1、目錄第一章 前 言 1第二章 系統(tǒng)硬件設計 32.1 步進電機簡介 32.2 專用鍵盤顯示接口芯片 8279 31.2.1 8279 特征 31.2.2 8279 命令狀態(tài)字 42.3 其他器件選擇 42.4 電路原理圖及說明 5第三章 系統(tǒng)軟件設計 63.1 程序流程圖 63.2 程序清單 63.3 調試過程 6第四章 總結 7附錄 1 硬件邏輯圖 8附錄 2 程序清單 90第一章 前 言單片機作為微型計算機的一個重要分支，以廣泛應用到工業(yè)控制、智能儀器和家用電器等各個領域，特別是In tel公司生產的MCS-51系列單片機，由于其集成度高、處理功 能強、結構簡單、可靠性高、價格低廉等一系列

2、特點，已成為應用系統(tǒng)開發(fā)的首選單片機 之一。隨著單片機技術的日益成熟和廣泛應用，單片機技術已成為工科學生，特別是電類 學生必須掌握的一門專業(yè)技術。步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關鍵產品之一，隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，步 進電機的應用越來越廣泛，廣泛應用在各自動化控制系統(tǒng)中，步進電機是一種用于開環(huán)控 制的驅動元件。它是用電脈沖信號進行控制，將電脈沖信號轉換成相應的角位移或線位移 的微電動機。步進電動機已成為除直流電動機和交流電動機以外的第三類電動機。步進電動機的發(fā) 展與計算機工業(yè)密切相關。自從步進電動機在計算機外圍設備中取代小型直流電動機以 后，使其設備的性能提高，很快地促進了步進電動機的發(fā)展

3、。另一方面，微型計算機和數(shù) 字控制技術的發(fā)展，又將作為數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行部件的步進電動機推廣應用到其他領域，如電 加工機床、小功率機械加工機床、測量儀器、光學和醫(yī)療儀器以及包裝機械等。發(fā)展趨勢之一，是繼續(xù)沿著小型化的方向發(fā)展。隨著電動機本身應用領域的拓寬以及 各類整機的不斷小型化，要求與之配套的電動機也必須越來越小，在57、 42 機座號的電動機應用了多年后，現(xiàn)在其機座號向 39、35、30、25方向向下延伸。瑞士 ESCAF公司最 近還研制出外徑僅10mm勺步進電動機。發(fā)展趨勢之二，是改圓形電動機為方形電動機。由于電動機采用方型結構，使得轉子 有可能設計得比圓形大，因而其力矩體積比將大為提高。同樣

4、機座號的電動機，方形的力 矩比圓形的將提高 30%-40%。發(fā)展趨勢之三，對電動機進行綜合設計。即把轉子位置傳感器，減速齒輪等和電動機 本體綜合設計在一起，這樣使其能方便地組成一個閉環(huán)系統(tǒng)，因而具有更加優(yōu)越的控制性 能。發(fā)展趨勢之四，向五相和三相電動機方向發(fā)展。目前廣泛應用的二相和四相電動機， 其振動和噪聲較大，而五相和三相電動機具有優(yōu)勢性。而就這兩種電動機而言，五相電動 機的驅動電路比三相電動機精密且復雜，因此三相電動機系統(tǒng)的價格比要比五相電動機更 低一些。隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經成為制造業(yè)的核心技術，它被廣泛地應用到 工業(yè)控制、仿真系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、信息家電、通信設備等眾多領域。

5、目前，圍繞嵌入式系 統(tǒng)展開研究和開發(fā)，已經成為計算機軟硬件技術發(fā)展最活躍的方向之一。嵌入式系統(tǒng)不同與通常純粹的軟件系統(tǒng)或硬件系統(tǒng)，而是軟件與硬件通過自愛一起 的，有些功能既可以用軟件實現(xiàn)，也可以通過硬件實現(xiàn)。另外，嵌入式系統(tǒng)設計所面臨的 挑戰(zhàn)不僅涉及到計算機軟件和硬件，也不涉及到許多非計算機工程方面的問題，注入機械 尺寸問題、功耗問題和制造成本問題等，即使是計算機工程方面的問題，大部分系統(tǒng)在實 時性、可靠性和多速率等問題方面也都有特別要求。目前，實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的硬件方法主要有：定制邏輯（ ASIC）,現(xiàn)場可編程邏輯門陣 列（FPGA和嵌入式微處理器三種。在實際系統(tǒng)實施中，絕大多數(shù)系統(tǒng)是采用嵌入

6、式微處 理器方式，如：單片機、單板機或嵌入式微處理器芯片等。這是因為用微處理器實現(xiàn)嵌入 式系統(tǒng)是一種十分有效的方法，它使得在不同價位上設計不同特性的產品系列成為可 能，并且能夠擴展新特性以滿足飛速發(fā)展變化的市場需求。2匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚2 3 V ? 56 7T-DS 01234 57 也江酣魁吩?L?IER7IF日0舊対丘5 e 5二|加 二|腫Z1CNTL/STB SHIFT 二|異3m】二I。如0 30UTB二| 0UTB3Z10UTA2二|麗 OS二MO第二章系統(tǒng)硬件設計2.1步進電機簡介本課程設計采用單片機軟件實現(xiàn)對步進電機的運轉控制，使用單片機的Pl 口循環(huán)輸

7、出代碼，經功率放大器來控制步進電機的三相繞組，從而控制步進電機運轉。步進電機以 三相六拍的工作方式轉動。過改變三相通電順序來實現(xiàn)轉向的控制，若按A- A4 B- BCC-CA-A次序通電為正轉，則按 A-AC C CBB BA-A次序通電為反轉。用 89C51 的P1.1、P1.2、P1.3分別按圖1所示的A、B、C三信號格式送數(shù)即可，正轉時輸出的順 序為02H-06H-04H-0CH-08H-0AH-02H,反轉時輸出的順序為02H 0AH- 08H- 0CH- 04H- 06H- 02H。2.2專用鍵盤顯示接口芯片82798279是專用鍵盤/顯示器控制芯片，能對顯示器自動掃描，能識別鍵盤上

8、按下鍵的鍵 號；可充分提高CPU勺工作效率。8279與MCS-51接口方便，由它構成的標準鍵盤/顯示器 接口在微機應用系統(tǒng)中使用越來越廣泛。2.2.18279 特征能同時執(zhí)行鍵盤與顯示器操作。掃描式鍵盤工作方式。有 8 個鍵盤 FIFO(First in First out) 存儲器帶觸點去抖動的雙鍵鎖定或 N鍵巡回功能。兩個8位或16位的數(shù)字顯示器?？勺?右輸入的16字節(jié)顯示用RAM由鍵盤輸入產生中斷信號。掃描式傳感器工作方式。用選通方式輸入信號。單個16字符顯示器?？删幊虙呙瓒〞r。工作方式可由CPU編程。圖2-1 8279芯片示意圖2.2.28279命令狀態(tài)字表1命令狀態(tài)字命令特征值功能特

9、征値0?氐DsD*Do6DiDo0111XKXX讀顯乎RAM自動加1顯示RAM的“芥字節(jié)地址1a01XXXX宥顯示RAM自動加1顯菱RAMM個字節(jié)地址1011111顯示器寫禁止禁止寫直口禁止寫B(tài) 口消隱離口消隱B 口11010X11A, B全部1零FIFO成空狀（潔除顯議10畜:中斷靈儻； 傳感器讀岀地 址置零寄存器A.B組允許酒除A. E清咸加H總清除11L B皆置1111*XX結束中斷堵泯-fa-P-方弍設置特姝丄1TJ3式表2命令狀態(tài)字命令特怔但功能特征也D?DeDSDaDaDjDi0Q00QD00艱鍵鍵定I - - 3uL, 左踴迭入8X8顯示01扁碼掃描鍵盤I顯示器N鍵輪回11101

10、傳感器拒陣右端送入16x3顯示11譯碼掃描選邇輸入顯示掃描001XMXKK程序時鐘覺乂 231分扌袈X0101XXX讀FIFO備感器 RAM傳感器RAM目動 加1傳感器RAM的S個宇節(jié)地址位2.3其他器件選擇1. 74LS37374LS373是八D鎖存器（三態(tài)）.一個封裝中有八個鎖存器,三態(tài)總線驅動輸出 置數(shù)全并行存取，緩沖控制輸入，時鐘/使能輸入有改善抗擾度的滯后作用。在電路中的作 用是：由于P0 口既是數(shù)據口又是地址口，所以加一個鎖存器鎖存地址。2. 74LS138為3線8線譯碼器共有54/74S138和54/74LS138兩種線路結構型式。利用G1、/(G2A)和/(G2B)可級聯(lián)擴展成

11、24線譯碼器；若外接一個反相器還可級聯(lián)擴展成32線譯碼器。 若將選通端中的一個作為數(shù)據輸入端時，74LS138還可作數(shù)據分配器。電路中的作用是：使器件的地址連續(xù)，用三根線控制八根線。3.74LS240八單線驅動器。(反碼，三態(tài)輸出),這種八緩沖器和線驅動器是為提高三態(tài)輸 出存儲地址驅動器，時鐘驅動器和總線定向接收器和發(fā)射器的性能可和集成度而特意設計 的。4.7451:8路驅動器，增強數(shù)碼管顯示的亮度。2.4電路原理圖及說明MCS-51采用8279擴展的鍵盤、顯示器的接口電路控制三相步進電機的運轉，P1.1、P1.2、P1.3分別接三相步進電機的A、B、C三相，構成一個完整的單片機應用系統(tǒng)，設計

12、 20個鍵組成的鍵盤以輸入數(shù)據與命令，8只LED顯示器用于系統(tǒng)顯示輸出。采用 89C51的 P1 口輸出信號，經放大驅動一臺步進電機，電路圖見附錄1。6第三章系統(tǒng)軟件設計3.1程序流程圖:開清PU巫初始化82T9檢查按鍵Y否有控制鍵?MET樓相正輜骯毗榜*機轉翻N齊礙反暮3.2程序清單（詳見附錄2）3.3調試過程CTO圖3-11）在調試過程中，我們遇到了以下問題：i. 按EXEC鍵后的速度不明顯。ii. 當輸入200步，1000步后，步進電機不按步數(shù)進給，無法停止。2）問題解決方案：我們將LOOP9后的程序“ DJNZR4,L OOP8改為” CJNEDJNZR3,L OOP9”CJNEi.我

13、們將EXEC鍵的處理程序L3中設置步數(shù)的部分放到延時程序中調速變得明顯這樣就不會讓R3為0時再自減LATE2，可以使R4,#00 H,L 00P8R3,#00 H, L00P97第四章 總結十天時間轉眼間就過去了，不得不說這十天過的很充實。剛開始，看到一切都是那么 的陌生，經過三天的摸索，終于能夠看懂程序，好的開始就是成功的一般，看懂了程序， 心中就有了計劃，第四天開始嘗試著編寫程序，寫程序要求要求的是嚴謹?shù)乃季S，一絲不 茍的態(tài)度，以及較強的邏輯思維能力，我并不是一個專業(yè)的程序員，以前也沒寫過這么復 雜的程序。 于是，我把程序的要求和程序的運行步驟詳細的寫了出來， 一步一步踏踏實實， 經過四天

14、的嘗試，各個程序模塊已經完成，實踐是檢驗真理的唯一標準，第一次編譯出錯 是難免的，幾個比較嚴重的錯誤已經在上面調試過程中列了出來，功夫不負有心人，在同 學老師的幫助下，一個完整的程序終于寫好了。在這次實習過程中， 我鍛煉自己的思考能力， 動手能力。 總而言之，紙上得來終覺淺， 絕知此事要躬行。8附錄1硬件邏輯圖ALE 30肚卜BQ 21w14391238n12j4巧IL172JJJ32?7Fn；14|12Q74LS373PO.0：MCS-51P07P2J麗CLK A0RL3RL224/26/27/30/1矽3Q8/18/9/IM20/12/21/IVi.vLA38V12VVRL&?451RES

15、ET74LSSL0 SL1 SL2 BDSHIFTOLTTAOOltTAJ137 j.? 6/14-4L.S4i13831溝、IRQOICNTL 1OCTB3附錄圖110附錄2程序清單DAT_8279EQU0C000H;鍵盤顯示接口COM_8279EQU0C001HORG0000HNOPAJMPMAINORG0030HMAIN:CLREA;內外程序存儲器選擇端，可以使用內部存儲器MOVSP,#60H;設置堆棧指針CLRAMOVPSW,A;程序狀態(tài)字清零MOVIE,A;中斷允許寄存器清零MOVR0,#7FHINIT:MOVR0,A;清除 CPU RAMDJNZR0,INITINIT8279:MO

16、VDPTR,#COM_8279;初始化 8279MOVXDPTR,AMOVA,#34H;分頻設置MOVXDPTR,AACALLOFFLED; 調用子程序清除 8279RAMMOVDPTR,#COM_8279MOVA,#80H; 寫顯示 RAM 命令，從左面第一個 LED 開始進行MOVXDPTR,ABACK:MOVDPTR,#DA T_8279;寫入數(shù)據進行顯示MOVA,#81HMOVXDPTR,A;LED 數(shù)碼管顯示為 qMOV30H,#80H;LED 數(shù)值所在地址放入 30HMOV31H,#40H;存放熟知的地址在 31H ，WAIT:ACALLSCANKEYJNCWAIT;無鍵跳轉MOV

17、A,R1JBACC.4,COMMKEY;判斷是否為命令鍵，是則跳轉，不是則順序執(zhí)行KEYNUM:MOVA,30H;有鍵賦值， LED 數(shù)值給 AMOVDPTR,#COM_8279MOVXDPTR,A;把 LED 數(shù)值送到端口地址MOVA,R1;鍵值給 AMOVR0,31HMOVR0,A;將鍵盤真實值送到40H 中 (此程序保證鍵盤真實值被保留 )INC31H;31H 自加，指向 41HMOVDPTR,#DISPCODE;段代碼給數(shù)據指針MOVCA,A+DPTR;鍵值是多少就偏移多少單元MOVDPTR,#DA T_8279MOVXDPTR,A;將鍵值的段代碼送到顯示接口INC30H;30H 內容

18、加一， LED 數(shù)值加一MOVA,30H;LED 數(shù)值送給 ACJNEA,#88H,W AIT;判 斷 LED 八 個顯 示 是否 全 部被操作，若沒有則返回繼續(xù)讀鍵值MOV30H,#80H;全部被操作后，從最左邊重新開始MOV31H,#40HSJMPWAIT;以上程序保證了 8 個數(shù)碼管全部顯示COMMKEY: MOVDPTR,#PROGCOMM;其它鍵的處理與命令， PROGCOMM 首地址給數(shù)據指針MOV A,R1ANL A,#03H;0000 0011 相與，只看后兩位RL A;PROGCOMM 中各句程序間相隔兩個單元，保證跳轉正常JMP A+DPTR;判斷執(zhí)行哪部操作PROGCOM

19、M: AJMP LASTPAJMPAJMPNEXTPEXECPLASTP:MOVR2,#00H;實現(xiàn)電機的點動正轉MOVDPTR,#NUMBER1;正轉首地址L1:MOVA,R2MOVCA,A+DPTRMOVP1,A;電動機六拍依次給P1口，每輸入一次調用一次延時，共六次ACALLDELAYINCR2MOVA,R2CJNEA,#06H,L1RETNEXTP:MOVR2,#00H;實現(xiàn)電機的點動反轉MOVDPTR,#NUMBER2;反轉首地址L2:MOVA,R2MOVCA,A+DPTRMOVP1,A;電動機六拍依次給P1口，每輸入一次調用一次延時，共六次ACALLDELAYINCR2MOVA,R

20、2CJNEA,#06H,L2RETEXECP:ACALLRETTIME;調用步進停止轉動電機OFFLED:MOVA,#0DFH;共陽極數(shù)碼管，11011111顯示RAM置為FF，數(shù)碼管關閉MOVDPTR,#COM_8279MOVXDPTR,A;將狀態(tài)字送給端口地址OFFLED1:MOVXA,DPTRJBACC.7,OFFLED1RET; 判斷是否清 0完畢，清除完則返回主程序SCANKEY:MOVDPTR,#COM_8279;等待按鍵MOVXA,DPTR;接口地址得到的數(shù)值給AANLA,#07H;0000 0111 相與，只看后三位狀態(tài)CJNEA,#00H,HA VEKEY;后三位不為零則有鍵

21、輸入跳轉到 HAVEKEYCLRRETC;無按鍵 C 清零;返回HAVEKEY:MOVDPTR,#DA T_8279;有鍵讀鍵值MOVXA,DPTR; 鍵值給 AMOVB,A;備份鍵值MOVR1,#00HMOVDPTR,#KEYCODE;查 鍵值表 ,首地址取出,放到數(shù)據指針中KEYLOOP:CLRAMOVCA,A+DPTR;首地址鍵值給 ACJNEA,B,NOKEY;比較 A 與讀入 鍵值大 小， 若相等則找到鍵值，否則繼續(xù)尋找AJMPFOUNDKEY; 找到鍵值，進行處理NOKEY:INCDPTR;指針偏移一個單元INCR1;鍵值大小增加一AJMPKEYLOOP;未找到 循環(huán)繼續(xù)找FOUN

22、DKEY:MOVA,R1;鍵值大小給 ASETBC;C 置一并返回RETNUMBER1:DB 02H,06H,04H,0CH,08H,0AHNUMBER2:DB 02H,0AH,08H,0CH,04H,06HLATE:MOVA,44H;調速延時循環(huán)SWAPAL3:ORL MOV DJNZ DJNZRETA,45HR7,AR7,L3R6,LATEDELAY:MOVR7,#20HDELAY1:MOVR6,#0EFHDJNZR6,$DJNZR7,DELAY1RET;點動延時循環(huán)KEYCODE: DB 0C1H,0C8H,0C9H,0D0H,0D8H,0E0H,0C2H,0CAHDB 0D1H,0D9H,0DAH,0C3H,0CBH,0D2H,0D3H,0DBH COMCODE:DB 0E3H,0E2H,0E1H,00HDISPCODE: DB 0CH,9FH,4AH,0BH,99H,29H,28H,8FHDB 08H,09H,88H,38H,6CH,1AH,68H,0E8HDB 0C8H,3AH,0ECH,0FFHTIME:MOVA,40H;把千位百位放到R3SWAPA;高低四位交換ORLA,41H;邏輯或MOVR3,AMOVA,42H;把十位個位放到R4SWAPAORLA,43HMOVR4,AL5:MOVR2,#00HL4:MOVDPTR,#NUM