 99軟件制作原理圖和電路板。在軟件設(shè)計(jì)方面,

5、則分為三個(gè)模塊,即數(shù)據(jù)采集模塊,信號(hào)處理模塊,控制器控制電機(jī)模塊。此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,用傳統(tǒng)的匯編語(yǔ)言編程，利用定時(shí)器中斷控制信號(hào)采樣頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)速。通過(guò)軟硬件的調(diào)試和試運(yùn)行，基本實(shí)現(xiàn)了本設(shè)計(jì)課題的預(yù)定功能。關(guān)鍵詞： 單片機(jī)；傳感器；步進(jìn)電機(jī)；PROTEL 992002級(jí)電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 英文摘要AbstractThis article briefly introduced the development background and significance of the system, and introduced the process of the hardware desi

6、gn and the software design with emphasis This selected topic with the single-chip microcomputer technology to develop intelligence car which can realizes the automatic advance, makes a turn, the backlash the basic function and so on through examining the road surface. So it may conveniently apply in

7、 the road surface security inspects. The car hardware control unit mainly included three parts: the sensor and its recuperate electric circuit, stepper motors and the actuation electric circuit, the controller, and manufactured the schematic diagram and the electric circuit board with protel99. In t

8、he software design aspect, then which divided into three modules: data acquisition module, signal processing module, The controller control electrical machinery module. This design structure is simple, therefore, it controls the signal sampling frequency and the electrical machinery rotational speed

9、 with the traditional assembly language programming, using the timer severance. Finally, it basically realized the prearrange function in this design topic through the software and hardware debugging and a try run.Keyword: single-chip microcomputer; sensor; stepper motors; protel 992002級(jí)電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢

10、業(yè)論文1.緒 論1.1 課題研究的背景隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)由于體積小，功耗低兩個(gè)基本特征，在通訊，家電，工業(yè)控制，儀器儀表，汽車等產(chǎn)品中都可以看到單片機(jī)的身影。單片機(jī)技術(shù)也隨著集成電路技術(shù)的進(jìn)步在近幾年飛速的發(fā)展，這種發(fā)展可以分為兩方面：一方面在硬件上單片機(jī)內(nèi)部集成了越來(lái)越多的功能部件，如A/D，D/A，PWM，WATCHDOG，LCD驅(qū)動(dòng)，串行口，大容量FLASH存儲(chǔ)器等；另一方面在開(kāi)發(fā)手段上從匯編語(yǔ)言向高級(jí)C語(yǔ)言過(guò)度，計(jì)算機(jī)仿真調(diào)試，IAP，ISP技術(shù)的應(yīng)用使單片機(jī)開(kāi)發(fā)周期大大的縮短，為各類產(chǎn)品更新，軟件的升級(jí)提供了可靠的技術(shù)保障。在設(shè)計(jì)

11、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，由于歷史的原因，目前在國(guó)內(nèi)仍然以8051系列單片機(jī)為主 1。作為電子專業(yè)的學(xué)生，非常有必要通過(guò)對(duì)實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制作，了解現(xiàn)代IT產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)全流程。全面提高機(jī)，電，光，算知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，掌握從系統(tǒng)級(jí)，電路級(jí)，到芯片級(jí)各個(gè)層次的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)手段。基于上述原因，我選擇此設(shè)計(jì)課題，在此設(shè)計(jì)過(guò)程中，將會(huì)用到多門學(xué)科的理論知識(shí)，復(fù)習(xí)和鞏固了以前所學(xué)的知識(shí)，更重要的是培養(yǎng)了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力，還有鍛煉了動(dòng)手能力，是一次很好的實(shí)踐，對(duì)以后的學(xué)習(xí)和工作也會(huì)有所幫助。1.2 開(kāi)發(fā)的意義 科技的進(jìn)步帶動(dòng)了產(chǎn)品的智能化，單片機(jī)的應(yīng)用更是加快了發(fā)展的步伐，它的應(yīng)用范圍日益廣泛，已遠(yuǎn)

12、遠(yuǎn)超出了計(jì)算機(jī)科學(xué)的領(lǐng)域。小到玩具、信用卡，大到航天器、機(jī)器人，從實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、過(guò)程控制、模糊控制等智能系統(tǒng)到人類的日常生活，到處都離不開(kāi)單片機(jī),此設(shè)計(jì)正是單片機(jī)的一個(gè)典型應(yīng)用。此設(shè)計(jì)通過(guò)實(shí)現(xiàn)了小車的無(wú)人駕駛，通過(guò)對(duì)路面的檢測(cè)，由單片機(jī)來(lái)判斷控制其小車的反應(yīng)情況，使其變得智能化，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的前進(jìn)，轉(zhuǎn)彎，停止功能.此系統(tǒng)還不斷的完善后可以應(yīng)用到道路檢測(cè)，安全巡邏中，能滿足社會(huì)的需要。1.3 課題研究的方案本選題是用單片機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)智能小車,通過(guò)對(duì)路面的檢測(cè)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的前進(jìn),左右轉(zhuǎn)彎,后退等基本功能,能夠方便的應(yīng)用于路面的安全巡檢.小車的控制單元主要包括傳感器及調(diào)理電路,步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路,控制器三個(gè)

13、部分.小車的行動(dòng)離不開(kāi)傳感器通過(guò)兩個(gè)紅外光電傳感器,根據(jù)路面的情況分別輸出高低信號(hào),由于傳感器檢測(cè)到的信號(hào)比較微弱,通過(guò)比較運(yùn)放將其信號(hào)擴(kuò)大,調(diào)理,使其輸出兼容TTL電平,以便與控制器接口.控制系統(tǒng),這里采用AT89C52,控制器按一定的時(shí)鐘周期對(duì)光電檢測(cè)器的輸入信號(hào)采樣檢測(cè),根據(jù)光電檢測(cè)器的狀態(tài),判斷小車的動(dòng)作,給步進(jìn)電機(jī)輸出正確的控制信號(hào),實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng).通過(guò)定時(shí)器中斷用匯編語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的控制,改變定時(shí)器的初值控制小車的速度.電機(jī)部分，在這里采用的是四相八拍反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī),實(shí)現(xiàn)上只要按一定的時(shí)鐘周期(不小于1.25ms),往四個(gè)控制端循環(huán)輸出一組固定的控制字即可,因左右論輪的安裝是反

14、向的,要前進(jìn)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)必須是反向的,這里的方向可以由通電順序來(lái)改變，如左轉(zhuǎn),左輪停止右輪轉(zhuǎn)動(dòng)就可以了;反之,右轉(zhuǎn)時(shí),右輪停止左輪轉(zhuǎn)動(dòng)便是, 要使步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，只要輸出其他的固定的控制字即可.步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行還要一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,這里采用ULN2803驅(qū)動(dòng)芯片.最后,由于系統(tǒng)各部分的驅(qū)動(dòng)電壓，電流的不同,在電源的設(shè)計(jì)上,用7805進(jìn)行轉(zhuǎn)換,滿足各個(gè)模塊的需要.在軟件設(shè)計(jì)方面,則分為三個(gè)模塊,即數(shù)據(jù)采集模塊,信號(hào)處理模塊,控制器控制電機(jī)模塊.此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,采用傳統(tǒng)的單片機(jī)匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程,通過(guò)編譯成機(jī)器語(yǔ)言,再由通信軟件將機(jī)器碼文件送入單片機(jī)聯(lián)機(jī)經(jīng)KEIL C51仿真調(diào)試.多次驗(yàn)證結(jié)果的正

15、確性。2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及框圖本系統(tǒng)的功能是機(jī)器小車沿地面黑白軌道完成自動(dòng)尋跡，即實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)彎，右轉(zhuǎn)彎，前進(jìn)，停止，后退的功能。工作過(guò)程是：二個(gè)紅外光電傳感器探測(cè)地面情況，由于軌跡為黑色的，不產(chǎn)生反射，其感應(yīng)信號(hào)表現(xiàn)為低電平，通過(guò)比較運(yùn)放后以高電平的形式輸出到控制芯片，相反則為低電平，通過(guò)比較運(yùn)放將感應(yīng)信號(hào)放大輸出，光電檢測(cè)放大電路將其狀態(tài)送入控制器AT89C52，對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的判別，并用匯編語(yǔ)言編寫程序控制光電傳感器的檢測(cè)間隔，以及小車運(yùn)動(dòng)的速度，用驅(qū)動(dòng)芯片ULN2803驅(qū)動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的方向與檢測(cè)信號(hào)有關(guān)，控制器根據(jù)步進(jìn)電機(jī)類別輸出相應(yīng)的控制字，讓小車實(shí)現(xiàn)角位移

16、。紅外傳感器光電檢測(cè)放大電路紅外傳感器光電檢測(cè)放大電路步進(jìn)電機(jī)（左輪）AT89C51 AT89C51步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路5v 12v 步進(jìn)電機(jī)（右輪）其系統(tǒng)框圖如圖2.1所示：圖2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框2.2 單片機(jī)2.2.1概念所謂單片機(jī)，即把組成微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)功能部件，如中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、輸入/輸出接口電路、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及串行通信接口等集成在一塊芯片中，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī) 2。因此單片機(jī)早期的含義為單片微型計(jì)算機(jī)（single chip microcomputer），直接譯為單片機(jī)，并一直沿用至今。2.2.2單片機(jī)硬件單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特征是將組成計(jì)算機(jī)的基本部

17、件集成在一塊晶體芯片上，構(gòu)成一臺(tái)功能獨(dú)特的、完整的單片微型計(jì)算機(jī) 3。圖2.2為單片機(jī)的典型結(jié)構(gòu)框圖。圖2.2 單片機(jī)的典型結(jié)構(gòu)框圖下面簡(jiǎn)要介紹各組成部分。（1）中央處理器單片機(jī)中的中央處理器CPU和通用微處理器基本相同，由運(yùn)算器和控制器組成，另外增設(shè)了“面向控制”的處理功能，如位處理、查表、多種跳轉(zhuǎn)、乘除法運(yùn)算、狀態(tài)檢測(cè)、中斷處理等，增強(qiáng)了實(shí)時(shí)性。（2）存儲(chǔ)器單片機(jī)的存儲(chǔ)空間有兩種基本結(jié)構(gòu)。一種是普林斯頓結(jié)構(gòu)（Princeton），將程序和數(shù)據(jù)合用一個(gè)存儲(chǔ)器空間，即ROM和RAM的地址同在一個(gè)空間里分配不同的地址。CPU訪問(wèn)存儲(chǔ)器時(shí)，一個(gè)地址對(duì)應(yīng)惟一的一個(gè)存儲(chǔ)單元，可以是ROM，也可以是RA

18、M，用同類的訪問(wèn)指令。另一種是將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開(kāi)，分別尋址的結(jié)構(gòu)，稱為哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)。CPU用不同的指令訪問(wèn)不同的存儲(chǔ)器空間。由于單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用中“面向控制”的特點(diǎn)，一般需要較大的程序存儲(chǔ)器。目前，包括MCS-51和80C51系列的單片機(jī)均采用程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開(kāi)的哈佛結(jié)構(gòu)。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）在單片機(jī)中，用隨機(jī)存取的存儲(chǔ)器（RAM）來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，暫存運(yùn)行期間的數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、緩沖和標(biāo)志位等，所以稱之為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。一般在單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置一定容量（64KB256KB）的RAM，并以高速RAM的形式集成在單片機(jī)內(nèi)，以加快單片機(jī)的運(yùn)行速度。同時(shí)，單片機(jī)內(nèi)還把專用的寄

19、存器和通用的寄存器放在同一片內(nèi)RAM統(tǒng)一編址，以利于運(yùn)行速度的提高。對(duì)于某些應(yīng)用系統(tǒng)，還可以外部擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 程序存儲(chǔ)器（ROM）單片機(jī)的應(yīng)用中常常將開(kāi)發(fā)調(diào)試成功后的應(yīng)用程序存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器中，因?yàn)椴辉俑淖?，所以這種存儲(chǔ)器都采用只讀存儲(chǔ)器ROM的形式。（3）并行I/O口單片機(jī)為了突出控制的功能，提供了數(shù)量多、功能強(qiáng)、使用靈活的并行I/O口。使用上不僅可靈活地選擇輸入或輸出，還可作為系統(tǒng)總線或控制信號(hào)線，從而為擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器和I/O接口提供了方便。（4）串行I/O口高速的8位單片機(jī)都可提供全雙工串行I/O口，因而能和某些終端設(shè)備進(jìn)行串行通信，或者和一些特殊功能的器件相連接。（5）定時(shí)器/計(jì)數(shù)

20、器在實(shí)際的應(yīng)用中，單片機(jī)往往需要精確地定時(shí)，或者需對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，因而在單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置了定時(shí)器/計(jì)數(shù)器電路，通過(guò)中斷，實(shí)現(xiàn)定時(shí)/計(jì)數(shù)的自動(dòng)處理2.3 MCS-51單片機(jī)單片機(jī)品種繁多，就應(yīng)用情況看，應(yīng)用最廣者當(dāng)屬Intel公司的MCS-51系列8位機(jī)。在Philips等公司推出新一代80C51系列單片機(jī)后，各種型號(hào)的80C51層出不窮。MCS-51系列單片機(jī)是Intel公司在總結(jié)MCS-48系列單片機(jī)的基礎(chǔ)上于20世紀(jì)80年代初推出的高檔8位單片機(jī)。MCS-51系列的制成及發(fā)展與HMOS工藝的發(fā)展密切相關(guān) 4，HMOS是高性能的NMOS工藝。而CMOS與HMOS工藝的結(jié)合則產(chǎn)生了C-HMO

21、S工藝的產(chǎn)品，例如80C51、80C31等。這類產(chǎn)品既保持了HMOS高速和高封裝密度的特點(diǎn)，又具有CMOS低功耗的優(yōu)點(diǎn)。C-HMOS工藝的單片機(jī)具有掉電保護(hù)和凍結(jié)運(yùn)行兩種獨(dú)特的處理方式。2.3.1引腳功能如圖2.3 5vcc：接正極電源+5vGND：接地RST：復(fù)位信號(hào)輸入引腳XTAL1，XTAL2：接外部晶振引腳，外部時(shí)鐘電路如圖1-6P0，P1，P2，P3：不擴(kuò)展功能作雙向I/O口用，訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，P2，P0分別做地址總線高低8位地址其復(fù)位電路如圖2.4圖2.4 復(fù)位電路說(shuō)明：復(fù)位電路的原理是在通電瞬間，由于RC的充電過(guò)程，在RST端出現(xiàn)一定的脈沖寬度，只要該脈沖能保持10ms以上，就

22、能使單片機(jī)可靠的復(fù)位 6。圖2.3 MCS-51單片機(jī)引腳時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)：圖2.5為石英晶體的符號(hào)、等效電路和電抗特性。圖2.5 石英晶體的符號(hào)、等效電路和電抗特性（1）L-C-R支路串聯(lián)諧振（2）當(dāng)f>fs時(shí)，L-C-R支路呈感性，與Co產(chǎn)生并聯(lián)諧振。當(dāng)頻率在fs與fp之間，石英晶體呈感性，可將它與兩個(gè)C構(gòu)成電容三點(diǎn)式正弦波振蕩電路，形成并聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路。表1 用于高頻振蕩器選項(xiàng)時(shí)推薦使用的振蕩器電容值 VDD=2.7_4.5V VDD=4.5_6.0V頻率 下限 理想值 上限下限 理想值上限4MHz 15pF33pF33pF 15pF33pF 68pF8MHz15pF15

23、pF 33pF 15pF33pF47pF16MHz 15pF 15pF 33pF20MHz 15pF 15pF 33pF所以MCS-51單片機(jī)的時(shí)鐘鐘電路如圖2.6圖2.6 外部時(shí)鐘電路2.3.2 內(nèi)存空間下面是芯片的內(nèi)存空間 7，如圖2.7所示2.4 集成運(yùn)放簡(jiǎn)介目前廣泛應(yīng)用的電壓型集成運(yùn)算放大器是一種高放大倍數(shù)的直接耦合放大器。在該集成電路的輸入與輸出之間接入不同的反饋網(wǎng)絡(luò),可實(shí)現(xiàn)不同用途的電路,例如利用集成運(yùn)算放大器可非常方便的完成信號(hào)放大、信號(hào)運(yùn)算（加、減、乘、除、對(duì)數(shù)、反對(duì)數(shù)、平方、開(kāi)方等）、信號(hào)的處理（濾波、調(diào)制）以及波形的產(chǎn)生和變換。集成運(yùn)算放大器的種類非常多,可適用于不同的場(chǎng)合

24、。圖2.7 內(nèi)存空間分配 圖2.8 LM324的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及封裝2.4.1 集成運(yùn)算放大器的分類按照集成運(yùn)算放大器參數(shù)來(lái)分,集成運(yùn)算放大器可分為:通用型運(yùn)算放大器,高阻型運(yùn)算放大器,低溫漂型運(yùn)算放大器,高速型運(yùn)算放大器,低功耗型運(yùn)算放大器,高壓大功率型運(yùn)算放大器六大類。下面介紹一下通用運(yùn)算放大器的：通用型運(yùn)算放大器以通用為目的而設(shè)計(jì)的。這類器件的主要特點(diǎn)是價(jià)格低廉、產(chǎn)品量大面廣,其性能指標(biāo)能適合于一般性使用。例mA741（單運(yùn)放）、LM358（雙運(yùn)放）、LM324（四運(yùn)放）及以場(chǎng)效應(yīng)管為輸入級(jí)的LF356都屬于此種。它們是目前應(yīng)用最為廣泛的集成運(yùn)算放大器。在沒(méi)有特殊要求的場(chǎng)合,盡量選用通用型集成

25、運(yùn)放,這樣即可降低成本,又容易保證貨源。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)中使用多個(gè)運(yùn)放時(shí),盡可能選用多運(yùn)放集成電路,例如LM324、LF347等都是將四個(gè)運(yùn)放封裝在一起的集成電路。2.4.2 集成運(yùn)放結(jié)構(gòu)功能電路分析 8：1.防止通過(guò)電源內(nèi)阻造成高頻振蕩的措施是在集成運(yùn)放的負(fù)供電電源的輸入端對(duì)地加一高頻濾波電容（0.01uF-0.1uF）。2.輸出保護(hù)。當(dāng)集成運(yùn)放過(guò)載或輸出端短路時(shí),若沒(méi)有保護(hù)電路,該運(yùn)放就會(huì)損壞。當(dāng)輸出保護(hù)時(shí),由電阻R起限流保護(hù)作用。3.調(diào)零。由于集成運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流的影響,當(dāng)運(yùn)算放大器組成的線性電路輸入信號(hào)為零時(shí),輸出往往不等于零。為了提高電路的運(yùn)算精度,要求對(duì)失調(diào)電壓和失調(diào)電流

26、造成的誤差進(jìn)行補(bǔ)償,這就是運(yùn)算放大器的調(diào)零。即圖中的電位器就起調(diào)節(jié)電壓的作用。2.5 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路2.5.1概述步進(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 9。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)電機(jī)并不能像普通的直流電機(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

27、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(guó)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。 2.5.2 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理比較簡(jiǎn)單。下面先敘述三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理。1、結(jié)構(gòu)： 10電機(jī)轉(zhuǎn)子均勻

28、分布著很多小齒，定子齒有三個(gè)勵(lì)磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯(cuò)開(kāi)。0、1/3、2/3,（相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以表示），即A與齒1相對(duì)齊，B與齒2向右錯(cuò)開(kāi)1/3，C與齒3向右錯(cuò)開(kāi)2/3，A'與齒5相對(duì)齊，（A'就是A，齒5就是齒1）下面是定轉(zhuǎn)子的展開(kāi)圖如圖2.9：圖2.9 電機(jī)定轉(zhuǎn)子的展開(kāi)圖2、旋轉(zhuǎn)：如A相通電，B，C相不通電時(shí)，由于磁場(chǎng)作用，齒1與A對(duì)齊，（轉(zhuǎn)子不受任何力以下均同）。如B相通電，A，C相不通電時(shí)，齒2應(yīng)與B對(duì)齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子向右移過(guò)1/3，此時(shí)齒3與C偏移為1/3，齒4與A偏移（-1/3）=2/3。如C相通電，A，B相不通電，齒3應(yīng)與C對(duì)齊，此時(shí)轉(zhuǎn)

29、子又向右移過(guò)1/3，此時(shí)齒4與A偏移為1/3對(duì)齊。如A相通電，B，C相不通電，齒4與A對(duì)齊，轉(zhuǎn)子又向右移過(guò)1/3這樣經(jīng)過(guò)A、B、C、A分別通電狀態(tài)，齒4（即齒1前一齒）移到A相，電機(jī)轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距，如果不斷地按A，B，C，A通電，電機(jī)就每步（每脈沖）1/3,向右旋轉(zhuǎn)。如按A，C，B，A通電，電機(jī)就反轉(zhuǎn)。由此可見(jiàn)：電機(jī)的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。而方向由導(dǎo)電順序決定。不過(guò)，出于對(duì)力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面考慮。往往采用A-AB-B-BCC-CA-A這種導(dǎo)電狀態(tài)，這樣將原來(lái)每步1/3改變?yōu)?/6。甚至于通過(guò)二相電流不同的組合，使其1/3變?yōu)?/12，1/24，

30、這就是電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的基本理論依據(jù)。不難推出：電機(jī)定子上有m相勵(lì)磁繞阻，其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移1/m,2/m(m-1)/m,1。并且導(dǎo)電按一定的相序電機(jī)就能正反轉(zhuǎn)被控制這是步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的物理?xiàng)l件。只要符合這一條件我們理論上可以制造任何相的步進(jìn)電機(jī)，出于成本等多方面考慮，市場(chǎng)上一般以二、三、四、五相為多。3、步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語(yǔ)相數(shù)：產(chǎn)生不同對(duì)極N、S磁場(chǎng)的激磁線圈對(duì)數(shù)。常用m表示。拍數(shù)：完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運(yùn)行方式，即A-AB-B-BC-C-CD-D-

31、DA-A步距角：對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角位移用表示。=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù)J*運(yùn)行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機(jī)為例。四拍運(yùn)行時(shí)步距角為=360度/（50*4）=1.8度（俗稱整步），八拍運(yùn)行時(shí)步距角為=360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）。定位轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在不通電狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場(chǎng)齒形的諧波以及機(jī)械誤差造成）。靜轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在額定靜態(tài)電作用下，電機(jī)不作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機(jī)體積（幾何尺寸）的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)電源等無(wú)關(guān)。雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過(guò)份采用減小氣隙，增加激磁安匝來(lái)提高靜力

32、矩是不可取的，這樣會(huì)造成電機(jī)的發(fā)熱及機(jī)械噪音。電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制：它與通電順序有關(guān)，如當(dāng)電機(jī)繞組通電時(shí)序?yàn)锳B-BC-CD-DA時(shí)為正轉(zhuǎn)，通電時(shí)序?yàn)镈A-CD-BC-AB時(shí)為反轉(zhuǎn)。2.5.3 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)組成使用控制步進(jìn)電機(jī)必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng) 11，其方框圖如圖2.10所示。1、脈沖信號(hào)的產(chǎn)生。脈沖信號(hào)一般由單片機(jī)或CPU產(chǎn)生，一般脈沖信號(hào)的占空比為0.3-0.4左右，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，占空比則越大。2、信號(hào)分配步進(jìn)電機(jī)以二、四相電機(jī)為主，二相電機(jī)工作方式有二相四拍和二相八拍二種，具體分配如下：二相四拍為,步距角為1.8度；二相八拍為,步距角為0.9度。四相電機(jī)工作方式也有二種，

33、四相四拍為AB-BC-CD-DA-AB,步距角為1.8度；四相八拍為AB-B-BC-C-CD-D-AB,(步距角為0.9度）。3、功率放大功率放大是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最為重要的部分。步進(jìn)電機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩取決于它的動(dòng)態(tài)平均電流而非靜態(tài)電流（而樣本上的電流均為靜態(tài)電流）。平均電流越大電機(jī)力矩越大，要達(dá)到平均電流大這就需要驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)盡量克服電機(jī)的反電勢(shì)。因而不同的場(chǎng)合采取不同的的驅(qū)動(dòng)方式，到目前為止，驅(qū)動(dòng)方式一般有以下幾種：恒壓、恒壓串電阻、高低壓驅(qū)動(dòng)、恒流、細(xì)分?jǐn)?shù)等。4、細(xì)分驅(qū)動(dòng)器在步進(jìn)電機(jī)步距角不能滿足使用的條件下，可采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的原理是通過(guò)改變相鄰（A，B）電流的大小，以

34、改變合成磁場(chǎng)的夾角來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的。圖2.10 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖2.5.4 步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)便確定下來(lái)了。1、步距角的選擇電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場(chǎng)上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機(jī)）、0.9度/1.8度（二、四相電機(jī)）、1.5度/3度（三相電機(jī)）等。2、靜力矩的選擇步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工

35、作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動(dòng)時(shí)（一般由低速）時(shí)二種負(fù)載均要考慮，加速起動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)度便能確定下來(lái)（幾何尺寸）。3、電流的選擇靜力矩一樣的電機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機(jī)的電流（參考驅(qū)動(dòng)電源、及驅(qū)動(dòng)電壓）綜上所述選擇電機(jī)一般應(yīng)遵循以下步驟，如圖2.11所示。圖2.12中是本控制系統(tǒng)的電源電路，因電路中各個(gè)模塊的要求的電壓會(huì)有所不同，其工作原理是從變壓器輸出的直流電壓經(jīng)整流濾波

36、后，輸入到三端集成穩(wěn)壓塊的輸入端和接地端，即可從穩(wěn)壓塊的輸出端得到穩(wěn)定的直流電壓輸出。常見(jiàn)的三端固定輸出穩(wěn)壓塊有正電壓輸出的78系列和負(fù)電壓輸出的79系列，本電路采用三端集成穩(wěn)壓器7805，其封裝形式有TO-3或TO-39，他們是以第三腳作為公共端，而TO-220或TO-92的封裝是以第二腳作為公共端的。7805的最大輸出電流為500mA，最大輸入電壓為35V，當(dāng)輸出電壓大于6V時(shí)，應(yīng)在輸入和輸出的端接一保護(hù)二極管，可防止輸入電壓突然降低，輸出電容對(duì)輸出端放電引起穩(wěn)壓塊的損壞。2.6 電源電路如圖2.12所示。2.7 原理圖與電路板的制作Protel 99 是Protel Technology

37、 公司1999年4月推出的全新的EDA軟件，他不僅以往版本的升級(jí)，更主要的是它融合了目前先進(jìn)的新技術(shù)和新成果而使其功能和品質(zhì)有了質(zhì)的飛越，它是一個(gè)全面，集成，全32位的電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它提供了在電路設(shè)計(jì)時(shí)從概念到成品過(guò)程中所需要的一切輸入原理圖設(shè)計(jì)，建立可編程邏輯器件，直接進(jìn)行電路混合信號(hào)仿真，進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)和布線并保持電氣連接和布線規(guī)則，檢查信號(hào)完整性，生成一套加工文件。圖2.11 電機(jī)選擇流程圖2.12 系統(tǒng)中的電源電路2.7.1 原理圖的制作1.環(huán)境參數(shù)的設(shè)置圖紙的方向設(shè)為橫向，大小用A4紙，其他的為缺省值。2.元器件的載入和編輯相關(guān)元件庫(kù)加入元件管理器，并找出相應(yīng)的元件放入原理圖編輯區(qū)，

38、按照設(shè)計(jì)要求修改元件屬性，確定元件封裝形式。當(dāng)元件庫(kù)沒(méi)有所需的元件的時(shí)候，進(jìn)入SCH.LIB庫(kù)編輯器，把自己建立的元件庫(kù)加入元件庫(kù)管理與其他系統(tǒng)庫(kù)的使用方法一致。3.原理圖元件的布線打開(kāi)原理圖繪圖工具連接元件，其中包括導(dǎo)線的繪制；節(jié)點(diǎn)，電源和接地符號(hào)的放置；I/O端口，總線和網(wǎng)絡(luò)的制作。4.電路原理圖設(shè)計(jì)的檢查 12電氣設(shè)計(jì)ERC規(guī)則檢查可以檢查到電路中連接中的各種錯(cuò)誤或者警告，根據(jù)其報(bào)告作出相應(yīng)的檢測(cè)直至沒(méi)有錯(cuò)誤為止；之后可以對(duì)元件的編號(hào)重新分配，使其更有順序和規(guī)律性。5.報(bào)表生成及原理圖的輸出網(wǎng)絡(luò)表是電路自動(dòng)布線的靈魂，也是原理圖設(shè)計(jì)軟件SCH和印制電路板設(shè)計(jì)軟件PCB之間的接口，它可以直

39、接從電路圖轉(zhuǎn)化而得，也可以從已布線的電路中獲得。除此之外，還可以生成元件列表等其他報(bào)表，以便檢查和核對(duì)，同時(shí)還可以直接進(jìn)行修改和更新。最后建立項(xiàng)目元件庫(kù)文件，方便以后的調(diào)用。最終獲得的原理圖如圖2.13（詳見(jiàn)附錄）圖2.13 整個(gè)系統(tǒng)的整體原理圖2.7.2 電路板的制作電路板也就是印制電路板。簡(jiǎn)單的講，就是用來(lái)連接各種元件的具有電氣特性的一塊板子。它有單層板，雙層板和多層板之分，當(dāng)然印制電路板還包括不同板層上的元件，導(dǎo)線，焊盤和導(dǎo)孔 13。1.電路板設(shè)計(jì)環(huán)境管理與電路板規(guī)劃進(jìn)入編輯區(qū)，首先設(shè)置其板層數(shù)，原點(diǎn)，確定禁止布線區(qū)。2.元件封裝庫(kù)的引入和網(wǎng)絡(luò)表的加載將原理圖中元件用到的元件封裝庫(kù)加到管

40、理庫(kù)中，在PCB.LIB中按要求制作自定義封裝庫(kù)并載入。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)表文件載入網(wǎng)絡(luò)表，或者利用同步器直接傳送原理圖信息。在載入的過(guò)程中對(duì)生成的網(wǎng)絡(luò)宏錯(cuò)誤進(jìn)行排除，直到?jīng)]有錯(cuò)誤為止。3.元件布局與自動(dòng)布線自動(dòng)布局確定了元件的分布情況，之后便是自動(dòng)布線了，往往需要做一定的手工修改。4.電路板編輯電路板自動(dòng)布線后，其布通率不大可能做到100%的滿意，需要一些必要的手工編輯。如：放置導(dǎo)線：對(duì)不滿意的導(dǎo)線可以拆除和重新連接。交叉檢索：用于在PCB，原理圖，電子表格以及其他的報(bào)表之間進(jìn)行信息查詢，對(duì)照。導(dǎo)線的加寬：主要用于電源線和接地，便于電流的通行。方法是雙擊導(dǎo)線，修改其寬度和范圍。補(bǔ)淚滴：是在導(dǎo)線進(jìn)入焊盤

41、或?qū)Э讜r(shí)，讓其線徑逐漸成淚滴狀，可以加緊機(jī)械強(qiáng)度，避免斷裂。包線：將選取的導(dǎo)線和焊盤用一條導(dǎo)線將其圍起來(lái)，并經(jīng)常將圍繞的導(dǎo)線接地，以防止干擾。敷銅：主要用于連接電源網(wǎng)絡(luò)和接地網(wǎng)絡(luò)。5.報(bào)表的生成與電路板輸出報(bào)表的輸出便于了解電路板的信息，如：元件報(bào)表，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，信號(hào)完整性分析等報(bào)表。建立PCB項(xiàng)目元件庫(kù)，以便后來(lái)的使用；電路板的輸出可分層打印，可組合打印。其生成的電路板如圖2.14圖2.14 系統(tǒng)電路板3.軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)是由硬件和軟件共同完成一定任務(wù)的，只有兩者緊密的結(jié)合協(xié)調(diào)一致才能組成高性能的應(yīng)用系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要相互適應(yīng)，相互配合，達(dá)到最高性價(jià)比。3.1 軟件設(shè)計(jì)思想整個(gè)軟件部分

42、，可以分成三個(gè)模塊，即主程序初始化模塊，傳感器信號(hào)檢測(cè)模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。對(duì)于信號(hào)的探測(cè)和控制字的輸出，使用兩個(gè)定時(shí)器中斷，T0作為信號(hào)探測(cè)間隔時(shí)間控制，本系統(tǒng)將時(shí)間設(shè)為500ms左右，而控制字的輸出間隔設(shè)為2ms。3.1.1 定時(shí)器中斷定時(shí)/計(jì)數(shù)器是一種可編程器件，在工作前必須將控制字寫入工作方式寄存器和控制寄存器，即定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初始化 14。1. 工作方式寄存器TMOD如表3.1所示。（1）M1，M0：工作方式控制位，可構(gòu)成如下的4種方式如表3.2（2）C/T¯：功能選擇位。C/T¯=0定時(shí)器方式，C/T¯=1計(jì)數(shù)器方式。（3）GATE：選通控制位。當(dāng)GAT

43、E=0時(shí)，只用軟件對(duì)TRO（或TR1）置1即可定時(shí)器工作；當(dāng)GATE=1時(shí)，只有在INTO（或INT1）引腳為1時(shí)，且用軟件對(duì)TRO（或TR1）置1才能啟動(dòng)定時(shí)器工作。根據(jù)功能要求，兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器都作定時(shí)器使用，且工作方式都為方式1。其控制字為：#00010001B定時(shí)計(jì)數(shù)器的初值：X=M-計(jì)數(shù)值本系統(tǒng)中：晶振的頻率選用的是6MHZ，故其機(jī)器周期為12/6*106=2us定時(shí)器T0的計(jì)數(shù)值為500多ms，但16的最長(zhǎng)計(jì)時(shí)值為：2us*216=131ms，故需四個(gè)這樣的中斷才采樣傳感器信號(hào)一次。4*131ms=524ms對(duì)于定時(shí)器T1定時(shí)為2ms，所以計(jì)數(shù)初值=216-2000/2us=0FC

44、18H表3.1 工作方式寄存器D7D6D5D4D3D2D1D0GATEC/T¯M1M0GATEC/T¯M1M0定時(shí)器1定時(shí)器0表3.2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式M1 M0工作方式功能描述0 00 11 01 1工作方式0工作方式1工作方式2工作方式313位計(jì)數(shù)器16位計(jì)數(shù)器自動(dòng)再裝入8位計(jì)數(shù)器定時(shí)器0：分成兩個(gè)8位的計(jì)數(shù)器定時(shí)器1：停止計(jì)數(shù)2. 控制寄存器TCON如表3.3所示。表3.3 控制寄存器地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H符號(hào)TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0功能T1溢出標(biāo)志T1運(yùn)行控制位T0溢出標(biāo)志T0運(yùn)行控制位INT1中斷請(qǐng)求標(biāo)志I

45、NT1觸發(fā)選擇位INT0請(qǐng)求標(biāo)志INT0觸發(fā)選擇位故在本系統(tǒng)中，需要運(yùn)行T0，T1，設(shè)置TR0,TR1的值為1。3.中斷禁止和開(kāi)放控制如表3.4所示。表3.4 中斷控制地址AFHACHABHAAHA9HA8H符號(hào)EAESET1EX1ET0EXO功能CPU中斷總允許位串行口中斷允許T1中斷允許位外部中斷1允許位T0中斷允許位外部中斷0允許位在本系統(tǒng)中，首先要開(kāi)放總中斷，之后還要開(kāi)放T0，T1中斷，故其控制字為：10001010B，對(duì)于多級(jí)中斷要確定其優(yōu)先級(jí)，這里是有傳感器的檢測(cè)信號(hào)來(lái)確定驅(qū)動(dòng)信號(hào)的，因此設(shè)T0的優(yōu)先級(jí)較高，即將優(yōu)先級(jí)寄存器IP中的PT0置1。3.1.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電機(jī)采用的是四

46、相八拍的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，單電源的通電方式，八拍的其運(yùn)轉(zhuǎn)更為精細(xì)，步進(jìn)角為0.9度，通電方式是A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A，設(shè)D為高位，通電的相為1，則控制字為：0001-0011-0010-0110-0100-1100-1000-1001-0001，但在電路中電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，有將功能放大的作用外，實(shí)質(zhì)上還是個(gè)反相器，即輸出為：1110-1100-1101-1001-1011-0011-0111-0110-1110，用十六進(jìn)制表示為：0EH，0CH，0DH，09H，0BH，03H，07H，06H，0EH。因?yàn)樽笥逸喪欠聪虻?，在?duì)左右輪的控制上，輸出也應(yīng)該是反向的。分別設(shè)R0，R1為正反

47、方向的指針。表3.5 電機(jī)的控制字示意表00H01H02H03H04H05H06H07H0EH0CH0DH09H0BH03H07H06HR0R1開(kāi)始定義程序起始地址T0，T1中斷初始化各寄存器的功能初始化（R6=04H,R4=01H,R5=01H）中斷等待結(jié)束圖3.1 主程序流程圖YYYA壓入堆棧T0初值設(shè)置開(kāi)始A值屏蔽高六位 R6-1=0？A=00H？R4=01H，R5=01HA=01H？R4=01H，R5=00HA=10H？R4=00H，R5=01HR6<-04H中斷返回R4=00H，R5=00H，NYNN圖3.2定時(shí)器T0中斷流程圖YYNA->R2,DECR1 R0中斷返回P

48、2口輸出左右輪的控制字R3，R2合成控制左右輪R3高低四位交換屏蔽R2，R3高四位R0=0FFH（-1）?YA->R2,INC R0R0=08H?R4=01H？R0<-00H,R0->A,A+R0->AT1中斷初始化開(kāi)始R5=01H？R1<-08H,R0->A,A+R1->ANNNY圖3.3 定時(shí)器T1中斷流程圖3.2 源程序 ;Robot.asm(基本部分)R2，R3保存左、右電機(jī)前一狀態(tài)，R4，R5分別控制左、右轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)方式，R6;為計(jì)數(shù);器 P1.0,P1.1為傳感器輸入，P2口為驅(qū)動(dòng)輸出;- ORG 00H LJMP BEGAN ORG 0BH

49、 LJMP T0_INT ORG 1BH LJMP T1_INTBEGAN: MOV SP, #40H MOV TMOD, #00010001B ;T0,T1均工作于方式1 MOV IE, #10001010B ;開(kāi)中斷以及允許T0，T1中斷 SETB PT0 ;T0有高優(yōu)先權(quán)，T1用于2ms定時(shí) MOV TL0, #00H MOV TH0, #00H ;T0最長(zhǎng)計(jì)時(shí)2us*65536=131ms SETB TR0 MOV TL1, #18H ;T1計(jì)數(shù)初值=216-2000us/2us=FC18H MOV TH1, #0FCH SETB TR1 MOV A, #11111111B ;設(shè)置P1.0,P1.1 為光電傳感器輸入 MOV P1, AMOV R6, #04H ; 次T0中斷才檢測(cè)一次傳感器狀態(tài)；即（4131=524ms）MOV R4, #01HMOV R5, #01H ;默認(rèn)前進(jìn)MOV R2, #0EHMOV R3, #0EH ;