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1、精选学习资料 - - - - - - - - - * 毕业设计论文论文题目 ：基于单片机的步进电机掌握电路板设计系 部自动掌握系专 业电气自动化班 级自动化 20651班同学姓名王小梅学 号 2022065125 指导老师孙晓燕*名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 摘 要随着微电子和运算机技术的进展,步进电机的需求量与日俱增,它广泛用于 打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产 品中,其在各个国民经济领域都有应用；讨论步进电机的掌握系统,对提高掌握 精度和响应速度、节省能源等都具有重要意
2、义；步进电机是一种能将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件,步进电机掌握系统主要由步进掌握器, 功率放大器及步进电机等组成；采纳单片机掌握,用软件代替上述步进掌握器, 使得线路简洁 , 成本低 , 牢靠性大大增加；软件编程可敏捷产生不同类型步进电机励磁序列来掌握各种步进电机的运行方式；本设计是采纳AT89C51单片机对步进电机的掌握,通过IO 口输出的时序方波作为步进电机的掌握信号,信号经过芯片ULN2003驱动步进电机；同时,用 4个按键来对电机的状态进行掌握,并用数码管动态显示电机的转速；系统由硬件设计和软件设计两部分组成；其中,硬件设计包括 AT89C51单片 机 的 最 小 系 统
3、 、 电 源 模 块 、 键 盘 控 制 模 块 、 步 进 电 机 驱 动 （ 集 成 达 林 顿ULN2003）模块、数码显示（SM420361K数码管）模块、测速模块（含霍尔片UGN3020）6 个功能模块的设计,以及各模块在电路板上的有机结合而实现；软 件设计包括键盘掌握、步进电机脉冲、数码管动态显示以及转速信号采集模块的 掌握程序,最终实现对步进电机转动方向及转动速度的掌握,并将步进电机的转动速度动态显示在LED 数码管上,对速度进行实时监控显示；软件采纳在Keil软件环境下编辑的C语言；本系统具有智能性、有用性及牢靠性的特点；关键词 ：步进电机单片机 电脉冲信号角位移 转速掌握方向
4、掌握名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - Abstract With the development of microelectronics and computer technology, increasing demand for stepper motor, which is widely used in printers, electronic toys and consumer products such as CNC machine tools, industrial robots, medical equ
5、ipment and electrical products, and its various national fields are applied. Of stepper motor control system to improve the control accuracy and response speed, energy conservation and so important. Stepper motor is an electric pulse signals can convert the angular displacement or linear displacemen
6、t of the mechanical and electrical components, stepper motor control system consists of stepper controller, stepper motor power amplifier and so on. Use MCU control, the stepper controller instead of using software to make simple circuit, low cost, reliability greatly increased. Software programming
7、 flexibility to produce different types of stepping motor excitation sequence to control the operation of the various stepper motor mode This design is used AT89C51 of Stepping motor control, through the IO port as a square wave output of the timing of step motor control signal, the signal through t
8、he ULN2003 driver chip stepper motor； the same time, with four buttons to the status of the motor control, and dynamic display with digital control motor speed. System consists of hardware and software design of two parts. Among them, the hardware design, including minimum system AT89C51 microcontro
9、ller, power supply module, keyboard control module, stepper motor drive integrated Darlington ULN2003 module, digital display SM420361K digital control module, speed modules including the Hall probe UGN3020 six function modules, and each module in the circuit board to achieve the organic combination
10、. Software design, including keyboard control, stepping motor pulse, the digital dynamic display and speed signal acquisition module, control procedures, and ultimately to the stepper motor rotation direction and rotation speed control of stepper motor rotation speed and dynamic display in the LED d
11、igital tube, real-time monitoring of the speed display. Software used in the software environment to edit Keil C language. This system has the intelligence, practicality and reliability features. Key Words： Stepping motor MCU Direction control Pulse SignalAngular displacement Speed control 名师归纳总结 -
12、- - - - - -第 3 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目 录摘要第 1 章绪论 01.1 课题背景 0 1.2 设计目的及系统功能 0第 2 章掌握系统硬件分析与设计 22.1 步进电机 2 2.1.1 步进电机概述 2 2.1.2 步进电机的特性 2 2.1.3 步进电机的种类 3 2.1.4 永磁步进电机的掌握原理 3 2.2 步进电机掌握系统的组成 5 2.2.1 单片机最小系统 5 2.2.2 键盘掌握电路 6 2.2.3 LED 数码显示电路 7 2.2.4 测速电路介绍 9 2.2.5 步进电机驱动电路 10 2.2.6 电源设计 12第
13、3 章掌握系统软件分析与设计143.1 程序设计前期预备143.1.1 程序设计平台 143.1.2 程序设计思路 143.2 程序流程图 15 3.2.1 主程序流程图 15 3.2.2 读键盘子程序流程图 16 3.2.3 键盘处理子程序流程图 16 3.2.4 电机掌握中断程序流程图 17第 4 章调试与改进 19名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4.1 调试与改进 19 4.2 运行结果 20 第 5 章总结 21 致谢 22 参考文献 23 附录 24名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共
14、 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 1 章 绪 论1.1 课题背景当今社会,电动机在工农业生产、人们日常生活中起着特别重要的作用；步进电机是最常见的一种掌握电机,在各领域中得到广泛应用；步进电机作为执行元件,是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化掌握系统中；随着微电子和运算机技术的进展,步进电机的需求量与日俱增,在各个国民 经济领域都有应用；步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构；当步进 驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角 度 称为“ 步距角” ,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的；可以通过掌握 脉冲个数来掌握
15、角位移量,从而达到精确定位的目的；同时可以通过掌握脉冲频 率来掌握电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的；步进电机可以作为一 种掌握用的特种电机,其优点是结构简洁、运行牢靠、掌握便利；特殊是步距值 不受电压、温度的变化的影响、误差不会长期积存的特点,给实际的应用带来了 很大的便利；它广泛用于消费类产品（打印机、照相机、雕刻机）、工业掌握（数控机床、工业机器人）、医疗器械等机电产品中；讨论步进电机的掌握和测 量方法,对提高掌握精度和响应速度、节省能源等都具有重要意义；掌握核心采 用 C51芯片,它以其特殊的低成本,小体积广受欢迎,当然其易编程也是不行多 得的优点为此,本文设计了一个单片机掌握
16、步进电机的掌握系统,可以实现对步 进电机转动速度和转动方向的高效掌握；1.2 设计目的及系统功能本设计的目的是以单片机为核心设计出一个单片机掌握步进电机的掌握系 统；本系统采纳 AT89C51作为掌握单元,通过键盘实现对步进电机转动方向及转动速度的掌握,并且将步进电机的转动速度动态显示在LED数码管上；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 电源模块键盘掌握模块数码显示模块AT89C51 电机驱动模块图 1-1 总体设计框图设计的步进电机掌握系统应具有以下功能：1. 步进电机的启停掌握 2步进电机的正反转掌握 3. 步进
17、电机的加速掌握 4. 步进电机的减速掌握 5. 步进电机转速的动态显示名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 2 章 掌握系统硬件分析与设计2.1 步进电机2.1.1 步进电机概述步进电机是一种能够将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件,它实 际上是一种单相或多相同步电动机；单相步进电动机有单路电脉冲驱动,输出功 率一般很小,其用途为微小功率驱动；多相步进电动机有多相方波脉冲驱动,用 途很广；使用多相步进电动机,单路电脉冲信号可先通过脉冲安排器转换为多相脉冲 信号,在经功率放大后分别送入步进电动机各相绕组；每输入
18、一个脉冲到脉冲分 配器,电动机各相的通电状态就发生变化,转子会转过肯定的角度（称为步距 角）；正常情形下,步进电机转过的总角度和输入的脉冲数成正比；连续输入肯定 频率的脉冲时,电动机的转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系,不受电压 波动和负载变化的影响；由于步进电动机能直接接收数字量的输入,所以特殊适 合于微机掌握；2.1.2 步进电机的特性步进电机转动使用的是脉冲信号,而脉冲是数字信号,这恰是运算机所善于处理的数据类型；从20 世纪 80 岁月开头开发出了专用的IC 驱动电路,今日,在打印机、磁盘器等的OA装置的位置掌握中,步进电机都是不行缺少的组成部分之一；总体上说,步进电机有如下优点：
19、1不需要反馈,掌握简洁；2与微机的连接、速度掌握（启停和反转）及驱动电路的设计比较简洁；3没有角累积误差；4停止时也可保持转距；5没有转向器等机械部分,不需要保养,故造价较低；6即使没有传感器,也能精确定位；7根椐给定的脉冲周期,能够以任意速度转动；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 但是,这种电机也有自身的缺点：1难以获得较大的转矩 2. 不宜用作高速转动 3在体积重量方面没有优势,能源利用率低；4超过负载时会破坏同步,高速工作时会发出振动和噪声；2.1.3 步进电机的种类目前常用的步进电机有三类：表 2-1 步进
20、电机分类类别结构步距力矩动态性能反应式步进电采纳高导磁材料构成齿状转子和定子小小较差动机（ VR）永磁式步进电转子采纳多磁极圆筒形的永磁铁,其外侧大大好动机（ PM）配置齿状定子吸引和排斥力产生转动小大好混合步进电动这是 PM和 VR的复合产品,其转子采纳齿机（ HB）状的稀土永磁材料,定子就为齿状的突起结构2.1.4 永磁步进电机的掌握原理在本设计以常用的永磁式步进电机为例,用单片机掌握步进电机；图 2-1 是CZ-2801 型永磁步进电机的形状图,图2-2 是该电机的接线图；名师归纳总结 图 2-1 CZ-2801型永磁步进电机形状图图 2-2 CZ-2801型永磁步进电机接线图第 9 页
21、,共 34 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 从图中可以看出,电机共有四组线圈,四组线圈的一个端点连在一起引出,这样一共有 5 根引出线；要使用步进电机转动,只要轮番给各引出端通电即可；将 COM 端标识为 C,只要 AC、BC或/AC、/BC,轮番加电就能驱动步进电机运转,加电的方式可以有多种,假如将 COM 端接正电源,那么只要用开关元件（如三极管）,将 A、B 或/A、/B 轮番接地；不难设计出掌握电路,因其工作电压为 12V,因此用一块开路输出达林顿驱动器（这里用 ULN2003,关于 ULN2003将在后面介绍）作为驱动,通过 P1.0 、
22、P1.3 来掌握各线圈的接通与切断；开机时,P1.0、 P1.3 均为高电平,依次将 P1.0、 P1.2 （或 P1.1、 P1.3 反向）切换为低电平即可驱动步进电机运行；如 果要转变电机的转动速度只要转变两次接通之间的时间；转变转速,只要转变 P1.0、 P1.2 （或 P1.1、 P1.3 反向）轮番变低电平的时间即可达到要求,由于 不会影响到其他功能的实现,这个时间可以用延时来实现,；这里以定时的方式来实现；下面第一运算一下定时时间；按要求,最低转速为 20 转/ 分,而上述步进电机的步距角为 7.5 ,即每 48 个脉冲为 1 周,即在最低转速时,要求为 960 脉冲 / 分,相当
23、于 62.5ms/ 脉冲；而在最高转速时,要求为 100 转/ 分,即 48000 脉冲/ 分,相当于 12.5ms/ 脉冲；可以列出下表：表 2-2 步进电机转速与定时器定经常数关系转速单步时间 ms TH0 TL0 20 62.5 1F 0 21 59.52380952 29 B6 22 56.81818182 33 74 23 54.34782609 3C 59 24 52.08333333 44 80 25 50 4C 0 26 48.07692308 52 EC 27 46.2962963 59 55 28 44.64285714 5F 49 93 13.44086022 CF 9C
24、 94 13.29787234 D0 20 95 13.15789474 D0 A1 96 13.02083333 D1 20 97 12.88659794 D1 9B 98 12.75510204 D2 14 99 12.62626263 D2 8B 100 12.5 D3 0 表中不仅运算出了 TH0 和 TL0,而且仍运算出了在这个定经常数下,真实名师归纳总结 的定时时间,可以依据这个运算值来估算真实速度与理论速度的误差值；表中第 10 页,共 34 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - TH0 和 TL0 是依据定时时间算出来的定时初值,这里用到
25、的晶振是 12.000M；有了上述表格,程序就不难实现了,使用定时 到后切换输出脚即可；2.2 步进电机掌握系统的组成/ 计数器 T0 为定时器,定时时间步进电机掌握系统共分为六个模块：单片机最小系统模块、键盘掌握模块、数码显示模块、测速模块、步进电机驱动模块和电源模块；1. 单片机最小系统主要由复位电路和时钟电路组成；复位电路为单片机系统 供应牢靠复位,使单片机能正常启动；时钟电路采纳外部时钟方式,保证单片机 个功能部件都是以时钟频率为基准,有条不紊地一拍一拍地工作；2. 键盘掌握模块包括方向掌握键、加速键和减速键、启停键,分别与单片机 的 P2.0、p2.1 、p2.2 和 P2.3 相连
26、；实现对步进电机的掌握；并且键盘上连接有 发光二极管,以指示键盘状态；3. 数码显示模块采纳共阴极数码管来动态显示步进电机的实际转动速度；利用 I/O 口为数码管的 com端供应低电平；二号单片机的 信号, P2.6 和 P2.7 掌握数码管的位选信号；P1 口供应数码管的段选4. 测速模块采纳开关霍尔片对安放在步进电机转盘上的小磁片的磁信号进行 检测,步进电机转盘每次带动小磁片经过霍尔片时,其都将有脉冲信号从霍尔片输出；单片机外部中断口对信号进行采集；5. 步进电机驱动模块选用七个NPN达林顿连接晶体管ULN2003为步进电机提供脉冲信号,驱动步进电机转动；该模块与单片机的P1.0P1.3
27、相连；6. 电源模块是通过将市电 220V转变为直流 12V和直流 5V分别供应驱动模块和单片机模块；2.2.1 单片机最小系统近年,由于 CHMOS技术的进步,大大地促进了单片机的 CMOS化； CMOS芯片除了低功耗特性之外,仍具有功耗的可控性,使单片机可以工作在功耗精细治理状态；这也是今后以 80C51取代 8051 为标准 MCU芯片的缘由；由于单片机芯片多数是采纳 CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产；CMOS电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格；采纳双极型半导体工艺的TTL电路速度快,但功名师归纳总结 耗和芯片面积较大；随着技术和工艺水平的提高,又显现了HMOS（高密度、高
28、第 11 页,共 34 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 速度 MOS）和 CHMOS工艺； CHMOS和 HMOS工艺的结合；目前生产的 CHMOS电路已达到 LSTTL的速度,传输推迟时间小于 2ns,它的综合优势已在于 TTL电路；因而,在单片机领域 CMOS正在逐步取代 TTL电路；单片机是通过内部总线把运算机的各主要部件接为一体,其内部总线包括地址总线、数据总线和掌握总线；其中,地址总线的作用是在进行数据交换时供应地址, CPU通过它们将地址输出到储备器或 I/O 接口；数据总线的作用是在 CPU与储备器或 I/O 接口之间,或储备器与外设
29、之间交换数据；掌握总线包括 CPU发出的掌握信号线和外部送入 CPU的应答信号线等；考虑到经济和牢靠性的要求,本设计中采纳AT89C51单片机,它宏晶科技设计生产的单时钟 / 机器周期（ 1T）的单片机；是高速 / 低功耗 / 超强抗干扰的新一代 8051 单片机；指令代码完全兼容传统 1. AT89C51 单片机参数：工作电压： 5.5V3.8V/3.3V Flash 程序储备器字节： 4K 定时器 T0、T1：有 中断优先级： 2 2. AT89C51 单片机优点：超低功耗超强抗干扰,超强抗静电输入输出口多,最多有 40 个 I/O 8051,但速度快 8-12 倍；速度快, 1 个时钟
30、/ 机器周期,可用低频率晶振2.2.2 键盘掌握电路键盘在单片机应用系统中能实现向单片机输入数据、传送命令等功能,是人 工干预单片机的主要手段；键盘实质是一组按键开关的集合；键盘所用开关为机 械弹性开关,利用了机械触点的合、断作用；一个电压信号在机械触点的断开、闭合过程中,都会产生抖动,一般为 510ms；两次抖动之间为稳固的闭合状态,时间由按键动作所打算；第一次抖动前 和其次次抖动后为断开状态；按键的闭合与否,反映在输出电压上就是出现出高电平或低电平；通过对输 出电平的高低状态的检测,便可确认按键按下与否；在本设计中,高电平表示按 键断开,低电平表示按键闭合状体；并且,为了能直观形象的表示按
31、键闭合与名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 否,仍为每个按键相应增加了发光二极管,按键断开时,发光二极管灭,当有键 闭合时,相应的发光二极管变亮；为了确保单片机对一次按键动作只确认一次按键,必需排除抖动的影响；消 除按键抖动通常采纳硬件、软件两种方法；由于硬件消抖电路设计复杂,本设计 中没有采纳,在此不再具体表达；软件消抖适合按键较多的情形,便利简洁；其原理是在第一次检测到有键按下时,执行一段延时10ms 的子程序后在确认该键电平是否仍保持闭合状态电平,假如保持闭合状态电平就确认为真正有键按下,从而排除了抖动的影响
32、；其原理图如图 2-3 所示：图 2-3 键盘掌握模块原理图2.2.3 LED 数码显示电路发光二极管 LED是一种通电后能发光的半导体器件,其导电性质与一般二极管类似； LED数码显示器就是由发光二极管组合而成的 片机系统中应用特别普遍；1 种新型显示器件；在单LED数码显示器是 1 种由 LED发光二极管组合显示字符的显示器件；它使用名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 了 8 个 LED发光二极管,其中 码显示器有两种连接方法：7 个用于显示字符, 1 个用于显示小数点； LED数（ 1）共阳极接法；把发光二极
33、管的阳极连在一起构成公共阳极,使用时公 共阳极接 +5V,每个发光二极管的阴极通过电阻与输入端相连；当阴极端输入低 电平常,段发光二极管就导通点亮,而输入高电平常就不点亮；（ 2）共阴极接法；把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极,使用时公 共阴极接地；每个发光二极管的阳极通过电阻与输入端相连；当阳极端输入高电 平常,段发光二极管就导通点亮,而输入低电平常就不点亮；在本设计中所采纳的是共阴极LED数码显示器,其内部结构如图2-4 所示：图 2-4 LED 数码管结构图这里用四位一体数码管 SM420361K：型号： SM420361K-12P 类别： 4 位一体共阴规格：长 宽 高 -30.1
34、 14.1 7.3mm 管脚标号： 12-9-8-6 公共脚、 A-11、B-7、C-4D-2、E-1、F-10、G-5、DP-3 在本设计中采纳数码管动态显示转速,数码显示电路通过交替向 P2.6 和 P2.7 输出低电平,使得与这两个端口连接的数码管公共端交替为低电平,从而 为数码管供应导通回路,通过对交替时间的掌握实现数码管在视觉上的不间断显名师归纳总结 示；通过 P1口输出段选信号,掌握了数码管显示的内容；如图2-5 所示：第 14 页,共 34 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图 2-5 数码管显示电路2.2.4 测速电路介绍开关型霍尔传
35、感器的原理及应用开关型霍尔传感器可分为单稳态和双稳态,内部均有5 个部分,即由稳压源、霍尔电势发生器、差分放大器、施密特触发器以及输出级组成；双稳态传感器具有两组对称的施密特整形电路；图2-6 是单稳态开关集成霍尔元件UGN3020的功能图及输出特性；N S S 图 2-6 UGN3020 功能特性曲线名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 对于开关型传感器的正值规定是：用磁铁的S极接近传感器的端面所形成的B 值为正值；由图 2-6 看出,当 B=0时, V0为高电平；当外磁场增至 BOP时,输出 V0由高电平转为低电
36、平；外磁场由BOP降至 BrP 时,输出 V0由低电平反向,BrP 被称为释放点；对于 UGN3020,BOP=0.022T,BRP=0.0165T,VOL=80150mV,VOH=4V,工作电压为 4.5V24V；UGN3020可组成转速计探头；该探头由霍尔元件UGN3020和磁钢组成测量电路；将具有 10 个齿的圆盘固定于被测对象的旋转主轴上；当圆盘齿经过测量磁 路的间隙时,霍尔元件输出高电平,其他时间输出为低电平；这样圆盘每转一 周,电路输出 10 个脉冲,脉冲经过分频后,用频率计即可测出被测对象的实际 转速；本设计采纳的测速电路原理图如下图所示：图 2-7 测速电路2.2.5 步进电机
37、驱动电路本系统的设计目的为了高效掌握步进电机的转动,因此需要将单片机发出的脉冲转化为步进角度,才能掌握步进电机转动,我们在这里采纳 ULN2003为步进 电机供应脉冲信号； ULN2003七 NPN达林顿连接晶体管是低规律电平数字电路（如 TTL,CMOS或 PMOS/NMOS）和大电流高电压要求的灯、继电器、打印机锤和 其他类似负载间的接口的抱负器件；广泛用于运算机,工业和消费类产品中；所名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 有器件有集电极开路输出和用于瞬变抑制的续流箝位二极管；ULN2003的设计与标准 TTL系
38、列兼容；它的管脚连接图如图 2-8 所示 : 图 2-8 ULN2003 管脚连接图图 2-9 ULN2003 芯片内部结构其主要特性为：表 2-3 ULN2003 主要特性表名师归纳总结 极限值 （如无其他规定,Tamb=25）数值单位第 17 页,共 34 页参数名称符号输入电压VIN 30 V 输入电流IIN 25 mA 功耗PD 1 W 工作环境温度Topr -20to +85 贮存温度Tstg -55to+150 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - ULN2003芯片概述与特点：ULN2003芯片是高耐压、大电流达林顿阵列,由 应的电阻网络以及
39、钳位二极管网络构成,具有同时驱动7 组达林顿晶体管阵列和相 7 组负载的才能,为单片双极型大功率高速集成电路；功率电子电路大多要求具有大电流输出才能,以便 于驱动各种类型的负载；功率驱动电路是功率电子设备输出电路的一个重要组成 部分； ULN2003芯片高压大电流达林顿晶体管阵列产品属于可控大功率器件；步进电机驱动电路的工作过程是：第一从P1口输出 00000001B,由于单片机与 ULN2003连接只用到了 P1.0P1.3,所以 ULN2003与单片机连接的四个管 脚中每时刻只有一个管脚处于导通状态（采纳单拍方式对步进电机掌握）,其他管脚处于断开状态；这样就使得与ULN2003连接的步进电
40、机只有一个引出端导通；该系统驱动原理图如图 2-10：图 2-10 步进电机驱动原理图2.2.6 电源设计在此系统中因要用到两路电源,一再考虑购买了一个输出为沟通 9V（电压表实测电压在 12V左右）的适配器,然后通过4 个 IN4007（图中未标出）搭建的整流桥,分出两路一路引出供驱动器,另一路再经 LM7805降为 5V,完全符合要求,同时防止了电路设计中电路板上存在的大电源干扰等问题；名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 电路电源设计如下图所示：图 2-11 电源原理图其中电源端口和LM7805封装图如下图所示
41、：LM7805封装图图 2-12 电源端口和名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 3 章 掌握系统软件分析与设计3.1 程序设计前期预备3.1.1 程序设计平台考虑到程序的易读性和简练,程序设计采纳C语言；程序编辑平台采纳Keil ；图 3-1 Keil软件界面3.1.2 程序设计思路步进电机掌握系统的软件需要同时完成读取键盘、处理键盘、掌握步进电机 转动、掌握数码管动态显示等任务,这就必需通过中断技术来实现；在本设计中,主程序采纳查询方式扫描键盘端口,检测按键动作是否发生,如有按键动作就处理键盘,依据按键值修改
42、相应参数值,实现键盘的实时处理功名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 能；定时器 0 中断服务程序掌握步进电机的转动：依据当前显示的速度进行键盘手动转变T0 定时时间常数,设置TH0 和 TL0 的值,达到对转速精确掌握的目的；依据转动方向掌握位的值,掌握脉冲信号循环移动的方向,达到对转动方向 掌握的目的；说明如下：1. 单片机接受键盘信息,转变系统内部变量值；2. 单片机输出脉冲信号,掌握步进电机转动；3. 单片机依据步进电机实际转动值,掌握数码管显示；3.2 程序流程图3.2.1 主程序流程图步进电机掌握系统的主
43、程序在对整个系统初始化后主要完成读键盘和处理键 盘的功能,如图 3-2 所示：图 3-2 步进电机掌握系统主程序流程图系统上电复位后,先调用初始化子程序,对步进电机各端口,相关参数进行 初始化,设置 T0 工作方式掌握时间常数；初始化完成后,步进电机处于停止状 态, T0 定时器处于关闭状态；然后循环调用读键盘子程序和键盘处理子程序,等待中断,以便实现步进电机转动掌握；名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3.2.2 读键盘子程序流程图第一初始化实际键值参数为 0FH,然后扫描 P2 口,与初始值比较,相等就说明没有键按下,不相等就软件消抖,以便确认是否真的有键按下；延时 10ms后再次扫描 P2 口,其次次与初始值比较,如相等就说明前一次比较不相等是由抖动产生；假如相等就说明的确有键按下；执行键盘之程序里的指令,将相应的变量值转变,为键盘处理子程序做预备；启动否是 否 有键按下是处 理 键 盘子程序图 3-3