基于單片機的步進電機控制器設(shè)計畢業(yè)論文設(shè)計

1、 畢畢業(yè)業(yè)論論文文（設(shè)設(shè)計計）基于單片機的步進電機控制器設(shè)計基于單片機的步進電機控制器設(shè)計學 院 專 業(yè) 年 級 學生姓名 學 號 年 月 日摘 要本文應用單片機、步進電機驅(qū)動芯片、字符型 LCD 和鍵盤，構(gòu)建了集步進電機控制器和驅(qū)動器為一體的步進電機控制系統(tǒng)。CPU 采用 89C51 作為步進電機的控制芯片；步進電機的應選用三相三拍的步進電機；顯示電路的用 LCD1602，分別用來顯示步進電機的實際轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速；鍵盤的連接一般有兩種方式，一種是獨立式鍵盤；一種是行列式鍵盤，本次設(shè)計一共用 4 個鍵因此采用獨立式鍵盤；電源電路用了+5V、+12V 電源，采用的是78 系列的集成固定三端穩(wěn)壓管

2、；由于系統(tǒng)中不可避免會從外界引入干擾，影響系統(tǒng)的控制精度，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，故采用了硬件和軟件抗干擾措施。軟件的設(shè)計：包括顯示子程序、鍵盤子程序、驅(qū)動程序、正反轉(zhuǎn)程序、轉(zhuǎn)速快慢程序、以及定時中斷程序。 關(guān)鍵詞: 步進電機，液晶顯示，L298目目 錄錄第第 1 1 章章緒緒 論論 .2 21.1 引言 .2步進電機常見的控制方案與驅(qū)動技術(shù)簡介 .3常見的步進電機控制方法.3第第 2 2 章章 系統(tǒng)方案設(shè)計系統(tǒng)方案設(shè)計 .5 52.1 步進電機的選擇 .52.2 單片機的選擇 .5第第 3 3 章章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 .9 93.1 單片機微控制器電路設(shè)計 .93.1.1 AT8

3、9C51 微控制器特點 .93.1.2 AT89C51 單片機引腳功能 .93.1.3 晶振電路設(shè)計.11復位電路設(shè)計.123.2 電源模塊設(shè)計 .123.3 步進電機驅(qū)動電路設(shè)計 .133.4 液晶顯示電路 .14第第 4 4 章章 系統(tǒng)軟件實現(xiàn)系統(tǒng)軟件實現(xiàn) .16164.1 系統(tǒng)軟件主程序設(shè)計 .164.2 系統(tǒng)初始化程序設(shè)計 .174.3 電機驅(qū)動程序設(shè)計 .174.4 液晶顯示程序設(shè)計 .19第第 5 5 章章 系統(tǒng)測試系統(tǒng)測試 .2020運行結(jié)果 .205.2 仿真軟件介紹.21總總 結(jié)結(jié) .2121致致 謝謝 .2222參考文獻參考文獻 .2323程序附錄程序附錄 .2424第 1

4、 章緒 論 引言步進電動機又稱脈沖電動機或階躍電動機，國外一般稱為Steppingmotor、 Pulse motor或Stepper servo，其應用發(fā)展已有約80年的歷史。步進電機是一種把電脈沖信號變成直線位移或角位移的控制電機，其位移速度與脈沖頻率成正比，位移量與脈沖數(shù)成正比。步進電機在結(jié)構(gòu)上也是由定子和轉(zhuǎn)子組成，可以對旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)動速度進行高精度控制。當電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場，該矢量場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁極磁場方向與定子的磁場方向一著該磁場旋轉(zhuǎn)一個角度。因此，控制電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)實際上就是以一定的規(guī)律控制定子繞組的電流來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場。每來一個脈沖電

5、壓，轉(zhuǎn)子就旋轉(zhuǎn)一個步距角，稱為一步。根據(jù)電壓脈沖的分配方式，步進電機各相繞組的電流輪流切換，在供給連續(xù)脈沖時，就能一步一步地連續(xù)轉(zhuǎn)動，從而使電機旋轉(zhuǎn)。步進電機每轉(zhuǎn)一周的步數(shù)相同，在不丟步的情況下運行，其步距誤差不會長期積累。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，同時步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差，精度高，步進電動機可以在寬廣的頻率范圍內(nèi)通過改變脈沖頻率來實現(xiàn)調(diào)速、快速起停、正反轉(zhuǎn)控制等，這是步進電動機最突出的優(yōu)點1。正是由于步進電機具有突出的優(yōu)點，廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增

6、，在各個國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有應用2。比如在數(shù)控系統(tǒng)中就得到廣泛的應用。目前世界各國都在大力發(fā)展數(shù)控技術(shù)，我國的數(shù)控系統(tǒng)也取得了很大的發(fā)展，我國已經(jīng)能夠自行研制開發(fā)適合我國數(shù)控機床發(fā)展需要的各種檔次的數(shù)控系統(tǒng)。近年來由于微型計算機方面的快速發(fā)展，使步進電機的控制發(fā)生了革命性變革。優(yōu)點明顯的步進電機被廣泛應用在電子計算機的許多外圍設(shè)備中，例如打印機，紙帶輸送機構(gòu)，卡片閱讀機，主動輪驅(qū)動機構(gòu)和存儲器存取機構(gòu)等，步進電機也在軍用儀器，通信和雷達設(shè)備，攝影系統(tǒng)，光電組合裝置，閥門控制，數(shù)控機床，電子鐘，醫(yī)療設(shè)備及自動繪圖儀，數(shù)字控制系統(tǒng)，工具機控制，程序控制系統(tǒng)以及許多航天工業(yè)的系統(tǒng)中得到應用3。因而，對于

7、步進電機控制的研究也就顯得尤為重要了。課題研究背景電氣時代的今天，電動機一直在現(xiàn)代化的生產(chǎn)和生活中起著十分重要的作用。步進電機是機電控制中一種常用的執(zhí)行機構(gòu)，原理是通過對它每相線圈中的電流和順序切換來使電機作步進式旋轉(zhuǎn)。步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的執(zhí)行機構(gòu)。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點，使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進電機來控制變的非常的簡單，價錢比較低廉，所以其應用的越來越廣泛，以后在速度、位置等領(lǐng)域

8、，利用單片機控制實現(xiàn)其控制效果，會陸續(xù)的占有一席之地。1.3步進電機常見的控制方案與驅(qū)動技術(shù)簡介常見的步進電機控制方法 1、基于電子電路的控制步進電機受電脈沖信號控制，電脈沖信號的產(chǎn)生、分配、放大全靠電子元器件的動作來實現(xiàn)。由于脈沖控制信號的驅(qū)動能力一般都很弱，因此必須有功率放大驅(qū)動電路。步進電機與控制電路、功率放大驅(qū)動電路組成一體，構(gòu)成步進電機驅(qū)動系統(tǒng)。此種控制電路設(shè)計簡單，功能強大，可實現(xiàn)一般步進電機的細分任務(wù)。這個系統(tǒng)由三部分組成：脈沖信號產(chǎn)生電路、脈沖信號分配電路、功率放大驅(qū)動電路。系統(tǒng)組成如圖所示。功率放大驅(qū)動電路脈沖控制器環(huán)形分配器步進電機圖基于電子電路控制系統(tǒng)此種方案即可為開環(huán)控

9、制，也可閉環(huán)控制。開環(huán)時，其平穩(wěn)性好，成本低，設(shè)計簡單，但未能實現(xiàn)高精度細分。采用閉環(huán)控制，即能實現(xiàn)高精度細分，實現(xiàn)無級調(diào)速。閉環(huán)控制是不斷直接或間接地檢測轉(zhuǎn)子的位置和速度，然后通過反饋和適當?shù)奶幚?，自動給出脈沖鏈，使步進電機每一步響應控制信號的命令，從而只要控制策略正確電機不可能輕易失步4。該方案多通過一些大規(guī)模集成電路來控制其脈沖輸出頻率和脈沖輸出數(shù)，功能相對較單一，如需改變控制方案，必須需重新設(shè)計，因此靈活性不高。2、基于單片機的控制采用單片機來控制步進電機，實現(xiàn)了軟件與硬件相結(jié)合的控制方法。用軟件代替環(huán)形分配器，達到了對步進電機的最佳控制。系統(tǒng)中采用單片機接口線直接去控制步進電機各相驅(qū)

10、動線路。由于單片機的強大功能，還可設(shè)計大量的外圍電路，鍵盤作為一個外部中斷源，設(shè)置了步進電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、檔次、停止等功能，采用中斷和查詢相結(jié)合的方法來調(diào)用中斷服務(wù)程序，完成對步進電機的最佳控制，顯示器及時顯示正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)速度等狀態(tài)。環(huán)形分配器其功能由單片機系統(tǒng)實現(xiàn)，采用軟件編程的辦法實現(xiàn)脈沖的分配。本方案有以下優(yōu)點：(1)單片機軟件編程可以使復雜的控制過程實現(xiàn)自動控制和精確控制，避免了失步、振蕩等對控制精度的影響；(2)用軟件代替環(huán)形分配器，通過對單片機的設(shè)定，用同一種電路實現(xiàn)了多相步進電機的控制和驅(qū)動，大大提高了接口電路的靈活性和通用性；(3)單片機的強大功能使顯示電路、鍵盤電路、復位電路等外

11、圍電路有機的組合，大大提高系統(tǒng)的交互性5。第 2 章 系統(tǒng)方案設(shè)計2.1 步進電機的選擇步進電機的選擇方案一：選擇反應式步進電動機（VR）。采用高導磁材料構(gòu)成齒狀轉(zhuǎn)子和定子，其結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，步距角可以做的相當小，但動態(tài)性能相對較差。方案二：選擇永磁式步進電動機（PM）。轉(zhuǎn)子采用多磁極的圓筒形的永磁鐵，在其外側(cè)配置齒狀定子。用轉(zhuǎn)子和定子之間的吸引和排斥力產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動步的角度一般是 7.50。它的出力大，動態(tài)性能好；但步距角一般比較大。方案三：選擇混合步進電動機（HB）。這是 PM 和 VR 的復合產(chǎn)品，其轉(zhuǎn)子采用齒狀的稀土永磁材料，定子則為齒狀的突起結(jié)構(gòu)。此類電機綜合了反應式和永磁式兩

12、者的優(yōu)點，步距角小，出力大，動態(tài)性能好，是性能較好的一類步進電動機，在計算機相關(guān)的設(shè)備中多用此類電機。由于永磁式步進電機的動態(tài)性能比較好，而且結(jié)構(gòu)相對比較簡單，價格適中，是電子業(yè)余愛好者中常用的步進電機。故在此選用永磁式步進電機。2.2 單片機的選擇單片機的選擇方案一：選擇 ARM7TDMI S3C44BOX 單片機S3C44BOX 單片機包含 ARM7TDMI 處理器。ARM7TDMI 處理器是 ARM公司通用的 32 位微處理器家族的成員之一，是一種高性能、廉價、低功耗的RISC 處理器，同時又具有非常豐富的片上資源，非常適合嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)。方案二：選擇 AT89S52 單片機AT89S

13、52 是一種帶 8K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機。它的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 1000 次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的 MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于 AT89S52 的結(jié)構(gòu)簡單、價格適中、高性能，故在此選擇 AT89S52 單片機。2.3 步進電機驅(qū)動電路的設(shè)計步進電機驅(qū)動電路的設(shè)計方案一：使用多個功率放大器件驅(qū)動電機通過使用不同的放大電路和不同參數(shù)的器件，可以達到不同

14、的放大的要求，放大后能夠得到較大的功率。但是由于使用的是四相的步進電機，就需要對四路信號分別進行放大，由于放大電路很難做到完全一致，當電機的功率較大時運行起來會不穩(wěn)定，而且電路的制作也比較復雜。方案二：選用 L297，L298 芯片作為步進電機的驅(qū)動芯片并通過光電耦合來驅(qū)動步進電機。L297 芯片是具有 20 個引腳的雙列直插式塑膠封裝的步進電動機控制器(包括集成的硬件環(huán)形分配器)。它可產(chǎn)生四相驅(qū)動信號，能用半步(八拍)和全步(四拍)等方式驅(qū)動單片機控制兩相雙極或四相單極步進電機。該芯片內(nèi)部的 PWM斬波器允許在關(guān)模式下控制步進電動機繞組電流，由于相序信號也是由內(nèi)部產(chǎn)生的，因此它只需要時鐘、方

15、向和模式輸入信號便能控制步進電動機，可減輕微處理器和程序設(shè)計的負擔。L297 單片步進電動機控制器集成電路的核心是脈沖分配器，L297 還設(shè)有兩個 PWM 斬波器來控制線繞組電流，實現(xiàn)恒流斬波控制，以獲得良好的轉(zhuǎn)矩-頻率特性。適用于雙極性兩相步進電動機或單極性四相步進電動機的控制。L297 只需從上位機接受方向(正反轉(zhuǎn))，模式(半步基本步距)，時鐘(步進脈沖)3 個輸入信號。它產(chǎn)生 3 種相序的信號，對應于 3 種不同的工作方式：半步方式(四相八拍)；基本步距，單相激勵方式(單相四拍)；基本步距，兩相激勵方式(兩相兩拍)。其工作方式輸出的波形如圖 46 所示，初狀態(tài)(HOME)是 ABCD=

16、0101。L297 是 20 腳雙列直插式塑料封裝，常以+5V供電。該單片步進電機控制器集成電路的核心是脈沖分配器，L297 還設(shè)有兩個PWM 斬波器來控制繞組電流，實現(xiàn)恒流斬波控制，以獲得良好的轉(zhuǎn)矩-頻率特性，實用于雙極兩相步進電機或者單極四相步進電機的控制。L298 是美國國際整流器公司利用自身獨有的高壓集成電路以及無閂鎖CMOS 技術(shù)，于 1990 年前后開發(fā)并且投放市場的，是一種雙通道高壓、高速的功率器件柵極驅(qū)動的單片式集成驅(qū)動器。它把驅(qū)動高壓側(cè)和低壓側(cè) MOSFET或 IGBT 所需的絕大部分功能集成在一個高性能的封裝內(nèi)，外接很少的分立元件就能提供極快的功耗，它的特點在于，將輸入邏輯

17、信號轉(zhuǎn)換成同相低阻輸出驅(qū)動信號，可以驅(qū)動同一橋臂的兩路輸出，驅(qū)動能力強，響應速度快，工作電壓比較高，可以達到 600V，其內(nèi)設(shè)欠壓封鎖，成本低、易于調(diào)試。高壓側(cè)驅(qū)動采用外部自舉電容上電，與其他驅(qū)動電路相比，它在設(shè)計上大大減少了驅(qū)動變壓器和電容的數(shù)目，使得 MOSFET 和 IGBT 的驅(qū)動電路設(shè)計大為簡化，而且它可以實現(xiàn)對 MOSFET 和 IGBT 的最優(yōu)驅(qū)動，還具有快速完整的保護功能。與此同時，L298 的研制成功并且投入應用可以極大地提高控制系統(tǒng)的可靠性。降低了產(chǎn)品成本和減少體積。L297 加驅(qū)動器組成的步進電機控制電路具有以下優(yōu)點：使用元件少，組件的損耗低，可靠性高體積小，軟件開發(fā)簡單

18、，并且計算機(或單片機)硬件 費用大大減少。L297 與 L298 配合使用控制雙極步進電機工作電流可達 2.5A。本系統(tǒng)最后采用 L297 來提供時序信號，節(jié)省了單片機 IO 端口的使用。采用 L298來驅(qū)動步進電機的設(shè)計方案。第 3 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1 單片機微控制器電路設(shè)計單片機微控制器電路設(shè)計3.1.1 AT89C51 微控制器特點微控制器特點AT89C51 單片機是美國 Intel 公司的 8 位高檔單片機系列。也是目前應用最為廣泛的一種單片機系列。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化框圖如下所示。AT89C51 系列單片機主要有 CPU、存儲器（包括 RAM 和 ROM）、IO 接口電路及時鐘電

19、路等部分組成。單片機的優(yōu)點： 有優(yōu)異的性能價格比。 集成度高，體積小，可靠性好。 控制能力強。 低功耗,低電壓,便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。 易擴展。目前，應用廣泛的主流機型是 80C51 系列 8 位單片機。該機型具有性能價格比高；開發(fā)裝置多；國內(nèi)技術(shù)人員熟悉；芯片功能夠用適用；有眾多芯片制造廠商加盟，可廣泛選擇等優(yōu)點，此次我們采用美國 intel 公司生產(chǎn)的 AT89C51 單片機，其中主要包括有 CPU、存儲器（RAM 和 ROM）、IO 接口電路及時鐘電路等3.1.2 AT89C51 單片機引腳功能單片機引腳功能AT89C51 系列單片機的封裝形式有兩種：一種是雙列直插方式封裝；另一種是方形封

20、裝。AT89C51 單片機 40 個引腳及總線結(jié)構(gòu)圖如下所示。其CMOS 工藝制造的低地功耗芯片也有采用方形封裝的。但為 44 個引腳，其中 4個引腳是不使用的。由于 89C51 單片機是高性能的單片機。同時受到引腳數(shù)目的限制，所以有部分引腳具有第二功能。如圖 2-3 單片機引腳圖。主電源引腳兩根：VCC 接+5V 電源正端；VSS 接+5V 電源地端。XTAL1:接外部石英體和微調(diào)電源的一端。XTAL2:接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。其中，對用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機,XTAL1 腳接地，XTAL2 腳作為外部振蕩信號的輸入端。對 CHMOS 單片機 XTAL1 腳作為外部振蕩信號

21、的輸入端，XTAL2 腳空不接。 圖 3-1 單片機引腳圖3. 引腳功能IO 引腳共 32 根。PO 口：P0.0-P0.7 統(tǒng)稱為 PO 口是 8 位雙向 I/O 口線。P0 口即可作為地址/數(shù)據(jù)總線使用，又可作為通用的 I/O 口線。在不接片外存儲器與不擴展 I/O 口時，可作為準雙向輸入/輸出口。在接有片外存儲器或擴展 I/O 時，P0 口分時復用為低 8 位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線。 P1 口：P1.0-P1.7 統(tǒng)稱為 P1 口。是 8 位準雙向 I/O 口線。P1 口作為通用的 I/O 口使用。 P2 口：P2.0-P2.7 統(tǒng)稱為 P2 口。是 8 位準雙向 I/O 口線。P2 口

22、即可作為通用的 I/O 口使用。也可作為片外存儲器的高 8 位地址線。與 P0 口組成 16 位片外存儲器單元地址。 P3 口：P3.0-P3.7 統(tǒng)稱為 P3 口。是 8 位準雙向 I/O 口線。P3 口除作為準雙向口使用外。每個引腳還具有第二功能。P3 口的每一個引腳均可獨立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能，P3 口的第二功能如下表所示：P3 口的第二功能 P3.0 RXD 串行口輸入P3.1 TXD 串行口輸出P3.2 外部中斷 0 輸入0IMP3.3 外部中斷 1 輸入1IMP3.4 T0 定時/計數(shù)器 0 計數(shù)輸入P3.5 T1 定時/計數(shù)器 1 輸入P3.6 片外 RAM 寫選通

23、信號（輸出）WRP3.7 片外 RAM 讀選通信號（輸出）RD4控制線控制線共四根。ALE/PROG 地址鎖存有效信號輸出率。PSEN 片外程序存儲器讀選通信號輸出端低電平有效。RST/VPD 復位信號備用電源輸入信號。EA/VPP 片外程序存儲器選用端。3.1.3 晶振電路設(shè)計晶振電路設(shè)計AT89C52 單片機的定時控制功能是用時鐘電路和振蕩器完成的，而根據(jù)硬件電路的不同，連接方式分為內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。本設(shè)計中采用內(nèi)部時鐘方式。單片機內(nèi)部有一個反相放大器 XTAL1、XTAL2 分別為反相放大器的輸入端和輸出端，外接定時反饋元件組成振蕩器（內(nèi)部時鐘方式），產(chǎn)生時鐘送至單片機內(nèi)部各元

24、件。時鐘頻率越高，單片機控制器的控制節(jié)拍就越快，運算速度也就越快。一般來說單片機內(nèi)部有一個帶反饋的線性反相放大器，外界晶振（或接陶瓷振蕩器）和電容就可組成振蕩器，如圖 3-2 所示。加電以后延時一段時間（約 10ms）振蕩器產(chǎn)生時鐘，不受軟件控制，圖中 X1 為晶振，震蕩產(chǎn)生的時鐘頻率主要由 Y1 確定。電容 C1，C2 的作用有兩個：一是幫助振蕩器起振，二是對振蕩器的頻率起微調(diào)作用，典型值為 30pF。圖 3.2 晶振電路通過某種方式，使單片機內(nèi)各寄存器的值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操作稱為復位。STC89C51RC 單片機在時鐘電路工作以后，在 RST/V端持續(xù)給出 2 個機器周PD期的高電平就可以完

25、成復位操作（一般復位正脈沖寬度大于 10ms）。復位電路分為上電復位和外部復位兩種方式。上電復位是在單片機接通電源時，自動對單片機復位。外部復位是通過外部手動進行的復位。在這里我們設(shè)計的復位電路是上電/外部復位電路，既可以進行上電自動復位，也可以外部手動復位。圖 3.3 復位電路3.2 電源模塊設(shè)計電源模塊設(shè)計LM1117 是美國國家半導體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應用于低電壓消費類產(chǎn)品。LM1117 特性：靜態(tài)功耗低，約為 4mA，可用于電池供電；工作電壓范圍寬，4V-12V 或 5V-18V；外圍元件少；電壓增益可調(diào)，20-200；低失真度。LM1117 是一種音頻集成功放，具有自身功

26、耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點，廣泛應用于錄音機和收音機之中。LM1117 內(nèi)部電路原理圖如圖 3-4 所示。圖 3-4 電源模塊電路圖3.3 步進電機驅(qū)動電路設(shè)計步進電機驅(qū)動電路設(shè)計 L298N 為 SGS-THOMSON Microelectronics 所出產(chǎn)的雙全橋步進電機專用驅(qū)動芯片( Dual Full-Bridge Driver ) ，內(nèi)部包含 4 信道邏輯驅(qū)動電路，是一種二相和四相步進電機的專用驅(qū)動器，可同時驅(qū)動 2 個二相或 1 個四相步進電機，內(nèi)含二個 H-Bridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標準 TTL 邏輯準位信號，可

27、驅(qū)動 46V、2A 以下的步進電機，且可以直接透過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；此芯片可直接由單片機的 IO 端口來提供模擬時序信號，但在本驅(qū)動電路中用 L297 來提供時序信號，節(jié)省了單片機 IO 端口的使用。L298N 之接腳如圖 3-5 所示，Pin1 和 Pin15 可與電流偵測用電阻連 接來控制負載的電路； OUTl、OUT2 和 OUT3、OUT4 之間分別接 2 個步進電機；input1input4 輸入控制電位來控制電機的正反轉(zhuǎn)；Enable 則控制電機停轉(zhuǎn)。圖 3-5 步進電機驅(qū)動電路3.4 液晶顯示電路液晶顯示電路對于本系統(tǒng)要有顯示裝置完成顯示功能。顯示器最好能夠顯示數(shù)據(jù)、圖形?？紤]

28、到同種LCD顯示器的屏幕越大體積越大，功耗越大的特點，在同類產(chǎn)品中選用了LCD1602液晶顯示模塊。該型號顯示器消耗電量比較低，可以滿足系統(tǒng)要求。該類液晶顯示模塊采用動態(tài)的液晶驅(qū)動，可用5V供電。以下為液晶顯示電路接線原理圖如圖3-6所示。 圖3-6 LCD1602液晶電路圖第 4 章 系統(tǒng)軟件實現(xiàn)本系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要分為系統(tǒng)初始化、延時子程序、按鍵響應程序，液晶顯示程序，驅(qū)動電機子程序及控制脈沖輸出幾部分，事實上每一部分都是緊密相關(guān)的，每個功能模塊對于整體設(shè)計都是非常重要，單片機 AT89S51 通過軟件編程才能使系統(tǒng)真正的運行起來，軟件設(shè)計的好壞也直接決定了系統(tǒng)的運行質(zhì)量。程序流程圖的設(shè)計

29、遵循自頂向下的原則，即從主體遂逐步細分到每一個模塊的流程。在流程圖中把設(shè)計者的控制過程梳理清楚。具體程序的講解將在本章各節(jié)做詳細講解。 系統(tǒng)軟件主程序設(shè)計當給系統(tǒng)供電以后，通過單片機復位電路對系統(tǒng)進行上電復位系統(tǒng)經(jīng)過初始化以后，便開始執(zhí)行按鍵查詢等待相應的操作，當有按鍵按下的時候程序便調(diào)用并執(zhí)行相應的子程序，其具體的主流程圖 4.1 如下所示： 開始系統(tǒng)初始化YN按鍵判斷相應按鍵子程序相應顯示子程序結(jié)束主程序圖4.2 系統(tǒng)初始化程序設(shè)計對相應的系統(tǒng)參數(shù)進行初始化，包括系統(tǒng)上電默認運行參數(shù)設(shè)定，包括兩相四拍的工作方式，初始速度檔位是 30 轉(zhuǎn)/分，系統(tǒng)中斷設(shè)定，定時器設(shè)定，載入定時器初值和默認的工作參數(shù)等，具體流程圖如圖 4.2 所示。開始定時器中斷允許定時