《基于單片機的步進電機正反轉控制系統(tǒng)設計》12000字（論文）

基于單片機的步進電機正反轉控制系統(tǒng)設計目錄TOC\o"1-3"\h\u5170摘要 1224581緒論 354371.1選題背景及意義 313601.2國內外研究狀況 4144471.3系統(tǒng)任務和內容 42硬件部分52.1PC上位機62.2電源模塊72.3LMO16L模塊82.4非易失存儲模塊102.5485通信112.6主控芯片11239323軟件部分 1265983.1系統(tǒng)的開發(fā)軟件 13282893.2主程序的設計 13285973.3AT89C52的非易失性存儲功能 17228793.4顯示設計LM016L 17210623.5上位機通信 194系統(tǒng)測試205總結21摘要電機被發(fā)明并出現(xiàn)在我們的生活中，當然我們的日常生活根本離不開各種各樣的電機控制系統(tǒng)，例如空調，電風扇等等，沒有這些東西我們的生活水平將大大下降。但是，只有這些日常生活用具能夠用到電機嗎？當然不是，在船舶、煤礦、石化、冶金、電力甚至是重型機械等絕大多數(shù)的工業(yè)領域，都會涉及到大量的電機，并且這些電機也是處于核心地位，必不可少一旦出現(xiàn)問題，將會導致無法完成作業(yè)，甚至導致整個運行系統(tǒng)的損壞崩潰。從這里不難看出，對于電機要實現(xiàn)控制是那么的重要，不過這么久以來，世界各地的學者也對電機的控制展開了很多，很深的研究，其中對于電動泵的研究，就是一個很有價值的課題。電動泵不僅可以用來控制液體，也可以用來控制氣體，運用的范圍極其廣泛，本課題，就是為了研究電動泵的工作控制原理，成立的這一項課題。電動泵，泵，顧名思義，是指可以去吸入或者排除流體的一種機械，流體又可以分為液態(tài)流體和氣態(tài)流體，能夠去把流體抽出，或者是壓入某一個指定的容器里面，抽出和壓入通常也是能把液體提起送入高處，或者是加速送入完成快速加油或者是緊急送氣送水等等任務，通常有水泵，氣泵，油泵等等。泵的輸送出液體或者氣體的量，是可以控制的，比如要給一個多大的油箱加油，然后在多久的時間內能夠將其加滿，這些要實現(xiàn)的功能，都需要電動泵的控制系統(tǒng)來進行實現(xiàn)，然而電動泵的本質是一個步進電機，怎樣的吸氣，壓氣，在步進電機的內部相當于是去控制電機的正轉，或者反轉。怎樣的量，多大的容器，需要多大的量，在步進電機里面等同于控制電機轉動的圈數(shù)，甚至可以通過計算來控制好每轉一圈所會輸入的量，嚴格的來根據(jù)指定容器所需要的容量，來得到需要電機轉動的圈數(shù)，然后控制電機的轉動圈數(shù)來完成精準的容量輸入。怎樣的速度，需要在多快的時間內完成指定量流體的輸入，例如緊急用水，需要多快，多久的時間內將指定量的傳輸任務完成，亦或者是緊急加油，在由于缺乏供油而造成的事故前，多少時間內將傳輸任務完成，這樣涉及到的就是電機的轉速問題，所以就還要在電機里面設置好電機的轉速調檔。那么，這次設計的主要內容根據(jù)以上的要求來得到的是：要選用AT89C52單片機用來作為整個控制系統(tǒng)的主芯片，來進行程序的編寫，并且選擇一個顯示屏，來明顯的檢測到電動泵的運行狀態(tài)，是正轉還是反轉，以怎樣的速度，去轉幾圈，都能夠在這樣的一個顯示屏上一目了然。然后設計一個上位機，在上位機上能夠讓操作者根據(jù)實際的情況來通過按鍵來實現(xiàn)對流量的輸入或者排出的控制，包括流量的速度控制，和整體的量的控制。最后再完成一個通信功能，并且最后把所有的模塊組裝起來，最后就可以完成一整個對于電動泵的控制系統(tǒng)。1緒論1.1選題背景及意義泵是可以用作為輸送液體亦或者是用來能夠讓液體的液體壓力增加的器械。電動泵也是屬于泵類的其中一種,是屬于電動機與機械泵的合體產(chǎn)品.液體在化工部門或者是在石油部門的生產(chǎn)中多半都是存在以原料、半成品或者是成品的形式。在后續(xù)的將半成品與原料加工成成品則需要使用到電動泵，而電動泵在這些過程中起到了非常重要的作用，可以用來輸送液體或者用來提供化學反應所需要的壓力流量，另外，電動泵不僅于此，在有些地方甚至需要電動泵來控制溫度。農業(yè)生產(chǎn)中的灌溉，很多也都是需要電動泵來實現(xiàn)。我國雖然發(fā)展的非常之快，但是農村依然也是占據(jù)非常大的比例，所以，一大部分的泵使用量都是被農村所占有。上面說過泵同樣在礦業(yè)或者是冶金工業(yè)中也是被使用的非常多的一種器械。例如礦井工程中的排水，冶煉，選礦等等的過程中也都需要泵來排水供應。而且在更多更加重要的場合也都會用到電動泵，甚至是在國防建設中也會大量的使用到泵，而且有些地方還會對泵有著極高的要求，就例如用于高壓，或者有放射性液體的地方，會要求泵不能有任何的泄露等等?？傊?，不管是工業(yè)還是日常的生活中到處都會需要用到電動泵，所以，泵會成為通用機械，是非常重要的一類產(chǎn)品，可以用來維持汽車發(fā)動機在燃油上所需要的油的壓力，甚至是航空火箭的渦噴發(fā)動機是否能夠持續(xù)噴油也需要電動泵，還有食品機械中也有需要給輸液增壓的地方，那么此處也同時需要用到電動泵。電動泵的本質不過就也就是對于其內部的步進電機的控制。如果我們用傳統(tǒng)的方式來控制電機的轉速，那么就需要安裝到測速裝置。其中就有三種測速裝置，有霍爾傳感器、光電式轉速表和磁阻式磁傳感器，這三種傳感器都有一個共同的缺點，就是會帶給電機讓電機的成本變高亦或是讓電機的體積變大。同時帶來的缺點還有就是會讓電機的效率降低或者式讓電樞電流增大，這些缺陷都會很容易因為一點點的小誤差而造成，進而會引起電機的發(fā)熱問題，那么發(fā)熱又會對電機的制造生產(chǎn)的工藝難度提高等等的一系列問題。那么最后對電動泵的原理和內部結構進行研究之后，只有對電動泵內部的步進電機的控制，區(qū)別于傳統(tǒng)的方式，讓此研究變得更加有意義。1.2國內外研究狀況近些年來，美國、日本。德國的很多公司都會在液壓系統(tǒng)中有著成熟的對于電動泵的產(chǎn)品的運用，都在電動泵的應用研究領取有了較大的進步。美國Vickers公司最近就新研發(fā)了一種新型的電動泵產(chǎn)品，將交流異步電機作為電機并且用封閉的組合讓液壓泵和電機進行了優(yōu)化和一體化的設計，并且還能以液壓泵作為指定的變量泵或者定量泵然后用油冷的方式來對整個步進電機機體進行散熱處理，這樣的設計是非常實用的。通過上面所說的創(chuàng)新設計，讓電機的優(yōu)化不僅能夠讓電機工作變得更加的可靠，還能縮小整個系統(tǒng)的體積，這些在傳統(tǒng)的電機上就做到了非常大的改進。整個電動泵的外部和內部均使用O形橡膠密封圈進行嚴格密封。讓電動泵整個都處于密封的狀態(tài)，并且能夠用到油的地方比如電機的軸承潤滑油全都用的是液壓油，那么這么多的改進帶來的好處是讓電機運行的噪音降低了10分貝以上。對于電動泵的這樣的改進讓電動泵都具有了很優(yōu)異的變化，比如工作噪音低、體積小、并且將工作介質用來作為對電機的散熱冷卻處理相當于優(yōu)化了散熱系統(tǒng)、還有對泵和電機控制器的一體化的設計還有最后讓電機轉速的控制精準度變高，穩(wěn)定性變好的原因是對電機轉速處以閉環(huán)式的控制。此外，在捷克共和國和法國等國家/地區(qū)，小型渦輪噴氣發(fā)動機可用于燃料控制系統(tǒng)。用以電動泵的技術來實現(xiàn)，并且里面的數(shù)字控制器來控制電機的專屬，直流無刷電機來帶動油泵，來實現(xiàn)他們設計的功能，并且能夠讓壓力和燃油的流量供給都能達到對于發(fā)動機性能的指標。我國相對于西方國家和美國對于電動泵的研究晚了一點，所以在技術的儲備、創(chuàng)新的機制和設計的開發(fā)理念等方面都有著一定的差距。我國對于電動泵的研究開發(fā)主要都有下面的一些特點：第一點是應用范圍窄，并且電機的驅動功率相對較??；第二點是一般會采用直流有刷的電機，那么有刷電機有一個非常顯著的缺點，那就是在運行時的電刷會在電刷換向或者電樞的磨損式產(chǎn)生火花，這樣會讓電機容易發(fā)生故障；第三點是電機的轉速不能夠進行閉環(huán)的控制或是根據(jù)實際需求來調整轉速，因為轉速一般都是難以調整的。我國的華中科技大學、上海交大、西北工業(yè)大學、北京航空航天大學等高校以及航空三院這樣的一些工業(yè)部門都展開了不同程度的對于電動泵應用的研究工作。并且對部分產(chǎn)品的隨機抽取展開驗證，運行穩(wěn)定性和系統(tǒng)的控制精度都得到了認可。1.3系統(tǒng)任務和內容本系統(tǒng)利用C#作為設計語言，實現(xiàn)對步進電機的正反轉控制；控制電動泵（注射器）的抽氣、壓氣和停機；利用485接口實現(xiàn)網(wǎng)絡通信，采用MODBUSRTU協(xié)議實現(xiàn)對電動泵（注射器）的抽氣、壓氣、停機、工作狀態(tài)和泵活塞位置的測控；還應能利用通用地址實對電動泵的設備地址、抽氣、壓氣、停機、工作狀態(tài)和泵活塞位置的操作。下位機利用單片機作為主控芯片，實現(xiàn)對步進電機的正反轉控制；具有停機、推（打氣）、拉（抽氣）控制按鈕，控制電動泵（注射器）的抽氣、壓氣和停機；同時應能對關鍵信息的非易失性保存。2硬件系統(tǒng)設計與實現(xiàn)對于電動泵的控制系統(tǒng)，相當于要實現(xiàn)對于控制步進電機，需要實現(xiàn)電動泵的抽氣、壓氣、停機，相當于控制步進電機的正轉、反轉和停機。設計一個控制系統(tǒng)，控制器則是最重要的一環(huán)，用PC上位器來輸入狀態(tài)，通過單片機來實現(xiàn)對電動泵的控制，然后選用一個LM016L液晶顯示器，來顯示電動泵的運行狀態(tài)從而達到檢測工作狀態(tài)的目的，同時能夠對系統(tǒng)的主要參數(shù)進行非已失性保存。通過單片機收到PC上位器的指令來發(fā)出信號給驅動電路從而實現(xiàn)對電動泵的控制。系統(tǒng)圖如圖所示。2.0系統(tǒng)結構框圖2.1PC上位器利用PC上位機這個模塊來實現(xiàn)對整個電動泵控制系統(tǒng)的控制。運用仿真中的的COMPIM模塊完成和PC上位機的通信，PC上位通過串口來發(fā)出控制指令給到控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對步進電機的控制。有著現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信技術的迅速發(fā)展以及電腦windows網(wǎng)絡的廣闊使用，電腦數(shù)據(jù)通信技術伴隨著使用而越來越成熟。同時作為傳統(tǒng)的計算機數(shù)據(jù)通信方式的串口通信，該通信擁有電路連接線路簡單，應用方式靈活，通信時的可靠性高的多個優(yōu)點。在眾多的通信技術中長期以來應用頗為廣泛。在計算機和下位機的數(shù)據(jù)通信，以及通信故障的檢測，計算機的遠程控制等方面都有著非常廣泛的應用價值。同時，尤其是Windows操作系統(tǒng)下的串行通訊可以充分利用Windows操作系統(tǒng)下的軟硬件資源與單片機的串口進行通訊。串行通信模式主要有兩種通信模式：串行通信和并行通信。串行通信模式是指在通信過程中一點一點地傳輸數(shù)據(jù)的方式。串行通信模式使用更多的線路。較少的，而且串口通信時所要通信成本較低，其中特別是在遠距離進行數(shù)據(jù)傳輸，為了讓多條線路通信時的導致的數(shù)據(jù)不一致性，較少的通信線就有著不可掩蓋的優(yōu)勢。而在串口和電腦的通信媒介中上位機起著非常重要的作用。根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，控制系統(tǒng)需要去設置能完成電動泵的抽氣控制，壓氣控制和停止控制，這三個狀態(tài)的控制按鈕分別設置三個控制狀態(tài)欄，然后通過輸入指令代碼來控制步進電機從而來完成對電動泵的抽氣控制，通過K2來完成對電動泵的壓氣控制，通過K3來完成對電動泵的停機控制。即通過第一個狀態(tài)欄來控制轉動方向的正反，第二個狀態(tài)欄來控制轉動的速度，第三個狀態(tài)欄來控制轉動的圈數(shù)。2.2電源?？祀妱颖每刂颇K中所包含的電源電路部分根據(jù)需要，其中是有要給AT89C52主控芯片進行供電，我通過查閱官方手冊可以知道，要想主控芯片正常工作芯片的工作電壓必須在4.5V到5.5V之間。而要想芯片工作在最好的運行狀態(tài)芯片的運行電壓必須在5V左右，并且手冊中規(guī)定電壓的波動應在0.1V以內。通過以上信息我們可以得出芯片供電需要的參數(shù)，因此我們選用ULN2003A，用做供電給主控芯片。是在低壓差電壓調節(jié)器系列中ULN2003A扮演著非常重要的角色。ULN2004A和ULQ2004A的基本10.5kΩ串聯(lián)電阻允許直接從CMOS器件從6V至15V的ULN/ULQ2004A所需輸入電流，使用的電源電壓低于該ULN/ULQ2003A，所需的電壓是小于ULN2002A要求。ULN2003內部是有七個硅NPN達林頓管，并且還是大電流達林頓陳列，同時能夠耐高壓。諸如電路之類的電路還具有以下特性：他的每一對達林頓管都是由串聯(lián)的基極的電阻所構成的，而且可以連接到電腦主板上的一塊可讀寫的RAM芯片和TimetoLive等等種類的電路只要在工作電壓下就可以完成。他還有一個很方便的點，那就是可以直接處理數(shù)據(jù)根據(jù)你的需求在邏輯緩沖區(qū)進行完成。最后，由于ULN2003這個驅動的模塊他需要的工作條件都需要達到較高的水準，所以在關鍵的時候能夠承受住高達50V的電壓，其灌電流可達到500mA，即使在高負載下，輸出也可并行運行電流的情況下，所以ULN2003通常取用SOP-16或者是DIP-16來作為塑料封裝。2.3LM016L顯示模塊液晶顯示其在我們的生活中是非常常見的?，F(xiàn)在有很多的點在產(chǎn)品都會用液晶顯示模塊來作為通過器件在非常多的日常產(chǎn)品上面都能夠看到，例如，萬用表，電子表等主要用于顯示特殊符號或圖形或數(shù)字。通常，輸出將通過以下方式進行：LCD，發(fā)光管，LED數(shù)字管等，它們都用在單片機的人機通信接口中。即，沒有閃爍，并且液晶顯示器的圖像質量高。因為數(shù)字接口和SCM系統(tǒng)之間的接口可以更方便，更簡單和更可靠，所以LCD的接口是全數(shù)字的。液晶顯示器簡介：①液晶顯示原理能夠通過電壓來對顯示屏進行局域性的控制是液晶的主要的性質。通電后它們才能夠進行顯示,這樣它們才能夠很好地顯示和輸入出來的圖形,那么現(xiàn)在的液晶顯示器就是采用的這樣一種物理學和化學特性。該液晶電視機的主要特點之一是厚度非常薄、容易顯示全色彩并且適用于大范圍去直接驅動集成電路。目前的引用范圍也是非常的廣闊,例如手提電腦的屏幕、攝像機等很多的領域范圍。②液晶顯示器的分類它們可以使用字符式、段型、點陣式等把液晶電視機的顯示形式劃分為許多種。而且液晶顯示不僅會有彩色和多灰度的顯示特征,也會帶有黑白兩種的顯示模式。它也可以通過各種矩陣驅動方式進行分類。③介紹了液晶顯示器各種圖形性能的基本原理：使用線段進行顯示在整個電腦屏幕頂部都將會分別出現(xiàn)的是一條由8段明亮輻射線和8條黑暗輻射線相互連接而來組成的圓形虛線。這也是即便是用地圖顯示的一個根據(jù)點和基本原理。指令3:顯示光標和圖像顯示標準模式會自動設定一個指令還能自動檢查顯示屏幕上的所有矩形圖像光標是否在左移或右移。高電平符號代替數(shù)位符號數(shù)字表示有效,低電平符號代替數(shù)字符號表示不具有效。指令5:可以移動其他光標或者在屏上顯示低于高電壓水平s/c時可以移動其他光標所需要顯示的光標圖像,低于高電平時可以移動其他光標。指令6:主要操作功能分別是自動設置一個總線命令數(shù)字de低和高電的4個總線，并且高電時是單和雙行分別自動顯示命令f：在低和高級別上，它是一行，以自動顯示兩個5x7的點陣和陣列字符命令10：寫入數(shù)據(jù)。1602液晶顯示模塊可以直接與微控制器AT89C52連接。2.4非易失性存儲模塊在整個系統(tǒng)中能對關鍵信息進行及時的儲存，在這個系統(tǒng)能夠運用到的重要又復雜的場合里面是至關重要的，就是為了防止以外的發(fā)生例如停電等這樣的情況的發(fā)生導致的重要信息丟失。在大型復雜的場合里面關鍵信息的丟失將會造成重大的損失。在AT89C52單片機中有掉電模式和特殊功能寄存器，由這兩個單片機自帶的功能就能組成AT89C52的非易失性存儲模塊，對于掉電模式的解釋是這樣的，他會把RAM和特殊寄存器都凍結住，并且也會讓振蕩停止工作，如果想要退出掉電模式那么只有一個辦法，那就是將使用復位的方法，而且在復位操作完成后不需要改隨機存取存儲器里面的內容，還可以直接重新對特殊存儲器進行定義。只要Vcc恢復正常電流之后。復位才能有效，而且為了能夠讓振蕩器能夠重啟并穩(wěn)定工作還要保持一定的時間。如果未定義，則讀取的數(shù)據(jù)將不確定，并且寫入的數(shù)據(jù)也將丟失，因此對未定義單位的讀取和寫入將無效。因為這些單元會在未來的產(chǎn)品中肯能被賦予新的功能，那么在這種情況下，復位之后的單元總會是“0”所以不該將數(shù)據(jù)“1”寫進沒有定義的單元。2.5485通信模式由于工業(yè)的環(huán)境越來越復雜，環(huán)境對應于通信其實是有一定的干擾的，但是現(xiàn)在工業(yè)環(huán)境越來越復雜，對于通信的干擾也變得越來越嚴重。既然數(shù)據(jù)的傳送會遇到這么大的干擾，那么就需要一個通信方式能夠有扛干擾強的特性。我所能找到的兩種具有強抗干擾特性的通信協(xié)議就是RS232和RS485這兩種通信方式，其中在工業(yè)中應用的比較廣泛的則是RS485串行通信的方式，那么可以采用遠程數(shù)據(jù)傳輸以及遠程學習的方式傳輸來實現(xiàn)工程控制上的遠距離通信。而RS232的通信方式就在一定程度上強度沒有RS485通信高所以通常只被應用在一些簡單的環(huán)境里面。RS485的通信方式是在美國的加利福利亞電子工業(yè)協(xié)會EIA定制的通常也稱EIA-485，是一種接口的標準也是一種串行物理連接的標準。而且一般會使用兩條線進行傳輸。數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑硎抢脙删€傳輸之間的電壓的電壓差來執(zhí)行的傳輸。這種通信的方式就是會有很強的抗干擾能力并且能夠用在對傳輸參數(shù)速度要求很高的地方并且還可以實現(xiàn)長距離的通信。他還能夠滿足現(xiàn)代網(wǎng)闊的要求，因為通過總線對智能控制設備的連接可以形成網(wǎng)絡狀的拓撲結構。他的通信效率也非常的高，因為它可以用一臺主機來同時控制多臺主機，從而也節(jié)約了通信的成本。接下來開始介紹關于RS485-RTU-CRC的通信基本特點：第一個是他的邏輯高電平兩線的電壓差是2伏特到6伏特。而他的邏輯低電平的兩線電壓差則是-2伏特到-6伏特。如果不加信號中轉的話裸線傳輸?shù)淖畲缶嚯x，在RS485-RTU-CRC里面這個數(shù)據(jù)傳輸是一千多米并且速度能夠高達10兆帕每秒。這個速度是非常的快的，所以如果要傳輸?shù)礁h的距離的話就需要在中間加入通信的中間繼電站才能達到目的距離。它抗共模的干擾能力是非常強的因為它的通信采用的是差分式的接收器與平衡驅動器的組合體，所以他的抗擾動性能在通信方式里面是非常強的。485通信中對他的數(shù)據(jù)協(xié)議沒有做任何的規(guī)定，僅僅只規(guī)定了用來發(fā)送數(shù)據(jù)和接受數(shù)據(jù)的端的電氣特性。為了通訊的協(xié)議必須達到RS485通信的數(shù)據(jù)傳輸要求，在通信的方案里面的通信協(xié)議就要做另外的設計。我們設計了讓數(shù)據(jù)能夠通過兩根輸電線來實現(xiàn)向兩個目標的傳輸就是在原通訊方式下選擇兩根通訊線來實現(xiàn)程序的傳輸體系，但是同時也出現(xiàn)了很明顯的缺點，那就是它無法同時實現(xiàn)兩個目標的傳輸和獲取這也就是半雙工通訊體系的體現(xiàn)。與其相對應的就是全雙工通訊，他們的區(qū)別在于全雙工通訊可以實現(xiàn)兩條線路的傳送與獲取的同時進行。但是半雙工的通訊體系會在工業(yè)設備和日常生活中得到更多的運用，因為這種體系采用的是銜接的方式，能夠應用一個上位機的通訊線能夠和目標站進行通信上的連接來實現(xiàn)上對下的傳輸，這也就滿足了我對設計的需求。2.6主控芯片AT89C52是ATMEL公司研發(fā)的一個51單片機系列的型號。從我所查找的資料來看，AT89C52所需的工作電壓不超過5.5V。由于它的工作特性AT89C52是具有很好的性能的一種芯片。他的內部擁有可以任意次數(shù)擦寫的RAM和ROM，并且是由ATMEL公司所生產(chǎn)的。采用了高端技術比如高密度技術，同時它也使得數(shù)據(jù)很難丟失。因為它的功能很廣泛，所以在許多較為重要的場合都有被用到。從AT89C52引腳部分來看，共有40個引腳（32個外部I/0端口），在實際操作使用過程中需要將每個引腳的功能完全了解，我們才能開始課題方案的設計。這個主芯片它的特點也是非常的好，就比如它可以寫入8k快閃存儲器不僅能寫入，還能重復的擦除非常多次搞達千次以上，接下來再進行一下具體的介紹，里面有256X8個的內部隨機存儲存取器，32個雙方向I/O端口，還有3個16位的可編寫的中斷，還有兩個串行中斷也是可編寫的通道。40腳p是8位有源通用雙核微處理器，帶有雙行單行電源串聯(lián)接口。它使用基于國際電子行業(yè)設計標準的8個xc51內核在內部控制電源引腳的功能和結構。分布與八位通用8xc52相同，其主要功能是在調節(jié)氣體會聚溫度時控制其內部功能。功能組件的介紹主要包括所有主要功能部件的自動初始化，例如所有會聚相機主板的內部數(shù)據(jù)寄存器，數(shù)據(jù)接口ram和外部數(shù)據(jù)接口，會聚相機調節(jié)器的控制，會聚相機測試電路圖的自動控制，紅外激光器遠程傳感器控制信號的接收，接收和輸出的編解碼器以及與會聚攝像機的所有主板數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)通信。3軟件部分在對電動泵的控制系統(tǒng)的設計中，整個系統(tǒng)要對電機的實時運行進行顯示。并且還能夠用上位機的串口軟件以485通訊協(xié)議作為支撐對整個系統(tǒng)發(fā)送指令和控制數(shù)據(jù)。還能夠對通信數(shù)據(jù)進行修改和系統(tǒng)的通信地址進行修改?？梢灾苯釉谳斎肟谥苯虞斎胫噶顏砜刂齐姍C的正傳或者反轉，轉速和轉動的速度，來實現(xiàn)對步進電機的控制，實現(xiàn)推氣和壓氣的量以及速度。同時能用485通信接口來實現(xiàn)通信，同時遵守MODBUS-RTU協(xié)議實現(xiàn)對于運行的狀態(tài)的參數(shù)設置，參數(shù)選擇，還有工作狀態(tài)的控制。3.1系統(tǒng)的開發(fā)軟件在進行AT89C52主芯片的程序編寫時，使用的是KeilU-Vsion5-MDK軟件進行的程序編寫。這個軟件是2019年9月15日發(fā)行的，他的界面為了能夠讓新用戶能夠很快的掌握對于軟件的應用而采用的是軟件通用的的窗口的管理界面。從而讓軟件在后期能夠有一個簡介又高效的環(huán)境。雖然到現(xiàn)在都還沒有中文版本但是在國內有百分之九十九以上的軟件工程師和幾乎所有的理工科的大學生都用得事Keil-MDK系列的軟件。用這個軟件編寫的程序生成的HEX的文件占用空間小并且也非常的高效，有這樣的優(yōu)點那么在制作大型的產(chǎn)品和大型的軟件編寫也將會具有非常大的可行性。并且為了能夠在調試過程中更加的快捷方便，里面有一個專門對于高級語言的調試修改的軟件語言性的調試器。所以綜合考慮就選用這個軟件來進行程序的編寫。在對于上位機的程序編寫時，用的是Visual-Studio-2019.3.65最新版。這個編程軟件是在2019年2月15日正式上市。為了能夠讓新用戶更快的能夠熟悉并且編寫代碼流程，軟件會默認讓你安裝LiveShare程序代碼來協(xié)作服務項目。而且新版本的改進也很大，新版本包括了整個系統(tǒng)軟件所需要的幾乎所有的軟件共工具都進行了搜索功能的大幅提升。綜合考慮，最后選用了這個軟件，并且在編寫上位機程序的時候運用的是C#語言。3.2主程序的設計整個系統(tǒng)中最主要的控制部分就是利用485的通信方式來加強系統(tǒng)的傳輸數(shù)據(jù)時的抗干擾能力。通過上位機來實現(xiàn)對步進電機的正反裝控制，從而實現(xiàn)推氣和壓氣，總所周知，當使用到電動泵時對氣的推或者壓，都會涉及到一個量的問題，那么量，需要實現(xiàn)對量的控制，可以人工進行，去手動控制，但是涉及到人工就會有失誤，或者無法嚴謹?shù)目刂坪昧康膯栴}，所以就要加入對于量的問題的設計即加入固定的圈數(shù)控制此時可以控制電機轉的圈數(shù)，從而能夠嚴格，準確的控制推氣和壓氣的量。屆時，涉及到圈數(shù)和正反轉則必然也會有轉速的問題，并且在推氣壓氣時的速度也涉及到設泵所能承受的壓力強度問題，而且轉速也會涉及到推氣壓氣的完成速度，所以在這里也加入了能夠控制電機轉速的設計，從而能讓電動泵在必要的情況下能夠準時的完成推氣或者壓氣的任務，讓整個設計變得更加嚴謹，更加優(yōu)良。首先時對LED的初始化，然后在對所用的串口進行初始化，然后檢測數(shù)據(jù)是否接受完畢，如果沒有接收完畢則等待數(shù)據(jù)接受完畢，當數(shù)據(jù)接受完畢之后得到正反轉的標志位和轉動的速度還有轉動的圈數(shù)。然后按照輸入的圈數(shù)和速度來執(zhí)行步進電機的正傳或者反轉，最后在LED上進行顯示。系統(tǒng)流程圖如圖所示。3.3AT89C52的非易失性存儲功能該芯片是一款掉電不丟失的存儲性芯片。AT89C52是一個采用ATMEL公司的高密度和非易失性儲存技術來生產(chǎn)的，并且失一個低電壓高性能CMOS8為單片機，內涵256bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）和8kbytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器。也就是說AT89C52它本身就帶有非易失性存儲的功能，使用這款芯片就不用擔心會在意外的情況下丟失重要的數(shù)據(jù)，所以整個設計的軟件設計里面就不必要再去在使用了AT89C52的情況下再去額外的設計非易失性存儲的功能模塊了。3.4顯示設計LM016LLM016L液晶顯示器在日?；蛘呤枪I(yè)的控制中都有很多機會讓他派上用場，而且也非常收大家的喜歡。LM016L液晶顯示器可以自行取模來顯示漢字也可以自己取模來實現(xiàn)自己設計的點陣圖案當然也是可以顯示最基本的英文字符的，所以他對于當接觸這個顯示屏的新手還是很友好的。如果要使用此顯示器來顯示字符，它將更加復雜，因為字符通常由6X8或8X8點矩陣組成，然后如果為“0”，則不會亮起，但如果為“1”，則亮起，然后可以形成一個指定的字符。如果字符顯示變得更容易，則將控制器與自己的字符生成器一起使用，可以直接輸入代碼就能完成在文本模式下的控制工作，只需要根據(jù)他的具體位置找出顯示的隨機存取存儲器，然后對應設置光標就能直接操作了，非常的簡單，但是漢字的話就會比較的復雜，僅為漢字的輸入需要他的原始點陣代碼，然后也是像前面一樣找到對應的隨機存取存儲器就可以完成對漢字的顯示，只不過漢字顯示要分為左右側，然后有一定的規(guī)則順序，這是尤其需要注意的。下面是他的主要參數(shù)：16×2的字符芯片容量，最佳的工作電壓是5V，能夠讓他正常工作的電流一般是2毫安。在設計中我們用LM016L液晶顯示器來對所檢測到的運行狀態(tài)進行實時顯示。在這個電動泵控制系統(tǒng)的設計里面，用LM016L液晶顯示器來顯示步進電機的運動狀態(tài)，相當于把整個指令即步進電機需要達到的狀態(tài)，顯示在頻幕上，分為兩行，第一行是英文字符代碼，F(xiàn)X代表的是電機的轉向即是正傳還是反轉，ZS代表的是旋轉的速度，QS代表的是需要旋轉的圈數(shù)，然后第二排就是用來顯示具體的指令，對應的FX正下方會有顯示Z或者是F，顯示Z是在指令里面輸入順時針的轉動即正轉，如果顯示F是在指令里面輸入的逆時針即反轉，相對應的是電動泵的壓氣和抽氣，然后第二個就是ZS的正下方會顯示出1-9的數(shù)字再向后是A-F分別對應的是在指令里面輸入的1-15的速度對應到的速度等級，緊接著后面就是在QS的正下方所顯示的數(shù)字反別是001-015，這些數(shù)字對應的是輸入的圈數(shù)的指令，對應的是1-15圈的圈數(shù)。在程序編寫里面編輯好的代碼對應的是轉向，00/01對應的是正轉和反轉，轉速對應的是，00-0f，圈數(shù)對應的是1-0f還有跟在后面的ff作為校驗位，并且在初始狀態(tài)的時候轉動方向的顯示是N然后轉速的下方顯示的是XX，轉動的圈數(shù)下面顯示的是XXX。其中我還加入了中斷程序，中斷程序它能夠滿足實時處理要求以及替工故障現(xiàn)場處理的手段，能夠維持這個顯示屏的可靠正常工作，還能夠提高這個顯示系統(tǒng)的效率。能夠讓顯示屏如果下運行中出現(xiàn)意外情況的話，能夠然后跟他自動停止正在運行的程序并且能夠轉入處理新情況的程序，處理完之后再返回到被暫停的程序里繼續(xù)運行。3.5上位機通信在這個控制系統(tǒng)中我是采用上位機來對整個系統(tǒng)進行控制，在對于上位機的設計中我用的是Visualstudio-2019這個軟件來編寫上位機的程序，這個軟件非常好上手，也很適合大型的團隊開發(fā)，它有靈活的軟件建模系統(tǒng)和非常高效的結構指導，而且還有非常全的源代碼指令，雖然對于這個軟件的應用從來都沒用過，并且對程序的編寫也沒有那么的熟悉，最重要的是在學校也沒有學過類似的課程，所以有在網(wǎng)上找到了相關的課程進行學習才能夠在最后完成運用C#這種程序語言對于上位機的設計并且同時滿足我的設計的要求，并且最后運用滿足485協(xié)議的虛擬端口將上位機成功的與整個仿真完成通訊。它能夠通過虛擬端口與仿真鏈接然后輸入轉動給方向的正反，轉動的圈數(shù)和轉動的速度，從而控制步進電機的運行，并且能夠靈活的選擇通訊端口來配合虛擬端口與仿真進行通訊。4系統(tǒng)測試通過前面對系統(tǒng)進行的詳細介紹，相信對于系統(tǒng)的基本功能及使用方法都有了一定的了解。整個系統(tǒng)的測試都是在仿真的環(huán)境下運行。通過上位機和下位機，下位機自身的按鍵來對系統(tǒng)進行測試。整個系統(tǒng)開始之后，用上位機來輸入指令，來控制步進電機的運行狀態(tài)，指令是正向或反向旋轉，轉動的圈數(shù)，轉動的速度。然后顯示屏上面的FX下面的字母及表示轉動的正向或者反向F為逆時針，Z為順時針。ZS下面的數(shù)值表示的是步進電機轉動的速度，QS下面表示步進電機轉動的圈數(shù)。首先測試輸入指令：順時針旋轉兩圈，速度為2然后測試輸入指令：逆時針轉5圈，速度為1第一個指令相當于是讓電動泵以2的速度向指定容器里面注入電機轉動兩圈的流體量。第二個指令相當于是讓電動泵以1的速度向指定容器里面抽出電機轉動5圈的流體量。5總結整個畢業(yè)設計已經(jīng)完成，真是經(jīng)歷了太多，解決了太多太多的困難，這一個畢業(yè)設計讓我學會了太多的東西，就比如增強了我的學習能力，理解能力，以及很多很多的專業(yè)知識，就比如進一步的學會了C#語言的編寫和Proteus這個軟件的運用，甚至還自己學到了新的知識，就比如VisualStudio這個軟件根本就從來都沒學過，為了做出上位機，完成整個設計的需求，完成整個設計的功能，我不僅自己摸索，到網(wǎng)上搜索想更換的視頻，甚至是不停的向老師詢問，學習這個軟件，最后甚至請教了我的舅舅，他可是這方面的專家，不得已去請教他可真是無路可走了。不管怎樣，真的收獲了太多太多。在初期，第一次選到C#類的課題，我的內心是忐忑的，畢竟我對于C#這方面的知識可謂是非常的缺乏，也就決定豁出去了，就這個，為了能夠強迫自己進步！對，沒有壓力就沒有動力，就算是第一個任務，開題報告，都把我鬧得一頭霧水，從最開始連任務書都看不懂，不知道電動泵的本質，根本無從下手，最后在我的指導老師皮大能的細心指導下，終于明了我的整個設計的本質，那就是控制他的核心，步進電機，然后復雜的任務書被我一層層的解開。然后在弄懂了整個設計的本質之后，緊接著就是開始整個設計的思維構架，首先要選好設備型號，做出仿真，然后設計出上位機，來對仿真進行控制，思維框架有了，真正的困難，才剛剛開始。對于Proteus這個軟件，畢竟已經(jīng)學過很久了，也忘的很多了，在庫存里面尋找我做選好的設備都是無從下手。而且使用起來特備生疏，甚至在接線上面也出現(xiàn)了困難，更別提調試了，對于主芯片AT89C52的調試都經(jīng)歷了甚至上百次，為了能夠讓整個系統(tǒng)能夠動起來，串口調試助手都跟我成了好朋友。對于程序的編寫，也真是費勁了心思，大一學的C語言，整個設計只要涉及到的程序編寫全都要運用C#，為了能夠順利的完成編寫，我甚至在網(wǎng)上找相關的課程經(jīng)過細心的學的，在通過學霸室友不停的指導，還有指導老師皮大能教授的點撥，終于歷經(jīng)接近一個月的時間，懷里抱著書，經(jīng)過無數(shù)次的編寫錯誤，修正，錯誤，修正，終于才能夠將仿真完成，雖然結果看似簡單，但是卻克服了無數(shù)的困難才能將其完成，硬件型號的選擇，仿真軟件程序的編寫，整個仿真的調試，全都完成之后，我信心滿滿拿給老師看，誰知道真正的噩夢才剛剛開始，我的仿真一直都是使用串口調試助手進行的指令輸入，但是為了完成整個設計的控制，必須要有指定指令的上位機才行。這涉及到的是我從未涉及過的軟件設計，需要從零開始學習VisualStudio這