利用AT89C51單片機(jī)設(shè)計小型控制系統(tǒng)

摘要本文主要討論了利用AT89C51單片機(jī)設(shè)計小型控制系統(tǒng)，同時使用步進(jìn)電機(jī)，它作為控制系統(tǒng)的執(zhí)行部件，通過硬件電路的設(shè)計以及相關(guān)軟件的設(shè)計，達(dá)到控制步進(jìn)電機(jī)的各種轉(zhuǎn)動形式。首先，論文介紹了一般控制系統(tǒng)的共性；其次，對控制系統(tǒng)中涉及的重要部件——AT89C51單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)，作了較為詳細(xì)的說明，而且對步進(jìn)電機(jī)的軟件控制方式也作了簡要的說明；最后，介紹了整個控制系統(tǒng)的三部分主要電路的設(shè)計：復(fù)位電路、驅(qū)動電路、直流穩(wěn)壓電源電路。關(guān)鍵詞：單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路ABSTRACTThispaperreportsanapproachtodesigningMini-typeControlSystembyusingAT89C51singlechip,andSteppingMotor,whichisexecutioncomponentsofcontrolsystem.HardwarecircuitandSoftwarecancontrolsteppingmotorwheeling.First,thepaperillustratecontrolsystemcommonness;second,criticalcomponentofcontrolsystem,AT89C51singlechipandsteppingmotor,ispresentedparticularly,atthesametime,thepaperintroducessoftwarecontrolmode;intheend,thewholecontrolsystemconsistofthreesegments:resettingcircuit、drivingcircuit、directcurrentstabilizationelectricalsourcecircuit.KEYWORDS:singlechip,steppingmotor,drivingcircuit前言隨著集成電路技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，一些脈沖分配專用集成電路以及步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路集成塊也應(yīng)運(yùn)而生，這些集成電路的特點(diǎn)是體積小，驅(qū)動效率高，系統(tǒng)控制較為穩(wěn)定，可廣泛用于要求高效率，高精度，高穩(wěn)定性的設(shè)備中，如打印機(jī)，繪圖儀，磁盤驅(qū)動器以及數(shù)控機(jī)床等，但是這類驅(qū)動模塊也存在不足之處：用戶對驅(qū)動模塊的控制機(jī)理較難掌握。品種少，價格昂貴。該類驅(qū)動模塊的柔性控制性能較差，只能實(shí)現(xiàn)某種專用功能的控制。所以在對步進(jìn)電機(jī)的控制要求不高的情況下可以用其它電路替代這些集成模塊。本文將為你介紹一種利用AT89C51單片機(jī)作為控制器的小型多功能控制系統(tǒng)，它不僅能驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而且還能用于驅(qū)動其它的控制部件，如彩燈的循環(huán)顯示，汽車清潔機(jī)的動作等。而且也達(dá)到一定的控制精度。第一章控制系統(tǒng)的介紹1.1控制系統(tǒng)的介紹一般控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)兩種形式，圖1.1為開環(huán)系統(tǒng)示意圖。由圖可知，由于開環(huán)控制系統(tǒng)沒有反饋，被控對象參數(shù)的異常變化（由于不可測干擾，器件參數(shù)或被控對象特性變化所引起）不能反回到控制器，因而不能自動糾正這種偏差。但是開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，在系統(tǒng)內(nèi)外干擾很小的條件下，通過采取一定的措施可以獲得較高的控制精度。圖1.1開環(huán)控制系統(tǒng)框圖圖1.2為閉環(huán)控制系統(tǒng)示意圖，它是反饋控制系統(tǒng)。被控對象參數(shù)被反饋回控制器，并和輸入信號比較，當(dāng)有偏差時，控制器產(chǎn)生控制信號，自動減小這種偏差。因此，閉環(huán)系統(tǒng)克服了開環(huán)系統(tǒng)的缺點(diǎn)。在系統(tǒng)內(nèi)外有不可測干擾的條件下，仍有可能達(dá)到精確控制，但閉環(huán)系統(tǒng)較開環(huán)系統(tǒng)復(fù)雜，成本高，調(diào)試也比較麻煩，因此實(shí)際工作中應(yīng)視情況而定。常常是將兩者結(jié)合使用。圖1.2閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖在整個控制系統(tǒng)中，控制器起著關(guān)鍵作用，系統(tǒng)中的大部分最原始的控制參數(shù)都是從控制器發(fā)出，而且受其控制。所以一個系統(tǒng)的好壞，關(guān)鍵取決于控制器是否穩(wěn)定。1.2控制系統(tǒng)的介紹在這里控制器可分為兩種類型。1）由硬件電路實(shí)現(xiàn)的控制器這種控制器可以達(dá)到很高的響應(yīng)速度，但是它隨控制規(guī)律的改變其硬件也需要隨之改變，所以在應(yīng)用中有一定的限制。2）硬件和軟件相結(jié)合的控制器這種控制器一般都由計算機(jī)或者可編程的單片機(jī)構(gòu)成，這樣就能把系統(tǒng)的控制規(guī)律以程序的形式出現(xiàn)，所以只需向計算機(jī)或單片機(jī)中寫入控制程序即可。在應(yīng)用當(dāng)中比較靈活。在這次設(shè)計中，我們以步進(jìn)電機(jī)為控制對象設(shè)計了一個小型控制系統(tǒng)，所以選擇了第二種控制器。第二章單片機(jī)系統(tǒng)的介紹AT89C51是一種低功耗，高性能的片內(nèi)有4KB快閃可編程/擦除只讀存儲器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的8位微控制器，使用高密度，非易失存儲技術(shù)制造，并且與8051能完全兼容。片內(nèi)的FPEROM允許在線編程或采用通用的非易失存儲器對程序存儲器重復(fù)編程。所以我們選用了AT89C51單片機(jī)。2.1硬件結(jié)構(gòu)下圖2.1為AT89C51的芯片圖，從外觀上和8051是相同的，唯一的區(qū)別在于其內(nèi)部的可編程/擦寫只讀存儲器（FPEROM）。圖2.1外部結(jié)構(gòu)圖2.2為其內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)。圖2.2AT89C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.2引腳定義1）：VCC（40腳）電源端GND（20腳）接地端以上這兩個引腳通常應(yīng)接高頻和低頻濾波電容。2）：時鐘電路引腳XTAL1和XTAL2XTAL1（19腳）接外部石英晶體和微調(diào)電容一端，在片內(nèi)它是振蕩器的倒相放大器的輸入，若使用外部時鐘時，該引腳必須接地。XTAL2（18腳）接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出，若使用外部時鐘時，該引腳作為外部時鐘的輸入端。3）：控制信號引腳ALE、PRODUCT()、、和RSTALE/（30腳）地址鎖存允許信號輸出端，在存取片外存儲器時，用于鎖存低8位地址，當(dāng)單片機(jī)上電正常工作后，ALE端就周期性地以時鐘振蕩頻率的1/16的固定頻率向外輸出正脈沖信號，ALE端的負(fù)載驅(qū)動能力為8個LSTTL器件。（此引腳的第二個功能為編程輸入端。（29腳）程序存儲允許輸出端，是片外程序存儲器的讀選通信號，低電平有效。CPU從外部程序存儲器取指令時，在每個機(jī)器周期中兩次有效，但在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器時，要少產(chǎn)生兩次負(fù)脈沖信號。/VPP（31腳）程序存儲器地址允許輸入端，當(dāng)為高電平時，CPU執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器的指令，但當(dāng)PC中的值超過0FFFH時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲器指令，當(dāng)為低電平時，CPU只執(zhí)行片外程序存儲器指令，當(dāng)片內(nèi)FPEROM編程是，該端接21V編程電壓。RST（9腳）復(fù)位信號輸入端，高電平有效。4）：輸入/輸出引腳P0、P1、P2、P3AT89C51單片機(jī)的P0、P1、P2、P3四個I/O口都是雙向端口每個端口都包含一個鎖存器、一個驅(qū)動器和一個輸入緩沖器。除了作為普通的I/O使用外，P0、P2端口還可以作為地址/數(shù)據(jù)總線使用。這時P0端口輸出地址總線的低8位字節(jié)，P2端口輸出地址總線的高8位字節(jié)。作為I/O口使用時，P1、P2和P3端口內(nèi)部已經(jīng)接上拉電阻。P0則不同于其它端口，輸出為漏極開路輸出，與外部設(shè)備接口時要接上拉電阻。當(dāng)P0、P2作為地址/數(shù)據(jù)總線使用時，不可作為普通I/O口使用，另外，P0口做I/O口時，一定要外接10K的上拉電阻，這一點(diǎn)很重要。還有當(dāng)P1、P2、P3端口作為輸入端使用，應(yīng)首先將端口置1。此外P3口除了作為一般準(zhǔn)雙向口使用外，每個引腳還有其它的功能，如下：P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2INT0（外部中斷0輸入口）P3.3INT1（外部中斷1輸入口）P3.4T0（定時器0外部輸入口）P3.5T1（定時器1外部輸入口）P3.6（寫選通輸出口）P3.7（讀選通輸出口）2.3AT89C51在系統(tǒng)中的運(yùn)用AT89C51 在整個系統(tǒng)中作為控制器，在硬件電路上，AT89C51外接了一個MAX691芯片，起看門狗的作用，詳細(xì)功能分析將在后續(xù)章節(jié)中作討論；在軟件編程接口上，用以定義P1口來確定步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的步距角，定義P3.0和P3.1口來控制步進(jìn)電機(jī)是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，而P3.3，P3.4和P3.5則用以定義控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的脈沖輸入。所以全面的理解單片機(jī)系統(tǒng)對這次設(shè)計至關(guān)重要，尤其對它各個引腳的功用的理解對硬件電路的設(shè)計很重要。圖2.3編程校驗(yàn)波形圖第三章步進(jìn)電機(jī)的工作原理及工作方式3.1步進(jìn)電機(jī)概述步進(jìn)電動機(jī)本質(zhì)上屬于斷續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的同步電機(jī)。它可作為數(shù)字控制系統(tǒng)中的執(zhí)行組件，其功用是將輸入的脈沖電信號變換為階躍性的角位移或直線位移。亦即給一個脈沖信號，電動機(jī)就轉(zhuǎn)動一個角度或前進(jìn)一步。因?yàn)樗斎氲募炔皇钦医涣?，又不是恒定直流，而是脈沖電流，所以又稱它為脈沖電動機(jī)。其具有精度高、慣性小的特點(diǎn)，特別適合于數(shù)字控制系統(tǒng)。它既可用作驅(qū)動電動機(jī)，又可用作伺服電動機(jī)，并主要用于開環(huán)系統(tǒng)，也可用作閉環(huán)系統(tǒng)的控制組件。如圖3.1為步進(jìn)電機(jī)功用圖。圖3.1步進(jìn)電機(jī)功用圖由于步進(jìn)電機(jī)本身就具有相當(dāng)高的精度，且慣性也比較小，主要用于開環(huán)控制系統(tǒng)，所以用它作為這次設(shè)計的被控對象。并且用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)有以下好處。1）提高了步進(jìn)電機(jī)的控制精度，且直觀、有效。2）提高了運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性。3）易于維修。3.2步進(jìn)電機(jī)的工作原理和方式在實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中，如果控制系統(tǒng)需要變換控制功能，假如都從硬件著手，就必須要重新設(shè)計硬件電路，這樣一來，靈活性就顯的比較差，而且成本又高。所以大多數(shù)的控制系統(tǒng)都采用軟硬結(jié)合的方法，使系統(tǒng)的控制功能加強(qiáng)，電路簡化，從而達(dá)到提高可靠性和靈活性。本次設(shè)計通過軟件來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速、步距角等。3.2.1控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向是通過送入電機(jī)繞組的脈沖順序來控制的。當(dāng)采用三相六拍的方式時，如果通電順序?yàn)锳——AB——B——BC——C——CA——A時，電機(jī)正轉(zhuǎn)，那么當(dāng)通電順序?yàn)锳——AC——C——CB——B——BA——A時，電機(jī)將反轉(zhuǎn)，其環(huán)行分配表如下表2.1根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向與工作是繞組通電順序變化規(guī)律，在內(nèi)存ROM中存入勵磁代號，設(shè)表頭地址為TAB0，表尾地址為TAB7。顯然驅(qū)動信號按從TAB0開始，逐步加1的順序變換，電機(jī)正轉(zhuǎn)；如按TAB7開始，逐步減1的順序變換，電機(jī)反轉(zhuǎn)。表3.1控制模式表步序工作狀態(tài)16進(jìn)制導(dǎo)電相ORGTAB0正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)CBATAB0：DB00H↓↑01111010000101H03H02H06H04H05HAA、BBB、CCC、ADB00HDB00HDB00HDB00HDB00HDB00HTAB7：DB00H3.2.2控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號的周期T決定。而脈沖信號的周期由CPU通過延時子程序等方法確定。延時子程序中可以設(shè)置控制信號的延時時間來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速表達(dá)式為：n=（轉(zhuǎn)/分）式中，N為電機(jī)轉(zhuǎn)動一周應(yīng)設(shè)定的控制字節(jié)數(shù)。采用三相六拍工作時，步距角為1.5°，則有N=360°/1.5°=2403.2.3旋轉(zhuǎn)角度的控制旋轉(zhuǎn)角度σ與輸出控制字節(jié)數(shù)M的關(guān)系為M=σ/1.5°，只要把M保存在字節(jié)計數(shù)器里，每輸出一個字節(jié)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動一步，同時將字節(jié)計數(shù)器減1。當(dāng)字節(jié)計數(shù)器為0時，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動了M步。對應(yīng)的角度為σ。3.2.4控制轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速、角度程序的流程圖控制電機(jī)轉(zhuǎn)速及正、反轉(zhuǎn)的程序流程圖如圖4.1。首先由用戶在單片機(jī)上定義的接口，預(yù)置引腳的工作方式，包括步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向、預(yù)置電機(jī)行進(jìn)的距離和延時時間。然后開中斷，當(dāng)進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，首先確定電機(jī)的轉(zhuǎn)向，如果在工作單元DIRECT中，存放方向字節(jié)（0或FF）。若存放0，則反轉(zhuǎn)；若DIRECT中存放FF則為正轉(zhuǎn)。相應(yīng)地調(diào)反向前進(jìn)子程序，步進(jìn)電機(jī)反向前進(jìn)一步?；蚍粗?。在正向或反向前進(jìn)一步以后，校驗(yàn)送出的脈沖數(shù)與要求的距離是否相等（距離=0？），如果距離等于零，則轉(zhuǎn)主程序入口，準(zhǔn)備下一段的距離，否則由中斷返回準(zhǔn)備下一步。3.2.5自動加/減速控制流程圖在上面所討論的控制程序流程圖中，步進(jìn)電機(jī)一直是以恒定的轉(zhuǎn)速工作，為了是步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)行當(dāng)中不會出現(xiàn)丟步現(xiàn)象運(yùn)行是的速率要小于電圖3.2控制電機(jī)正、反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速的流程圖機(jī)的運(yùn)行頻率，在這個頻率下能保證電機(jī)不出現(xiàn)停止或丟步現(xiàn)象。但是由于這個頻率過低，在這種情況下，假如電機(jī)需要走的距離較長，則花費(fèi)的時間則也較長，所以經(jīng)常采取變速控制的方法。圖4.2為變速控制的程序流程圖。圖3.3加速/減速流程圖第四章控制系統(tǒng)的設(shè)計4.1系統(tǒng)總體設(shè)計方案計算機(jī)參與控制的生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過程多種多樣，控制要求各不相同，設(shè)計方法也不一樣，在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，軟件起著相當(dāng)大的作用，但沒有硬件部分，軟件也無法實(shí)現(xiàn)其作用，一般要根據(jù)具體對象設(shè)計其軟件。針對系統(tǒng)設(shè)計要求，我采用AT89C51單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，單片機(jī)是核心部件。一切控制信號都必須由單片機(jī)來產(chǎn)生和控制，其它的外擴(kuò)電路是輔助性的。由程序定義單片機(jī)的外部中斷1、定時器0、1得到步進(jìn)電機(jī)所需的脈沖輸入信號，然后用所得的控制信號去控制驅(qū)動電路中的三極管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)步數(shù)、方向和速度。下圖5.1為這次設(shè)計的控制電路系統(tǒng)的框圖。4.2復(fù)位電路的設(shè)計由單片機(jī)組成的控制系統(tǒng)在一般使用的環(huán)境很復(fù)雜，強(qiáng)電磁干擾和靜電干擾常常會引起邏輯電路的誤動作和單片機(jī)的死機(jī)，而像精度一樣，系統(tǒng)的可靠性是產(chǎn)品的生命。所以假如能在系統(tǒng)工作的時候有這樣一個電路器件能時時監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，并且能及時返回給單片機(jī)，以便使單片機(jī)能作出相應(yīng)的動作。這里就經(jīng)常用到MAX系列的芯片，因?yàn)樵谄湫酒瑑?nèi)部有“看門狗”（Watchdog），經(jīng)常用到的這類芯片有MAX691/1691、AMD691等，它們能實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)出錯，所以在這里有必要討論一下它們的有關(guān)功能及所解決的問題，有關(guān)上述器件的引腳功能及電氣指標(biāo)，請參看資料。以下總結(jié)了幾條上述器件的有關(guān)功能。電源故障報警、后備電池低電壓檢測報警等功能。加電復(fù)位及電壓復(fù)位功能。電源不足（加電復(fù)位前，掉電復(fù)位后）時的誤操作封鎖功能。為CMOS器件如時鐘器件、CMOSRAM及其它低耗器件提供后備電池切換功能?？撮T狗作用。功能1）可通過LED給用戶和工程師或相關(guān)程序提供相關(guān)信，使其作出反應(yīng)措施，也可用于掉電前預(yù)警，如圖5.2。當(dāng)系統(tǒng)掉電時，電源波形如圖5.3,t1時刻，由于V1<8V，V3<1.3V，這時MAX691的由高電平變?yōu)榈碗娖?，觸發(fā)單片機(jī)中斷，做掉電前緊急處理。如對于控制系統(tǒng)作出安全動作、進(jìn)入安全待命狀態(tài)，對于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)保存于安全區(qū)，如FLASHROM、磁盤、磁帶等。圖4.2掉電報警電路圖4.3掉電、預(yù)警波形功能2）可使系統(tǒng)可靠復(fù)位，最簡單的復(fù)位電路如圖5.4，這種復(fù)位電路常被采用，但是它們具有潛在的問題：它們對VCC的上電速度有一定的要求，當(dāng)VCC上電過慢時，就不能提供可靠的復(fù)位信號，如圖5.5，當(dāng)t2滯后于t1，且t2-t1足夠大的時候，能復(fù)位系統(tǒng)，當(dāng)t2超前于t1或t2-t1太小時，就不能可靠復(fù)位系統(tǒng)。圖4.4復(fù)位電路圖4.5上電情況對于MAX691，內(nèi)部采用了一比較器和單穩(wěn)電路，當(dāng)VCC>4.65V時才觸發(fā)單穩(wěn)產(chǎn)生復(fù)位信號，以可靠復(fù)位系統(tǒng)。它既可以提供Reset，也可以提供/Reset，且在電源電壓下降的時候也提供復(fù)位信號，以防止電壓過低時系統(tǒng)產(chǎn)生誤動作。功能3）很重要，在上電期間和掉電期間，是誤動作高發(fā)期。對于控制系統(tǒng)和存儲器等設(shè)備，這時常常產(chǎn)生一些致命的誤動作和誤改數(shù)據(jù)，通過MAX691的Cein和Ceout可將敏感器件的片選保護(hù)起來，即在上電前、掉電后的事故高發(fā)區(qū)將敏感器件的片選置為無效，可以非常有效地避免“事故”發(fā)生。對于功能4），電子工程師常用圖5.6所示電路。顯然D1上有壓降，對于硅管壓降達(dá)0.5V以上，鍺管也在0.2V以上。對于MAX691而言，其內(nèi)部采用的是MOS管，導(dǎo)通電阻約為25歐姆，對于小電流場合，壓降很小，其有一定的優(yōu)越性。圖4.6后備電池供電電路功能5）最重要，其在單片機(jī)死機(jī)時，能自動復(fù)位系統(tǒng)，可對系統(tǒng)的軟硬件缺陷起到一種彌補(bǔ)作用，以大大提高應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性。本次畢業(yè)設(shè)計為了使系統(tǒng)的穩(wěn)定更高，在AT89C51的復(fù)位鍵上外接了一個MAX691芯片，只要單片機(jī)出現(xiàn)死機(jī)或電壓不夠等現(xiàn)象是，MAX691中的看門狗就會做出反應(yīng)，使系統(tǒng)復(fù)位。圖5.7就是MAX691在系統(tǒng)中的連接方法。圖4.7系統(tǒng)復(fù)位電路圖4.3驅(qū)動電路設(shè)計4.3.1光電耦合器的幾點(diǎn)說明1、光電耦合器性能總結(jié)圖5.9為這次設(shè)計中用到的4N25光電耦合器。光電耦合器可以將單片機(jī)與驅(qū)動電路部分有效的隔離起來，能有效防止干擾從過程通道進(jìn)入單片機(jī)。光電耦合器能很好的抑制脈沖及各種噪聲干擾，從而使過程通道信噪比提高，具有很強(qiáng)的抗干擾性，因?yàn)椋?）光電耦合器的輸入電阻很小，一般為100Ω——1000Ω，而干擾源內(nèi)則很大，通常為105Ω——108Ω因此能進(jìn)入光電耦合器輸入端的噪聲很小。2）光電耦合器輸入部分的發(fā)光二極管是在電流狀態(tài)下工作，即使有很高的電壓幅值的干擾，但由于不能提供足夠的而被抑制。3）光電耦合器是在密封下實(shí)現(xiàn)輸入回路與輸出回路的光電耦合器，不會受到外界的干擾。圖4.8光電耦合器2、光電耦合器的測試光電耦合器作為電路間信號隔離傳輸?shù)墓怆婑詈掀髡玫綇V泛應(yīng)用，主要是它能抑制系統(tǒng)的噪聲消除外界對電路的干擾，使電路簡化。一般可以用萬用表測試它的好壞，只要分別測其輸入和輸出端的好壞。輸入端的測試和普通二極管的相同，輸出端則與受光器件有關(guān)。對有基集引出端的光電三極管和光電二極管的測試方法與普通的測試法一樣；對無基集引出端的光電三極管，測試時，好的器件C-E間正反向電阻均應(yīng)無窮大。4.3.2驅(qū)動電路的設(shè)計一般步進(jìn)電機(jī)都是三相輸入，如圖4.8中的COM1——COM3是三相接口。除了R2、R4、R6應(yīng)采用比較小的電阻外，圖中的電阻都是限流的保護(hù)電阻，由單片機(jī)輸出的脈沖信號經(jīng)放大器放大到可用的信號，假如電機(jī)能正常驅(qū)動則發(fā)光二極管就會導(dǎo)通發(fā)光，同時發(fā)光二極管還起到了保護(hù)工作，它能防止過高的反向電壓擊穿三極管，從而導(dǎo)致單片機(jī)的損壞。另一方面由穩(wěn)壓電源輸出的電壓作為步進(jìn)電機(jī)的控制電壓，繼電器就相當(dāng)于一個電壓選擇器，它能屏蔽過高和過低的電壓，保證電機(jī)正常驅(qū)動。圖4.9驅(qū)動電路圖上面說的只是一種方法，但是不常用，在這次設(shè)計當(dāng)中，我用到了光電耦合器，以下就介紹一下具有光電耦合器的驅(qū)動電路。運(yùn)用光電耦合器能有效的消除外界環(huán)境的干擾，如圖5.9所示光電耦合器的2、4管腳應(yīng)該接地，6引腳懸空。電阻R2、R3、R4和前述的一樣，其它的電阻為限流電阻（都在1K以上）。假如驅(qū)動電壓脈沖不夠，可以在光隔與單片機(jī)之間接反向器來提高驅(qū)動能力。在整個驅(qū)動電路部分，放置元器件時應(yīng)做到“步步為營”，即在功放之前可接上發(fā)光二極管，以監(jiān)測電路有沒有正常工作，還有在功放的集電極和步進(jìn)電機(jī)之間也可接上發(fā)光二極管來檢測電路。4.3.3應(yīng)該注意的問題在具體電路中應(yīng)注意的問題將在下面4個方面來說明。1）驅(qū)動電路的接地端和單片機(jī)的接地端應(yīng)接同一個地。這個問題很容易在實(shí)際操作中被忽視，假如在整個系統(tǒng)中沒有同一個參考點(diǎn)，將不保證每個端口上接的是起原始電壓，從而影響系統(tǒng)的工作。2）單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)之間應(yīng)連接光電耦合器。在這個驅(qū)動電路里光電耦合器是至關(guān)重要的，它隔離了單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)，保證了電路的安全性。例如，假如功放的某個管腳接錯的話，將導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)27V的驅(qū)動電壓倒置，形成很大的反向電流流入單片機(jī)，摧毀系統(tǒng)。3）P1口輸出與功放之間應(yīng)接限流電阻（1K——10K）。4.4直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計從簡單的晶體管和集成運(yùn)放再到復(fù)雜的數(shù)字、模擬系統(tǒng)中，幾乎所有的電子電路都需要一個或多個穩(wěn)定的直流電壓源。在本次設(shè)計中也需要一個27V的直流電源來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，以下就是直流穩(wěn)壓電源的具體設(shè)計過程。4.4.1總體框圖的構(gòu)思一般穩(wěn)壓電源的源電源都是源自于居民用電的220V、50HZ的電壓，所以首先我們需要一個適當(dāng)?shù)碾娫醋儔浩骱驼麟娐?，把?jīng)過變壓器的小電壓變成單向脈沖的電壓然后再經(jīng)過濾波電路（如電容濾波、電感濾波、阻容濾波等），濾除掉脈沖電壓的交流部分，保留直流部分，即把電壓處理成比較平滑、脈動小的直流電壓。最后經(jīng)過穩(wěn)壓電路部分，把前面的電壓變成基本上不隨電網(wǎng)電壓波動和負(fù)載變化而變化的直流電壓?？傮w框圖如圖3.10。圖4.10直流穩(wěn)壓電源框圖由于整流電路是由4個整流二極管組成，比較簡單；還有濾波電路可參看文獻(xiàn)[1]。在這里主要討論穩(wěn)壓電路的設(shè)計。在這次設(shè)計中我采用了串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路，它的一般形式如圖5.11它由基準(zhǔn)電壓、比較放大、采樣電路和調(diào)整元件等基本環(huán)節(jié)組成圖中的比較放大是核心部分，可以采用單管放大電路形式，如圖5.11，基準(zhǔn)電壓是衡量電源輸出電壓是否穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)，要求嚴(yán)格恒定，不受輸入電壓、負(fù)載電流、溫度等因素的影響。采樣電路應(yīng)該取出穩(wěn)壓電路輸出電壓的一部分，把它送回和基準(zhǔn)電壓比較。當(dāng)電源的輸出電壓偏離所需的穩(wěn)定值時，就有一個偏差信號經(jīng)放大后送到調(diào)整元件的輸入端，然后再輸出調(diào)整后的電壓，同時向負(fù)載提供電流。在圖3.11中，由反饋理論知，要使輸出電壓穩(wěn)定，反饋深度應(yīng)盡可能的大，反饋系數(shù)Fu越大越好，在滿足深度反饋的條件下，由上式可知，穩(wěn)壓電路的輸出電壓基本上取決于基準(zhǔn)元件VDz的Uz和采樣電阻的值，當(dāng)Rw的滑動點(diǎn)在最下端，即Rw2=0，當(dāng)Rw的滑動點(diǎn)在最上端，即Rw2=Rw,圖4.11比較放大電路由于以上電路在穩(wěn)壓性能上還存在一些不足，比如在零點(diǎn)漂移，溫度穩(wěn)定性方面，還有在提高電路增益方面，所一再在以上電路的基礎(chǔ)上在稍加改動，就能得到穩(wěn)定度比較高的穩(wěn)壓電路，先把完整的穩(wěn)壓電源電路附上，如圖3.12。這就是完整的穩(wěn)壓電源。圖4.12穩(wěn)壓電源電路結(jié)論經(jīng)過將近一學(xué)期的學(xué)校和努力，終于將本次畢業(yè)設(shè)計完成了。利用AT89C51單片機(jī)作為控制器的小型多功能控制系統(tǒng)，它不僅能驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而且還能用于驅(qū)動其它的控制部件，如彩燈的循環(huán)顯示，汽車清潔機(jī)的動作等。由于時間緊迫沒有焊接實(shí)物，只有原理圖。單片機(jī)有很強(qiáng)大的功能，作為本次畢業(yè)設(shè)計的核心。一切控制信號都必須由單片機(jī)來產(chǎn)生和控制，其它的外擴(kuò)電路是輔助性的。所以在本次設(shè)計中，單片機(jī)在整個控制系統(tǒng)中主要起著給定計算、數(shù)據(jù)處理和直接控制等作用。一般說來，單片機(jī)控制系統(tǒng)由硬件和軟件共同組成。對于既可用硬件實(shí)現(xiàn)，又可用軟件實(shí)現(xiàn)的功能，在進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)該充分考慮硬件和軟件的特點(diǎn)，合理的進(jìn)行功能分配與協(xié)調(diào)。在本次設(shè)計中，硬件部分主要實(shí)現(xiàn)電機(jī)信號的傳遞、處理、放大等最基本的電路需要，盡可能的降低成本，減少接點(diǎn)。使整個系統(tǒng)有一個高的性能、價格比。這次畢業(yè)設(shè)計中我采用AT89C51單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。由程序定義單片機(jī)的外部中斷1、定時器0、1得到步進(jìn)電機(jī)所需的脈沖輸入信號，然后用所得的控制信號去控制驅(qū)動電路中的三極管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)步數(shù)、方向和速度。本次畢業(yè)設(shè)計對于我來說，收獲是巨大的，從中我學(xué)到了很多知識，一、鞏固了單片機(jī)的學(xué)習(xí)；二、學(xué)習(xí)了步進(jìn)電機(jī)的工作原理和工作方式；三、初步領(lǐng)會了設(shè)計單片機(jī)控制系統(tǒng)的思想。尤其在整個設(shè)計過程中，徹底體會到了團(tuán)隊合作精神。致謝通過這次畢業(yè)設(shè)計，我不但鞏固了原有的理論知識，而且學(xué)到了許多新的知識。初步了步進(jìn)電機(jī)的工作原理，工作方式，同時，對單片機(jī)有了更深層次的認(rèn)識。雖然這次畢業(yè)設(shè)計中沒有焊接電路板，但是通過原理圖的分析，對單片機(jī)各個引腳的功能，用法都有了進(jìn)一步的認(rèn)識，增強(qiáng)了自己的動腦能力，這些將對我在以后的工作學(xué)習(xí)生活中會有很大的幫助。這次畢業(yè)設(shè)計是在學(xué)校的最后一次學(xué)習(xí)了，學(xué)到了很多，同時也對將來有很大的幫助，不僅僅是學(xué)業(yè)上的，更多的是在態(tài)度上，只要態(tài)度端正，努力不放棄，做任何事都會成功的。我會努力認(rèn)真地對待今后的學(xué)習(xí)與工作。在這次畢業(yè)設(shè)計過程中，得到了許多老師和同學(xué)的大力幫助，特在此向他們表示感謝。尤其是趙志強(qiáng)老師的幫助，給我們手集了許多資料，給了我們很大的幫助，特向他表示我最衷心的感謝！最后，我向那些在大學(xué)里幫助過我的老師和同學(xué)們，由衷的表示我的一份感謝。參考文獻(xiàn)[1]周昌雄《信號與系統(tǒng)》西安西安電子科技大學(xué)出版社2021[2]張迎新《單片機(jī)原理及應(yīng)用》（第2版）北京電子工業(yè)出版社2021[3]童詩白、徐振英《現(xiàn)代電子學(xué)及應(yīng)用》北京高等教育出版社2021[4]陳汝全《電子技術(shù)常用器件應(yīng)用手冊》北京機(jī)械工業(yè)出版社2021[5]林春方《高頻電子線路》（第3版）北京電子工業(yè)出版社2021[6]胡宴如《模擬電子技術(shù)》（第2版）北京高等教育出版社2021[7]楊志忠《數(shù)字電子技術(shù)》（第2版）北京高等教育出版社2021[8]王鵬《PROTELDXP電路設(shè)計及應(yīng)用》北京中國電力出版社2021[9]劉科《電路原理》北京北京交通大學(xué)出版社2021附錄A原理圖

論大學(xué)生寫作能力寫作能力是對自己所積累的信息進(jìn)行選擇、提取、加工、改造并將之形成為書面文字的能力。積累是寫作的基礎(chǔ)，積累越厚實(shí)，寫作就越有基礎(chǔ)，文章就能根深葉茂開奇葩。沒有積累，胸?zé)o點(diǎn)墨，怎么也不會寫出作文來的。寫作能力是每個大學(xué)生必須具備的能力。從目前高校整體情況上看，大學(xué)生的寫作能力較為欠缺。一、大學(xué)生應(yīng)用文寫作能力的定義那么，大學(xué)生的寫作能力究竟是指什么呢？葉圣陶先生曾經(jīng)說過，“大學(xué)畢業(yè)生不一定能寫小說詩歌，但是一定要寫工作和生活中實(shí)用的文章，而且非寫得既通順又扎實(shí)不可?！睂τ诖髮W(xué)生的寫作能力應(yīng)包含什么，可能有多種理解，但從葉圣陶先生的談話中，我認(rèn)為：大學(xué)生寫作能力應(yīng)包括應(yīng)用寫作能力和文學(xué)寫作能力，而前者是必須的，后者是“不一定”要具備，能具備則更好。眾所周知，對于大學(xué)生來說，是要寫畢業(yè)論文的，我認(rèn)為寫作論文的能力可以包含在應(yīng)用寫作能力之中。大學(xué)生寫作能力的體現(xiàn)，也往往是在撰寫畢業(yè)論文中集中體現(xiàn)出來的。本科畢業(yè)論文無論是對于學(xué)生個人還是對于院系和學(xué)校來說，都是十分重要的。如何提高本科畢業(yè)論文的質(zhì)量和水平，就成為教育行政部門和高校都很重視的一個重要課題。如何提高大學(xué)生的寫作能力的問題必須得到社會的廣泛關(guān)注，并且提出對策去實(shí)施解決。二、造成大學(xué)生應(yīng)用文寫作困境的原因：（一）大學(xué)寫作課開設(shè)結(jié)構(gòu)不合理。就目前中國多數(shù)高校的學(xué)科設(shè)置來看，除了中文專業(yè)會系統(tǒng)開設(shè)寫作的系列課程外，其他專業(yè)的學(xué)生都只開設(shè)了普及性的《大學(xué)語文》課。學(xué)生寫作能力的提高是一項艱巨復(fù)雜的任務(wù)，而我們的課程設(shè)置僅把這一任務(wù)交給了大學(xué)語文教師，可大學(xué)語文教師既要在有限課時時間內(nèi)普及相關(guān)經(jīng)典名著知識，又要適度提高學(xué)生的鑒賞能力，且要教會學(xué)生寫作規(guī)律并提高寫作能力，任務(wù)之重實(shí)難完成。（二）對實(shí)用寫作的普遍性不重視。“大學(xué)語文”教育已經(jīng)被嚴(yán)重地“邊緣化”。目前對中國語文的態(tài)度淡漠，而是呈現(xiàn)出全民學(xué)英語的大好勢頭。中小學(xué)如此，大學(xué)更是如此。對我們的母語中國語文，在大學(xué)反而被漠視，沒有相關(guān)的課程的設(shè)置，沒有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)實(shí)踐訓(xùn)練。這其實(shí)是國人的一種偏見。應(yīng)用寫作有它自身的規(guī)律和方法。一個人學(xué)問很大，會寫小說、詩歌、戲劇等，但如果不曉得應(yīng)用文寫作的特點(diǎn)和方法，他就寫不好應(yīng)用文。（三）部分大學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不端正。很多非中文專業(yè)的大學(xué)生對寫作的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練都只是集中在《大學(xué)語文》這一門課上，大部分學(xué)生只愿意被動地接受大學(xué)語文老師所講授的文學(xué)經(jīng)典故事，而對于需要學(xué)生動手動腦去寫的作文，卻是盡可能應(yīng)付差事，這樣勢必不能讓大學(xué)生的寫作水平有所提高。（四）教師的實(shí)踐性教學(xué)不強(qiáng)。學(xué)生寫作能力的提高是一項艱巨復(fù)雜的任務(wù)，但在教學(xué)中有