三相六拍单片机说明书0.doc

第一章 绪论1.1前言1964年第一台电子计算机的诞生，引起了一场数字化的技术革命。随着大规模集成电路技术的不断进步，微型计算机在办公自动化方面得到广泛应用；另一方面微处理器存储器，存储器和外围设备集成到一块芯片上形成的单片机在控制领域大显身手。根据有关资料对世界范围内单片机市场的调查表明，1987年的单片机在国际市场的销售金额是18亿美元，其中8位单片机销售的占64%，1992年单片机在国际市场的销售金额是3亿美元，其中8位单片机销售的占65%。由此可以看出单片机发展之快应用领域之广泛，其市场销售具有很大的潜力。单片机微型计算机又称嵌入式微控制器，是20世纪70年代中期发展起来的一种大规模集成电路器件。步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移和线位移的电磁机械装置，是一种输出和输入数字脉冲对应的增量驱动元件。 单片机的主要作用是提供控制步进电机的时序脉冲。微机每输出一个脉冲，经驱动步进电机边沿时序脉冲所确定的方向步进一步。 步进电机的步距角和转速不受电压波动和负载变化的影响，也不受环境条件如温度，气压，冲击和振动等影响，仅与脉冲频率有关。 三相反应式小步矩角步进电机，电机的定子上有6个等分的磁极，相邻两个磁极间的夹角为60，磁极上面装有控制绕组并联成A，B，C三相。1.2 步进电机工作方式和状态软件需要完成的主要工作就是在输出口产生符号要求的电平信号，当需要调整转速时，改变电平切换的周期频率即可，工作方式为六拍，波形如下：需要设计的程序包括：定时程序，电平转换程序等。系统硬件图略：8051+光耦+驱动+步进电机+扩展的RAM和ROM软件大致流程根据转速值计算频率后循环输出以上波形即可根据问题的要求，步进电机有如下所示六个状态; 状态 C状态转换操作状态转：状态转：状态转：状态转：状态转：状态转：第二章 硬件部分设计2.1单片机芯片 8051的引脚和逻辑符号如图所示：8051的引脚逻辑符号8051的引脚功能如下：1电源引脚Vcc:电源线+5V。Vss：接地线。2外接晶体引脚XTAL1和XTAL2 当利用内部时钟电路时，XTAL1和XTAL2之间接一晶体振荡器。XTAL1为内部放大电路输入端， XTAL2为输出端。 当外接时钟信号时，对于HMOS型单片机，XTAL1接地， XTAL2接外部输入时钟脉冲。而对于CHMOS型单片机XTAL1为驱动端， XTAL2为悬浮。3控制信号引脚 RST/VPD：按复位电路可实现复位；接+5V备用电源，当电源掉电时内部RAM的数据不丢失。 ALE/PROG：当访问外部存储器时、，ALE作为低位地址锁存允许控制。 PSEN：访问片外程序储存器时做选通信号，低电平有效。 EA/VPP：当EA端保持高电平时，访问内部程序存储器，但PC值超过0FFFH时，将自动转向执行外部存储器内的程序，当EA保持低电平时，则只访问外部程序存储器。4I/O口引脚 P0口（P0.0-P0.7）占用32-39脚 P1口（P1.0-P1.7）占用1-8脚 P2口（P2.0-P2.7）占用21-28脚 P3口（P3.0-P3.7）占用10-17脚 这4个口的主要功能如下：1） P0口是一个8位不带内部上拉电阻的漏极开路型准双向I/O口，因此该口输出时需外接上接拉电阻，而P1，P2和P3口都是带内部上拉电阻的8位双向I/O口。2） 在访问片外ROM时，P0口分别兼作数据总线和低8位地址线；P2口作高位地址线。3） 内部带程序存储器的芯片，在EPROM编程验证时，P1输入低8位地址，P2输入高8位地址，P0输入指令代码。4） P3口除作双向I/O口外还兼有专用功能P3.0:RXD(串行口输入端)P3.1:TXD(串行口输出端)P3.2:INT0(外部中断0输入端)P3.3:INT1(外部中断1输入端)P3.4:T0(定时器0外部输入端)P3.5:T1(定时器1外部输入端)P3.6:WR(片外数据存储器写控制)P3.7:RD(片外数据存储器读控制)2.2外部扩展芯片27161）地址线 2716共有11根地址线A0A7低8位A0A7通过74LS373与P0接口连接，高4位A8A10直接与P2接口的P2.0P2.3连接，P2接口有锁存功能。2） 数据线D0D7共8位直接与P0接口的P0.0P0.7相连。P0接口兼作数据线和低8位地址线。3） 控制线 CPU对扩展芯片的控制通过控制线实现。地址锁存器74LS373的G端与8051的地址锁存允许端ALE连接。ALE作锁存扩展地址低位字节的控制端。2716的输出使能端与8051的读选通信号端连接，在访问片外程序存储器时，只要此端出现负脉冲，即可从2716中读出程序。 61161）地址线 6116共有11根地址线A0A7低8位A0A7通过74LS373与P0接口连接，高4位A8A11直接与P2接口的P2.0P2.3连接，P2接口有锁存功能。2） 数据线D0D7共8位直接与P0接口的P0.0P0.7相连。P0接口兼作数据线和低8位地址线。3） 控制线 CPU对扩展芯片的控制通过控制线实现。地址锁存器74LS373的G端与8051的地址锁存允许端ALE连接。ALE作锁存扩展地址低位字节的控制端。6116的输出使能端与8051的读选通信号端连接，在访问片外程序存储器时，只要此端出现负脉冲，即可从6116中读出程序。2.3硬件图第三章 软件部分设计3.1 流程图如下图的接口电路，采用三相六拍方式，步进电机正转绕组通电顺序：AABBBCCCAA。P口发出的控制字为：01H03H02H06H04H05H01H。步进电机反转绕组通电顺序为：ACACBCBABA，P口发出的控制字为：01H05H04H06H02H03H01H。 将8051的程序状态，字PSW5的用户标志位F1T故为正、反转控制位，当F1=0时正转，当F1=1时反转，另外，将正转的6个控制字存放在8051片内RAM的20H25H中，26H中存放结束标志00H，将反转的6个控制字放到片内RAM的27H2CH中，2DH中存放结束标志00H。3.2 程序和调试分析在下面的步进电机控制程序中，采用定时器0定时延时，在T/C0的中断服务程序中输出控制脉冲，主程序和定时器0的中段服务程序如下：程序：ORG 0000H AJMP ConTRoL ORG 000BH AJMP INT_TC0 ORG 0050HCONTROL： MOV R5 ， #N ；R5为步进计数器 CLR C ORL C ， D55 ；取F1标志，位地址D5H JC ROTE ；F1=1反转 MOV R0 ， #20H ；F1=0，拍向正转控制字首址 AJMP PHROTE ： MOV R0 ， #27H ；拍向反转控制字首址PH ： MOV TMOD，#01H ；T/C0定时方式1 MOV TH0 #XH ；定时初值 MOV TL0 #XL SETB TR0 ；起动T/C SETB ET0 ；开T/C0中断 SET EA ；CPU开中断LOOP ： MOV A ， R5 ；判步计数器 JNZ LOOP ；不为0，等待中断 CLR EA ；步计数到0，关中断HERE ： SJMP HERE ；停止INT_TC0 ： PUSH A ；保护A内容 MOV A ，R0 ；取控制字 MOV P1 ，A ；输出 DEC R5 ；调整步数 INC R0 ；调整地址 MOV A ，#00H ；判断6个控制字是否结束 ORL A ，R0TOP ： MOV TH0 ，#CH ；赋定时器初值，再次定时 MOV TL0 ，#XL POP A ；恢复A内容 RETI ；一次定时处理结束TPL ： MOV A ， R0 ；恢复控制字首地址 CLR C SUBB A ， #06H MOV R0 ， A AJMP TOR ；转象中断结束处理 主程序与T/C0并行工作，当T/C0定时时间到后，转向T/C0的中断服务程序，中断服务程序每次输出一个控制字，即中断六次完成一个6拍的周期控制，总的步数控制在主程序中进行。调试分析 通过流程图、硬件图到将程序编号，再到电脑上调试，由此证明程序准确无误。每一步程序的编号都如说明前言中的相符合。当P1.0输出为0，反相器输出为1，A相绕组断电，并通过延时使得步进电机在电脉冲的控制下按一定的顺序运转，当数据结束后，则恢复模型首址。反之，则继续延时加1，最后步数为0后，恢复现场，返回。小结单片机控制步进电机软件时，最主要的功能之一就是生成时序脉冲，步进电机要转动，必须有电脉冲，而且必须按一定的顺序加到电机饶组上才能让电机按规律运转。通过这次课程设计我进一步了解了步进电机的工作原理，