基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘 要步進(jìn)電機(jī)是一種純粹的數(shù)字控制電動(dòng)機(jī)，是一種受電脈沖信號(hào)控制的無(wú)刷式直流電動(dòng)機(jī)，是現(xiàn)代定位驅(qū)動(dòng)裝置的核心，廣泛應(yīng)用在機(jī)械、電力、紡織、電子、儀表、印刷以及航空航天、船舶、兵器等國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域。基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)具有穩(wěn)定度高、成本低、控制方便、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。本系統(tǒng)是由STC89C52單片機(jī)核心處理模塊，遙控器命令輸入模塊，ULN2003及28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)組成的電機(jī)模塊，12864液晶輸出模塊共同組成的基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)以載波為38KHZ的紅外遙控器作為用戶的控制端，它的功能是把用戶的命令轉(zhuǎn)換為紅外信號(hào)。紅外信號(hào)由T

2、L1838接收，它可以將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將其發(fā)送給微控制器STC89C52。STC89C52對(duì)電信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)處理即可獲得用戶所發(fā)出的指令，并依此來(lái)控制28BYJ48型四相八拍電機(jī)并以12864液晶作為當(dāng)前狀態(tài)的顯示器。用戶可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的控制。本步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)具有精度高、運(yùn)行穩(wěn)定、控制方便、維護(hù)簡(jiǎn)單、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：STC89C52 12864液晶 步進(jìn)電機(jī) 紅外遙控Design and Implementation of Stepper Motor Control System Based on MCUAbstractStepper motor i

3、s a kind of pure digital control motor and brushless dc motor controlled by electric pulse signal type. Stepper motor is the core of the modern orientation drive, widely used in machinery, electric power, textile, electronics, instruments, printing and aerospace, ships, weapons, and other areas of t

4、he defense industry, etc. The characteristics of the stepping motor control system based on single chip microcomputer include high stability, low cost, convenient control and wide application , etc.The stepper motor control system consists of core processor using the single chip processor, command i

5、nput control module using IR remote control , display module using 12864 LCD and 28BYJ48 stepping motor module which using ULN2003 as driver.The infrared remote control with carrier for 38 KHZ is used as the control end of the user, which can convert the users commands into the infrared signal. The

6、TL1838 can receive the infrared signal and convert it into electrical signal, which input to tSTC89C52.The MCU can obtain instructions of users by processing the incoming signal and control stepping motor of the 28BYJ48 type, the current status can be shown by 12864 LCD. Users could control accelera

7、tion, deceleration, forward, inversion for the stepping motor. The features of the control system of stepper motor includes high precision, stable running, convenient control and simple maintenance and wide application, etc.Key word: MCU; 12864 LCD; Stepper Motor; Infrared remote control目 錄1 引言12 總體

8、設(shè)計(jì)方案22.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理22.2 總體設(shè)計(jì)框圖23系統(tǒng)硬件模塊的組成33.1單片機(jī)控制模塊33.1.1 STC89C52主要結(jié)構(gòu)33.1.2 STC89C52功能特性描述33.1.3 時(shí)鐘電路63.1.4復(fù)位電路63.2 步進(jìn)電機(jī)模塊73.2.1 步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介73.2.2步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)83.2.3 28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)工作原理83.3 ULN2003芯片概述與特點(diǎn)93.4 紅外線發(fā)射接收模塊103.4.1 紅外線遙控的介紹103.4.2紅外通信基本原理103.4.3 紅外遙控發(fā)射系統(tǒng)123.4.4 紅外遙控接收系統(tǒng)123.4.5 TL1838與單片機(jī)的接口143.5 12864顯示模

9、塊143.5.1 12864液晶的特點(diǎn)143.5.2 12864液晶的引腳說(shuō)明153.5.3 12864液晶的讀寫操作173.5.4 12864液晶的控制指令173.5.5 12864液晶接口電路203.6 蜂鳴器模塊203.6.1 蜂鳴器介紹203.6.2 蜂鳴器的接口電路214 軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試224.1 主程序流程圖224.2程序設(shè)計(jì)思路234.2.1 遙控器的解碼234.2.2 步進(jìn)電機(jī)的控制234.2.3 顯示屏的控制244.2.4 蜂鳴器的控制244.2.5 模塊中的通信245 編程與下載軟件255.1 Keil軟件255.2 STC-ISP下載軟件266 硬件電路制作276.1 原

10、理圖的繪制276.2 電路實(shí)現(xiàn)的基本步驟277 結(jié) 論30謝 辭31參考文獻(xiàn)32附 錄331 引言步進(jìn)電機(jī)是一種純粹的數(shù)字控制電動(dòng)機(jī)，又稱為階躍電機(jī)或脈沖電機(jī)1。是一種轉(zhuǎn)動(dòng)速率與轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)可以由脈沖數(shù)量與頻率控制的直流電機(jī)，也就是說(shuō)這是一種轉(zhuǎn)動(dòng)速度與脈沖頻率相一致的同步電機(jī)。它是一種將電脈沖能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的機(jī)制，這種方式使它轉(zhuǎn)動(dòng)的每一個(gè)角度，每個(gè)角度占用的時(shí)間都由用戶掌控。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的研究也到達(dá)了新的水準(zhǔn)。定位驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已完全由步進(jìn)系統(tǒng)所主宰。在過(guò)去，人們認(rèn)為步進(jìn)系統(tǒng)在很多方面都不及伺服系統(tǒng)，但是由于技術(shù)的不斷革新，材料的不斷升級(jí)優(yōu)化以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷成熟，使得步進(jìn)控制系

11、統(tǒng)在技術(shù)層面上迎來(lái)了嶄新的一頁(yè)。定位驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是處于不斷發(fā)展?fàn)顟B(tài)的，經(jīng)歷了步進(jìn)系統(tǒng)、直流伺服系統(tǒng)、交流伺服系統(tǒng)等過(guò)程的發(fā)展與過(guò)度，現(xiàn)在又回到了步進(jìn)控制系統(tǒng)。定位驅(qū)動(dòng)裝置之所以再一次回到步進(jìn)系統(tǒng)，是因?yàn)樗梢詫⑾到y(tǒng)簡(jiǎn)化，維護(hù)非常簡(jiǎn)單，它所構(gòu)成的開環(huán)控制系統(tǒng)是無(wú)需反饋的，同時(shí)又能保持非常高的精度。所以現(xiàn)如今的定位驅(qū)動(dòng)裝置大多是采用步進(jìn)系統(tǒng)的，這在將來(lái)的幾十年都不會(huì)改變，這種由脈沖去控制轉(zhuǎn)動(dòng)方位，脈沖頻率決定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的定位方式一定會(huì)在很大程度上決定著工業(yè)與生活中的定位裝置的發(fā)展趨勢(shì)。步進(jìn)電機(jī)的上述特點(diǎn)使得它廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、電力、紡織、電子、輕工、重工、電子、醫(yī)療、印刷以及航空航天等國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域

12、。舉一個(gè)典型的例子，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械行業(yè)中有著舉足輕重的地位，而數(shù)控機(jī)床的正常運(yùn)轉(zhuǎn)又是依賴步進(jìn)電機(jī)的，它核心就是步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)。這種無(wú)需反饋的開環(huán)系統(tǒng)決定了數(shù)控機(jī)床的工作可靠、性能穩(wěn)定、維護(hù)方便、加工迅捷的特點(diǎn)，也使數(shù)控機(jī)床成為如今機(jī)床發(fā)展的主要方向。在其他的許多行業(yè)中，步進(jìn)控制系統(tǒng)也發(fā)揮著舉足輕重的作用。比如我們?cè)谏钪谐Ｒ?jiàn)的有鐘表、廣告牌、繪圖儀等，在生產(chǎn)中常見(jiàn)的有印刷機(jī)器、紡織機(jī)、包裝機(jī)械等。本設(shè)計(jì)主要是基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，可以通過(guò)遙控器的鍵盤設(shè)置期望的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)紅外發(fā)射裝置及接收裝置，使單片機(jī)接收到用戶需要的控制命令，進(jìn)行相應(yīng)的處理，使步進(jìn)電機(jī)改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并在LCD顯

13、示屏顯示出來(lái)。本設(shè)計(jì)雖然是理論上的步進(jìn)系統(tǒng)，并沒(méi)有廣泛應(yīng)用于工業(yè)中的定位裝置與生產(chǎn)當(dāng)中。但是隨著步進(jìn)電機(jī)技術(shù)的不斷革新和電機(jī)身上所固有的脈沖與角位移嚴(yán)格成正比的特點(diǎn)，以及紅外遙控的準(zhǔn)確、迅捷、易于控制的優(yōu)勢(shì)，步進(jìn)電機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)穩(wěn)定、高效、準(zhǔn)確的控制，都決定了基于單片機(jī)的紅外控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)將在生活生產(chǎn)中迎來(lái)廣闊的市場(chǎng)。為了表現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用廣泛性，本設(shè)計(jì)的一些功能的設(shè)定有一定的針對(duì)性，可以具體的表現(xiàn)出紅外控制的步進(jìn)系統(tǒng)的優(yōu)越性能。2 總體設(shè)計(jì)方案2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理單片機(jī)STC89C52是整個(gè)系統(tǒng)關(guān)鍵部分，通過(guò)對(duì)遙控器上鍵盤的命令輸入，經(jīng)遙控器編碼后發(fā)出紅外信號(hào)，TL1838接收

14、到信號(hào)并在單片機(jī)中解碼。本文提出的采用38KHZ的遙控器為核心控制器件的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)， 根據(jù)輸出信號(hào)的不同可以控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，其中采用了28BYJ-48的步進(jìn)電機(jī)，以ULN2003為驅(qū)動(dòng)芯片，并通過(guò)單片機(jī)程序控制和處理， 從而實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)的狀態(tài)控制及相應(yīng)狀態(tài)顯示。本系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)為核心處理器，遙控器為命令輸入模塊，由ULN2003及28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)組成的轉(zhuǎn)動(dòng)模塊、12864液晶的輸出模塊共同組成的基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。2.2 總體設(shè)計(jì)框圖本設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)為核心處理器，利用載波為38KHZ的遙控器為輸入模塊鍵盤輸入模塊，控制步進(jìn)電機(jī)的

15、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，并以三種不同的速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，并且轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)在12864液晶上顯示。系統(tǒng)構(gòu)成如圖2-1所示。 步進(jìn) 電機(jī) ULN2003TL1838 單 片 機(jī)遙控器 蜂鳴器 12864液晶圖2-1 系統(tǒng)框圖由系統(tǒng)框圖可知，遙控器和TL1838為輸入裝置，步進(jìn)電機(jī)、12864液晶、蜂鳴器為輸出裝置，單片機(jī)為中心處理裝置，ULN2003為驅(qū)動(dòng)器。3系統(tǒng)硬件模塊的組成3.1單片機(jī)控制模塊主控電路中，以單片機(jī)為主體，通過(guò)分析遙控輸入的指令，改變步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)和顯示參數(shù)。它是系統(tǒng)的大腦。單片機(jī)（Micro Controller，又稱微控制器）是在一塊硅片上集成了各種部件的微型機(jī)算計(jì)，這些部件包括中央處理器

16、CPU、數(shù)據(jù)存貯器RAM、程序存貯器ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多種I/O接口電路3。3.1.1 STC89C52主要結(jié)構(gòu)STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口4。3.1.2 STC89C52功能特性描述ST

17、C89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用宏晶公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash、256字節(jié)RAM、32 位I/O 口線、看門狗定時(shí)器、2個(gè)數(shù)據(jù)指針、三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)、全雙工串行口、片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，STC89C

18、52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止5。STC89C52的引腳結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。 圖3-1 STC89C52單片機(jī)引腳圖 GND：接地。VCC：供電電壓。P0口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編

19、程時(shí)，P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。P1口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。P2 口：P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器。能驅(qū)動(dòng)4

20、個(gè)TTL 邏輯電平。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)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)P

21、3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，如表3-1所示。表3-1 P3口的第二功能信道位第二功能說(shuō)明P3.0RXD串行口的輸出P3.1TXD串行口的輸入P3.2外部中斷0的中斷請(qǐng)求輸入P3.3外部中斷1的中斷請(qǐng)求輸入P3.4T0計(jì)數(shù)器0的計(jì)數(shù)輸入P3.5T1計(jì)數(shù)器1的計(jì)數(shù)輸入P3.6外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫選通信號(hào)P3.7外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀選通信號(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)

22、，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。 ：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)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。 /V

23、PP：當(dāng)保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)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。3.1.3 時(shí)鐘電路STC89C52有內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘兩種連接方式。設(shè)計(jì)中使用內(nèi)部時(shí)鐘，即在RXD和TXD兩端并聯(lián)晶振和適當(dāng)電容。需要注意的是并不是晶振有定時(shí)的作用，而是通過(guò)和單片機(jī)內(nèi)部的高增益反相放大器連接，使它可以在一定頻率下穩(wěn)定震動(dòng)，起到口令的作用。其

24、連接電路如圖3-2所示。圖3-2 時(shí)鐘電路 在RXD和TXD引腳上并聯(lián)的晶振是系統(tǒng)的定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。 時(shí)鐘電路中選用的晶振可以在1.224MHz之間選擇，并聯(lián)的電容值可在530pF之間選擇，為單片機(jī)提供了有序準(zhǔn)確的命令，是單片機(jī)正常運(yùn)行的前提。3.1.4復(fù)位電路AT89C52的外圍電路是必須有復(fù)位功能的，一般分為自動(dòng)復(fù)位和按鍵復(fù)位。設(shè)計(jì)使用的是手動(dòng)復(fù)位，電路原理是在普通RC復(fù)位電路的基礎(chǔ)上接一個(gè)有下拉電阻10K、上拉電容10f接VCC，電源由開關(guān)經(jīng)串接的1K限流電阻至復(fù)位腳（和上拉電容并聯(lián)），上拉電容支路負(fù)責(zé)在“上電”瞬間實(shí)施復(fù)位；開關(guān)通過(guò)1K上拉電阻和10K下拉電阻分壓器

25、，保證對(duì)單片機(jī)實(shí)施按鍵電平復(fù)位6。電路圖如圖3-3所示。圖3-3 復(fù)位電路復(fù)位可以對(duì)單片機(jī)初始化。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序7。復(fù)位一般有兩種作用，一種是在進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)要正常的初始化，另一種是程序可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，運(yùn)行混亂，是系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，為了解決這種困境，通常采用復(fù)位方式。3.2 步進(jìn)電機(jī)模塊3.2.1 步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介人類社會(huì)進(jìn)入自動(dòng)化時(shí)代的今天，傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的功能已不能滿足各種運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的要求。為了適應(yīng)這些要求，發(fā)展了一系列新的具備控制功能的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中較有自己特點(diǎn)，且應(yīng)用十分廣泛的一類便是步進(jìn)電機(jī)。從發(fā)展趨向來(lái)講，步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)能與直流電動(dòng)

26、機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)，以及同步電動(dòng)機(jī)并列，成為電動(dòng)機(jī)的一種基本類型，步進(jìn)電機(jī)己成為除直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)以外的第三類電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電機(jī)是電動(dòng)脈沖信號(hào)為角位移或線位移的開環(huán)步進(jìn)電機(jī)控制元件塊。步進(jìn)電機(jī)對(duì)于其他種類電機(jī)的優(yōu)勢(shì)是在非超載的情況下,電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、停止的位置非常穩(wěn)定，可以完全在用戶的掌控之中的，負(fù)載的變化，在惡劣環(huán)境下都不會(huì)對(duì)它產(chǎn)生影響，這取決于它的控制方式的與眾不同。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)完全取決于給它脈沖的數(shù)量，它轉(zhuǎn)動(dòng)速度又完全取決于脈沖頻率。只要給步進(jìn)電機(jī)一個(gè)脈沖，就會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)在旋轉(zhuǎn)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步進(jìn)角”，旋轉(zhuǎn)角度是固定的一步一步的操作8。所以它的可操作性非常

27、優(yōu)越，但是步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度是比較慢的，隨著科技的發(fā)展，這種缺點(diǎn)也在逐漸改善。步進(jìn)電機(jī)的實(shí)物圖如圖3-4所示。圖3-4 28BYJ48型四相八拍電機(jī)本設(shè)計(jì)選擇28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)作為設(shè)計(jì)對(duì)象，步進(jìn)電機(jī)28BYJ48型四相八拍電機(jī)，電壓為DC5VDC12V。使步進(jìn)電機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的方法是不斷的供給控制脈沖。每個(gè)脈沖都對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的某一項(xiàng)或兩項(xiàng)繞組，當(dāng)它的通電狀態(tài)改變時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子就會(huì)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度， 這個(gè)角度叫做步距角。通電狀態(tài)改變一個(gè)周期時(shí)轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)的角度成為齒距。四相步進(jìn)電機(jī)可以在不同的通電方式下運(yùn)行，常見(jiàn)的通電方式有單（單相繞組通電）四拍（A-B-C-D-A），雙（雙相繞組通電）四拍（AB-BC

28、-CD-DA-AB），八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）。3.2.2步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)有轉(zhuǎn)子和定子兩部分，在電流作用下的，定子和轉(zhuǎn)子的相互作用，使得電機(jī)不停轉(zhuǎn)動(dòng)。28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)的定子是由硅鋼片疊成的，定子上有8大磁極，每2個(gè)相對(duì)的磁極（N，S）組成一對(duì)，共有4對(duì)，如圖3-5所示。定子齒有個(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。 0、1/4、2/4、3/4（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1/4，C與齒3向右錯(cuò)開1/2，D與齒4向右錯(cuò)開3/4。而轉(zhuǎn)子是由軟磁材料制成，其外表面也均勻地分布著小齒,與定子上的小齒相同，并

29、且小齒的大小相同，間距相同。3.2.3 28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)工作原理步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)換為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)完全取決于給它脈沖的數(shù)量，它轉(zhuǎn)動(dòng)速度又完全取決于脈沖頻率。只要給步進(jìn)電機(jī)一個(gè)脈沖，就會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)在旋轉(zhuǎn)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度,可以通過(guò)電脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角偏移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的，同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率，來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。本設(shè)計(jì)選擇28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)作為設(shè)計(jì)對(duì)象，其原理圖如3-5所示。圖3-5 步進(jìn)電機(jī)接線示意圖在圖中可以看到附在周圍的是定子，在中間的是轉(zhuǎn)子。定子的作用是產(chǎn)生一個(gè)電磁場(chǎng)，這個(gè)電磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生

30、一個(gè)扭力9，使得步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。但是定子的電磁場(chǎng)是不能和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)在同一直線的。使步進(jìn)電機(jī)不停轉(zhuǎn)動(dòng)的前提是定子的磁場(chǎng)不停的變換，這個(gè)變換是通過(guò)一次改變繞組的磁場(chǎng)，始終是定子和轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)產(chǎn)生錯(cuò)位，促使步進(jìn)電機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)。而改變磁場(chǎng)切換的時(shí)間間隔，就可以控制步進(jìn)電機(jī)的速度了，這就是步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理。由于單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流較小，不能直接用來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，優(yōu)勢(shì)不能充分展現(xiàn)，所以一般都是使用ULN2003達(dá)林頓陣列驅(qū)動(dòng)，可以為步進(jìn)電機(jī)提供較大的扭力，使電機(jī)穩(wěn)定工作。3.3 ULN2003芯片概述與特點(diǎn)ULN2003芯片是高耐壓、大電流達(dá)林頓陣列，由7組達(dá)林頓晶體管陣列和相應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)以及鉗位二極管網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，

31、具有同時(shí)驅(qū)動(dòng)7組負(fù)載的能力，為單片雙極型大功率高速集成電路10。由于步進(jìn)電機(jī)并不是簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)動(dòng)，它要帶動(dòng)不同的負(fù)載，完成不同的工作，所以需要產(chǎn)生較大的扭力，又由于直接使用三極管驅(qū)動(dòng)的局限和功率電子電路大多要求具有大電流輸出能力，所以步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)一般使用ULN2003。ULN2003芯片高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列產(chǎn)品屬于可控大功率器件功率驅(qū)動(dòng)電路，可控大功率驅(qū)動(dòng)器件驅(qū)動(dòng)電路是功率電子設(shè)備輸出電路的一個(gè)重要組成部分。具體電路圖如圖3-6所示。圖3-6 ULN2003接線示意圖ULN2003實(shí)際上只是一個(gè)放大電路，用來(lái)放大電流，對(duì)于實(shí)際的邏輯控制沒(méi)有任何作用。如果沒(méi)有這個(gè)芯片電機(jī)也會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，只是轉(zhuǎn)動(dòng)的

32、扭力會(huì)受很大影響，制約步進(jìn)電機(jī)的性能。3.4 紅外線發(fā)射接收模塊3.4.1 紅外線遙控的介紹紅外線是太陽(yáng)光線中眾多不可見(jiàn)光線中的一種，在太陽(yáng)光中就包含著紅外線。由德國(guó)科學(xué)家霍胥爾于1800年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射。很多人不知道紅外線與紫外線等不可見(jiàn)光線或者紅光等可見(jiàn)光線的產(chǎn)生區(qū)別，它們最大的區(qū)別是波長(zhǎng)不同，波長(zhǎng)是震蕩頻率的結(jié)果。人眼能夠識(shí)別的可見(jiàn)光的種類為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫，波長(zhǎng)是從長(zhǎng)到短排列的。其中紅光的波長(zhǎng)范圍為0.620.76um；紫光的波長(zhǎng)范圍為0.380.46。比紫光的波長(zhǎng)還要短的光叫紫外線，比紅光的波長(zhǎng)還要長(zhǎng)的光叫紅外線。紅外線遙控技術(shù)就是利用波長(zhǎng)為0.761.5m之間的近

33、紅外線來(lái)傳送控制信號(hào)的。紅外線是我們最常用的一種不可見(jiàn)光線，家用電器的遙控器基本上都是使用紅外線。有一個(gè)很有趣的特點(diǎn)，當(dāng)按下遙控器的鍵盤時(shí)，我們看不到紅外發(fā)射頭發(fā)出的光線，但是如果我們用照相機(jī)來(lái)對(duì)著紅外發(fā)射頭，按下鍵盤時(shí)，在相機(jī)中我們可以觀察到它發(fā)出了亮光。紅外遙控的特點(diǎn)是造價(jià)較低，適合市場(chǎng)的推廣，各類家庭用戶的使用。編解碼較容易，不會(huì)因?yàn)槌绦螂娐返膹?fù)雜性而經(jīng)常出現(xiàn)故障。它由32位碼長(zhǎng)，4段碼，通過(guò)用戶碼的不同區(qū)別開了不同產(chǎn)品的不同遙控，以免互相干擾，不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設(shè)備。還有一個(gè)重要原因，紅外線不會(huì)對(duì)人體造成傷害，發(fā)射接收距離較長(zhǎng)，方便用戶使用。一般在10米以內(nèi)可以靈敏接收的。

34、3.4.2紅外通信基本原理 通信控制系統(tǒng)大多是由發(fā)射與接收兩部分組成的，紅外通信也不例外。發(fā)射系統(tǒng)對(duì)一個(gè)紅外輻射源進(jìn)行調(diào)制后發(fā)射紅外信號(hào)，而接收系統(tǒng)用紅外一體化接收頭進(jìn)行接收，兩者聯(lián)合構(gòu)成了紅外通信系統(tǒng)。紅外通信的基本原理是：發(fā)送端將基帶二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)（載波信號(hào)），通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。紅外信號(hào)由接收端轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行放大、濾波等處理，還原成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，并將其輸出。由于各遙控產(chǎn)品的不同，還有很多不同的遙控廠商，必須有一個(gè)通信協(xié)議來(lái)保障不同種類的紅外產(chǎn)品獲得最佳的通信效果。紅外線的波長(zhǎng)在750nm至1mm之間，紅外通信一般采用紅外波段內(nèi)的近紅外線，波長(zhǎng)在0.

35、75um至25um之間。紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)將紅外通信協(xié)議定為波長(zhǎng)限定在850nm900nm范圍之間。紅外線的調(diào)制方法常用的有兩種，一種是通過(guò)脈沖寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈寬調(diào)制（PWM），另一種是通過(guò)脈沖串之間的時(shí)間間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈沖調(diào)制（PPM）13 。本設(shè)計(jì)采用脈沖調(diào)制方法，即二進(jìn)制信息由兩個(gè)脈沖的時(shí)間間隔來(lái)表示，首先產(chǎn)生一個(gè)同步頭，然后產(chǎn)生2個(gè)8位用戶碼，接著8位數(shù)據(jù)碼和8位數(shù)據(jù)反碼，如圖3-7所示。0.56ms0.56ms1.125ms2.25ms數(shù)據(jù)0數(shù)據(jù)1圖3-7 PPM調(diào)制波形圖4.5ms4.5ms引導(dǎo)碼用戶碼用戶碼數(shù)據(jù)碼數(shù)據(jù)反碼數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)8位8位8位8位紅外遙控的一個(gè)數(shù)據(jù)幀是由引導(dǎo)

36、碼、用戶碼、數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼組成的。每個(gè)品牌的用戶碼一般都是不同的，數(shù)據(jù)碼同種種類的遙控器一般差異不大。每段碼都為8位，2段用戶碼，數(shù)據(jù)碼及其反碼只有1段。每幀數(shù)據(jù)由一個(gè)起始位、2段8個(gè)用戶碼位8個(gè)數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼構(gòu)成，如圖3-8所示。每幀傳送1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。圖3-8 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)示意圖由于紅外光存在反射,在全雙工的方式下發(fā)送的信號(hào)也可能會(huì)被本身接收，因此，紅外通信應(yīng)采用異步半雙工方式，即通信的某一方發(fā)送和接收交替進(jìn)行。3.4.3 紅外遙控發(fā)射系統(tǒng)紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)紅外遙控系統(tǒng)主要分為調(diào)制、發(fā)射、接收和解調(diào)四部分，如圖3-9所示。圖3-9 紅外遙控系統(tǒng)調(diào)制紅外遙控發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)采用調(diào)制的方式，即把數(shù)據(jù)

37、和一定頻率的載波進(jìn)行“與”操作，這樣可以提高發(fā)射效率和降低電源功耗。調(diào)制載波頻率一般在30kHz到60kHz之間，一般紅外遙控使用的是38kHz，占空比1/3的方波。如圖3-10所示。8.8us26.4us圖3-10 載波波形有很多芯片都可以發(fā)射紅外光，但是對(duì)于遙控的芯片選擇要考慮使用設(shè)備和編碼種類的不同。對(duì)于家用電器的遙控，必須功率要低，這樣電池才可以長(zhǎng)時(shí)間使用，一般都使用可休眠的的發(fā)射芯片，能不按鍵時(shí)遙控處于不工作模式。芯片一般選用的晶振為陶瓷共鳴器，因?yàn)槠溆凶銐虻奈锢碜矒裟芰?，雖然準(zhǔn)確性不如石英晶體，但是通常是可以允許一些誤差的。經(jīng)過(guò)編碼后，要用專用的發(fā)射頭發(fā)射出去。普通的發(fā)光二極管是不

38、能擔(dān)此重任的，因?yàn)樗荒馨l(fā)射出可見(jiàn)光。紅外發(fā)射二極管是專門用來(lái)發(fā)射紅外線的，它的內(nèi)部材料是與普通二極管完全不同的，所以導(dǎo)致了其發(fā)出的是紅外線而不是可見(jiàn)光12。聽(tīng)上去紅外發(fā)射二極管價(jià)格也很便宜，與普通發(fā)光二極管差不多，某些方面也促進(jìn)了紅外通信技術(shù)的發(fā)展。3.4.4 紅外遙控接收系統(tǒng)有發(fā)射就要有接收，由于發(fā)射的紅外線有38K的載波，所以一定要先把接收的信號(hào)濾波才行，為了得到準(zhǔn)確的編碼，還要把信號(hào)進(jìn)行放大、積分等。這是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，也應(yīng)該有復(fù)雜的電路來(lái)處理。隨著科技的發(fā)展，芯片集成能力的不斷提高，這個(gè)看似復(fù)雜的任務(wù)只需要一個(gè)叫做紅外接收頭的電子器件就可以完成工作。常用的紅外接收頭有HX1838，T

39、L1838等，它們的性能、結(jié)構(gòu)基本都是一樣的，可以把38K載波濾掉，并進(jìn)行一定的處理，使中心處理器件接收到準(zhǔn)確的編碼，但需要注意的是它處理后的是原來(lái)編碼的反碼。圖3-11中就是TL1838一體化紅外接收頭，其38就是接收38K載波的意思。圖3-11 TL1838實(shí)物圖TL1838如圖3-11所示，從左邊開始，分別為1腳、2腳、3腳，分別為信號(hào)輸出腳、地和電源，其電平與TTL兼容。TL1838系列特性如下：工作電壓：2.75.5V工作電流：1.4mA距離：15M頻率：38K角度：45波長(zhǎng)：940nm當(dāng)TL1838接收到紅外光信號(hào)時(shí)，內(nèi)部的PIN紅外接收管將其裝換為電信號(hào)，又經(jīng)過(guò)放大電路、解調(diào)電路

40、的作用，由輸出引腳輸出與TTL電平兼容的電信號(hào)，該電信號(hào)可以直接送到微處理器中處理。 TL1838的輸出波形如圖3-12所示。當(dāng)接收到頻帶內(nèi)的紅外信號(hào)時(shí)，TL1838接收器會(huì)輸出低電平，否則數(shù)出高電平，從而“將時(shí)斷時(shí)續(xù)”的紅外信號(hào)解調(diào)成原來(lái)的連續(xù)方波信號(hào)。需要注意的一點(diǎn)是，它并沒(méi)有把紅外信號(hào)解碼，因?yàn)樗幚砗蟀l(fā)出的信號(hào)不是標(biāo)準(zhǔn)的1、0高低電平。不管是1還是0，都包含著高低電平，只是高低電平所持續(xù)的時(shí)間是不同的，這需要單片機(jī)自己通過(guò)程序來(lái)判斷了。低電平高電平 圖3-12(a) 已調(diào)制紅外信號(hào) (b) TL1838輸出信號(hào)TL1838的有效傳輸距離是15m，它的工作電壓為2.75.5V，接收穩(wěn)定，

41、功率小，在各種紅外接收?qǐng)龊系目梢允褂?。TL1838由于它的穩(wěn)定性能，低廉的價(jià)格，是一款性價(jià)比很高的紅外一體化接收頭13。3.4.5 TL1838與單片機(jī)的接口本設(shè)計(jì)的紅外遙控系統(tǒng)是將普通遙控器解碼，把它的32位碼寫進(jìn)單片機(jī)程序中，使得可以通過(guò)對(duì)遙控器鍵盤的控制，單片機(jī)可以得到相對(duì)指令。其連接線電路如圖3-13所示。圖3-13 遙控的接收頭的連線把其輸出端接單片機(jī)的外部中斷0，每當(dāng)遙控器發(fā)出信號(hào)時(shí)都會(huì)觸發(fā)單片機(jī)外部中斷，這時(shí)再觸發(fā)單片機(jī)的定時(shí)中斷對(duì)其發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行鑒定，以檢測(cè)出其碼位。3.5 12864顯示模塊3.5.1 12864液晶的特點(diǎn)現(xiàn)在的字符型液晶模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息

42、顯示器件了。12864型液晶顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)。設(shè)計(jì)中用到的就是這種顯示屏。其實(shí)物圖如圖3-14所示。圖3-14 12864實(shí)物圖12864型液晶顯示屏共有20個(gè)引腳，其中有8位數(shù)據(jù)總線D0D7，5個(gè)控制引腳R/W、E、RS、PSB、RST，5個(gè)電源引腳，其中包括背光電源和顯示器電源。三個(gè)用于調(diào)節(jié)背景亮度和字符亮度以及供電的引腳。12864型液晶是利用液晶經(jīng)過(guò)處理后能夠改變光線傳輸方向的特性，達(dá)到顯示字符或圖形的目的。它由點(diǎn)陣字符顯示器件和專用的行和列驅(qū)動(dòng)器組成，體積小、功耗極低、顯示內(nèi)容豐富?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)外圍電路的調(diào)節(jié)來(lái)控制屏幕亮度，工作電壓為5V。本設(shè)計(jì)使用的液晶

43、使用ST7920控制器，5V電壓驅(qū)動(dòng)，帶背光，內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)陣、128個(gè)字符（8*16點(diǎn)陣）及64*256點(diǎn)陣顯示RAM。與外部CPU接口采用并行或串行兩種控制方式。3.5.2 12864液晶的引腳說(shuō)明12864液晶有多種驅(qū)動(dòng)芯片，雖然驅(qū)動(dòng)芯片有很多種，但原理基本相同。本次設(shè)計(jì)采用驅(qū)動(dòng)芯片為ST7920的12864液晶對(duì)步進(jìn)電機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行顯示，其引腳分布圖如圖3-15所示。 圖3-15 12864液晶管腳圖12864液晶管腳及其功能描述，如表3-2所示：表3-2 12864管腳說(shuō)明管腳號(hào)管腳名稱電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC35V電源正3V0對(duì)比度（亮度）調(diào)整4RS(

44、CS)H/LRS=“H”，表示DB7DB0為顯示數(shù)據(jù)RS=“L”，表示DB7DB0為顯示指令數(shù)據(jù)5R/W(SID)H/LR/W=“H”，E=“H”，數(shù)據(jù)被讀到DB7DB0R/W=“L”，E=“HL”，DB7DB0的數(shù)據(jù)被寫到R或DR 6E(SCLK)H/L使能信號(hào)7DB0H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線8DB1H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線9DB2H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線10DB3H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線11DB4H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線12DB5H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線13DB6H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線14DB7H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線15PSBH/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式16NC空腳17RESETH/L復(fù)位端，低電平有效18VOUTLCD驅(qū)動(dòng)電壓輸出端

45、19AVDD背光源正端20KVSS背光源負(fù)端在對(duì)液晶模塊進(jìn)行操作時(shí)，其忙標(biāo)志位（BF）提供內(nèi)部工作情況，BF=1表示模塊在進(jìn)行內(nèi)部操作，此時(shí)模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù)。BF=0時(shí)，模塊為準(zhǔn)備狀態(tài)，隨時(shí)可以接受外部指令和數(shù)據(jù)14。原則上每次對(duì)控制器進(jìn)行讀/寫操作之前，都必須進(jìn)行讀/寫檢測(cè)。實(shí)際上，由于單片機(jī)的操作速度低于液晶控制器的反應(yīng)速度，因此可不必進(jìn)行讀/寫檢測(cè)，或只進(jìn)行簡(jiǎn)短的延時(shí)即可。3.5.3 12864液晶的讀寫操作12864與外部CPU接口有并行或串行兩種控制方式，由于本設(shè)計(jì)采用的是并行讀寫模式，所以主要介紹并行控制方式。讀狀態(tài)的操作時(shí)序?yàn)镽S=L，R/W=H，E=H；讀數(shù)據(jù)操作時(shí)序?yàn)?/p>

46、RS=H，R/W=H，E=H；時(shí)序圖如圖3-16所示。圖3-16 12864液晶的讀時(shí)序?qū)懼噶畹牟僮髦噶顬镽S=L，R/W=L，E=高脈沖脈沖，DB0DB7=指令碼。寫數(shù)據(jù)的操作指令為RS=H，R/W=L，E=高脈沖，DB0DB7=數(shù)據(jù)14，時(shí)序圖如3-17所示。 圖3-17 12864液晶的寫時(shí)序12864液晶是一種可以讀數(shù)據(jù)和存數(shù)據(jù)的器件。由于設(shè)計(jì)中只用到了些操作，所以要著重說(shuō)明寫操作的方法。E端為使能端，R/W來(lái)區(qū)分讀和寫，RS來(lái)控制數(shù)據(jù)還是指令，時(shí)序的協(xié)調(diào)性非常重要。3.5.4 12864液晶的控制指令12864共有18條控制指令，來(lái)對(duì)顯示器寫狀態(tài)?，F(xiàn)在詳細(xì)分析液晶的顯示集。(1)清除

47、顯示CODE：RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLLLLLLH功能：清除顯示屏幕，把DDRAM位址計(jì)數(shù)器調(diào)整為“00H”。(2)位址歸位CODE：RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLLLLLHX功能：把DDRAM位址計(jì)數(shù)器調(diào)整為“00H”，游標(biāo)回原點(diǎn)，該功能不影響顯示DDRAM。(3)位址歸位CODE：RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLLLLHI/DS功能：把DDRAM位址計(jì)數(shù)器調(diào)整為“00H”，游標(biāo)回原點(diǎn)，該功能不影響顯示DDRAM(4)顯示狀態(tài) 開/關(guān)

48、CODE：RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLLLHDC B功能： D=1；整體顯示ON C=1；游標(biāo)ON B=1；游標(biāo)位置ON(5)游標(biāo)或顯示移位控制CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLLHS/CR/LX X功能：設(shè)定游標(biāo)的移動(dòng)與顯示的移位控制位：這個(gè)指令并不改變DDRAM的內(nèi)容。(6)功能設(shè)定CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLHDLX0 REX X功能：DL=1（必須設(shè)為1） RE=1；擴(kuò)充指令集動(dòng)作 RE=0：基本指令集動(dòng)作。

49、(7)設(shè)定CGRAM位址CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLHAC5AC4AC3AC2AC1AC0功能：設(shè)定CGRAM位址到位址計(jì)數(shù)器（AC）。(8)設(shè)定DDRAM位址CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLHAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0功能：設(shè)定DDRAM位址到位址計(jì)數(shù)器（AC）。(9)讀取忙碌狀態(tài)（BF）和位址CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LHBFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0功能：讀取忙碌狀態(tài)（BF）可

50、以確認(rèn)內(nèi)部動(dòng)作是否完成，同時(shí)可以讀出位址計(jì)數(shù)器（AC）的值。(10)寫資料到RAMCODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0HLD7D6D5D4D3D2D1 D0功能：寫入資料到內(nèi)部的RAM（DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM）。(11)讀出RAM的值CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0HHD7D6D5D4D3D2D1 D0功能：從內(nèi)部RAM讀取資料（DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM）。(12)待命模式（12H）CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB

51、2 DB1 DB0LLLLLLLLL H功能：進(jìn)入待命模式，執(zhí)行其他命令都可終止待命模式。(13)卷動(dòng)位址或IRAM位址選擇（13H）CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLLLLLH SR功能：SR=1；允許輸入卷動(dòng)位址 SR=0；允許輸入IRAM位址 。(14)反白選擇（14H）CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLLLLHR1 R0功能：選擇4行中的任一行作反白顯示，并可決定反白的與否。(15)睡眠模式（015H）CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 D

52、B2 DB1 DB0LLLLLLHSLX X功能：SL=1；脫離睡眠模式 SL=0；進(jìn)入睡眠模式。(16)擴(kuò)充功能設(shè)定（016H）CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLHHX1 REG L功能：RE=1；擴(kuò)充指令集動(dòng)作 RE=0；基本指令集動(dòng)作 G=1；繪圖顯示ON G=0；繪圖顯示OFF。(17)設(shè)定IRAM位址或卷動(dòng)位址（017H）CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLHAC5AC4AC3AC2AC1AC0 功能：SR=1；AC5AC0為垂直卷動(dòng)位址 SR=0；AC3AC0寫ICO

53、NRAM位址。(18)設(shè)定繪圖RAM位址（018H）CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLHAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0功能：設(shè)定GDRAM位址到位址計(jì)數(shù)器（AC）。3.5.5 12864液晶接口電路本設(shè)計(jì)中顯示器顯示出電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、速度等顯示內(nèi)容。本設(shè)計(jì)的液晶電路如圖3-18所示。圖3-18 LCD連接電路圖此電路是液晶的驅(qū)動(dòng)電路，使液晶顯示電機(jī)狀態(tài)，單片機(jī)的P1口為數(shù)據(jù)接口，P3.5及P3.6控制液晶的命令與數(shù)據(jù)傳輸。滑動(dòng)電阻器用來(lái)控制液晶的亮度。3.6 蜂鳴器模塊3.6.1 蜂鳴器介紹蜂鳴器是一種常見(jiàn)的一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，在計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式