基于单片机的按摩机的控制设计毕业论文

1、基于单片机的按摩机的控制设计步进电机是一种将脉冲信号转换成直线位移或角位移的控制微电机，其机械角位移和转速分别与输入电机绕组的脉冲个数和脉冲频率成比例。它易于实现与计算机或其它数字元件接口，适用于数字控制系统。通过硬件的介绍和组建、硬件原理图和软件流程 图的设计、源程序的编写等，介绍一种基于单片机的步进电机运行控制系统。该系统接 收到信号后，与键盘、显示系统设置的初值比较后，转化成步进电机的步进脉冲，然后 通过单片机控制器驱动步进电机旋转，以带动丝杆传动系统，进而控制进步电机运动。 通过按键，用户可以让按摩机工作在最具舒适的按摩工作方式和振动速度上；利用蜂鸣 器来告警或提示按摩完成；利用发光二

2、极管显示当前的工作状态。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。关键词：步进电机；单片机；PWM-I -大连民族学院本科毕业设计（论文）题目Microcontroller based massage machine control design聞創沟燴鐺險爱氇谴净。AbstractStep of electric motor is one kind transforms the pulse signal straight line displacement or Angle displacement the control micro electricalmachinery, itsmach inery An

3、gle displaceme nt and the rotatio nal speed separately becomes the proporti on with the in put electrical mach inery winding pulse in teger and the pulse frequency; It is easy to realize and the computer or other digital part conn ecti on s, is suitable to the nu merical con trol system. Through one

4、 kind of desig n proposal, han dsets up, the hardware schematic diagram and the software flow chart desig n, the source program compilati on in cludi ng the hardware in troducti on and so on, in troduces one kind based on the mono lithic in tegrated circuit Step of electric motor operati ng con trol

5、 system. After this system receives the fluid nitrogen liquid level the fluid position signal, after the keyboard, the display system establishme nt start ing value comparis on, tran sforms Step of electric motor step en ters the pulse, the n actuates through the mono lithic in tegratedcircuit con t

6、roller Step of electric motor to revolve,leads the lead screw tran smissi on system, the n con trol fluid n itroge n liquid level fluctuati on moveme nt. Fin ally, made use of the peripherals, such as the key, the buzzer，the neon lamp and the LED(Light Emitting Diode) figures tube, provid ing the se

7、rvice for the customer, and carry out the massage fun cti on and in teracti on for both the mach ine and the pers on. The customer can let massage mach ine work on the comfortable method and vibrati on speeds by the key; Make use of the buzzer warning or hintingthe massage has finished;Make use of n

8、eonlamp shows the current work appearanee。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。Key Words: Step of electric motor ； Monolithic integrated circuit； PWF酽锕极額閉镇桧猪訣锥。-# -大连民族学院本科毕业设计（论文）题目摘 要彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。Abstract謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。1绪论1.厦礴恳蹒骈時盡继價骚。1.1 按摩机的发展 1.茕桢广鳓鯡选块网羈泪。1.2 按摩机的结构 1.鹅娅尽損鹤惨歷茏鴛賴。2控制器的核心 AT89C51及步进电机 3籟丛妈羥为贍债蛏练淨。2.1 AT89C51的主要

9、性能 3預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。2.2 AT89C51引脚功能说明 3渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。2.3步进电机介绍 6铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。3系统基本实现方案.8.擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。3.1系统框图 8.贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。3.2硬件电路图 9坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚。3.3系统单片机扩展 1.0蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。3.4步进电机驱动模块1.1買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄。3.5显示模块12綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。3.5.1液晶显示器工作原理 12驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。3.5.2液晶管脚定义1.3 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。3.5.3液晶显示指令描述 14锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。3.6按键显示部分电路 1.6構氽

10、頑黉碩饨荠龈话骛。4按摩机控制系统软件设计思想 17輒峄陽樫簖疖網儂號泶。4.1系统流程 17尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。4.2进步电机驱动程序1.7识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。4.2.1四相单四拍正转子程序 1 7凍鈹鋨劳臘错痫婦胫籴。4. 2.2四相单四拍反转子程序 18恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。4. 2.3四相双四拍正转子程序 18鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。4.3显示驱动子程序1.8硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。4.4 PWM软件实现 20阌擻輳嬪諫迁择植秘騖。4.5速度显示输出21氬嚕躑竄贸恳彈濾颔澩。结束语22釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。参考 文 献23怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。致谢寸24谚辞調担鈧谄动禪泻類。-iii

11、-大连民族学院本科毕业设计(论文)题目1绪论1.1按摩机的发展按摩机能实现快速消除疲劳以及适合于老人使用等。并可根据实际情况，选择需要 的按摩力度和按摩压力，。系统按摩功能速度调节可以通过快慢按键实现。按摩功能盒 可以上下运行，局部以及定点进行按摩。该按摩器控制系统中的主要硬件为AT89C51微处理器。供电电源干电池供电。本控制系统采用的是 AT89C51单片机驱动L298的输 入和输出来进行控制进步电机从而实现按摩功能。嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。按摩机是指通过机电、电子以及电热的技术方法产生模拟人手的各种按摩、揉捏、 以及电热等刺激人体某些穴位，以消除疲劳并起到一定保健作用的电动工具。按摩机主

12、要有两部分组成：背部按摩区域和臀部、下肢按摩区域。背部按摩区域的机构主要有： 系统控制电路板、电动机、丝杆及其润滑装置、s型滑动槽、机械手等。同时根据人体结构又将背部整个区域划分为颈部、中部、腰部以及尾椎四个按摩区间。熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。以大规模集成电路为主的微型计算机单片微型计算机(Single chipmicrocomputer )，简称单片机，又称嵌入式微控制器( Embeddedmicrocontroller )。 单片机具有优异的性能价格比，集成度高、体积小、可靠性高，控制功能强和低电压、 低功耗等特点，在工业控制、智能化仪器仪表、智能接口、家用电器、儿童玩具、健身 器材等许多领域

13、都得到了广泛的应用。随着社会的发展和进步，随着电子信息技术的飞 跃，单片机开发与应用技术已经显得越来越重要， 成为了一门重要的电子电气技术学科， 同时亦成为了新产品研发设计的关键技术鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。现代社会发展越来越快，人们生活节奏也快，随之而来工作压力也越来越大。人们 渴望休闲，渴望健康。于是当前人们对健康非常关注和重视，而按摩对人体健康有特殊 促进功效。按摩机就是在这一背景下产生。为了满足人们的需要和市场的需求，按摩机 控制系统开发技术应运而生。本毕业设计采用单片机开发与应用技术而设计一种简易的 按摩机控制系统，以实现基本按摩功能。本按摩机传动控制电路可实现市面上各类型按 摩机的基本

14、功能，并且结构简单，成本低廉，体积不大，可满足人体腰部，足部以及颈 咅$的按摩需要。纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。1.2按摩机的结构本按摩机利用AT98C5仲片机完成系统总体控制功能，并利用按键、L12864液晶显 动芯片L298等外围设备为用户提供服务，实现人机交互，实现其按摩功能；通过按键， -大连民族学院本科毕业设计（论文）题目用户可以让按摩机工作在最具舒适的按摩工作方式和振动速度上；利 L12864液晶屏显 示电机当前的转速快慢正反转等。 颖刍莖峽饽亿顿裊赔泷。本按摩机由步进电机的转动形成振动， 而单片机可以通过控制振动的方式和时间来 按用户的需要进行按摩，其具体按摩描述如下：濫驂膽閉驟羥闈詔

15、寢賻。1. 可以有10档速度进行按摩，按摩机选用调速性能较好的进步电机，利用按键S3和s4对进步电机进行调速，共设10档速度。按键S3可以实现对步进电机加速；按 键s4可以实现对步进电机加速。 銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。2. 用户可根据个人喜好利用按键调节速度档次以及按摩方式。按摩机提供了4个按键：两个调速按键，分别完成降档调速，升档调速；一个启停转换按键；一个正反转 按键。挤貼綬电麥结鈺贖哓类。3. 通过液晶显示当前按摩状态及速度变化情况。4. 通过蜂鸣器提示超时运转。5当按摩机正常运转后，发光二极管一直点亮。# -大连民族学院本科毕业设计(论文)题目2控制器的核心 AT89C51及步进电机AT

16、89C51是一种高性能的8位单片机。片内带有一个4KB的Flash可编程，可擦除 只读存储器(EPROM)，它采用了 COMS工艺和公司ATMEL的高密度非易失性存储器 (NURAM)技术，而且其输出引脚和指令系统都与 MSC 51兼容。片内的Flash存储器允 许在系统内改编程序或常规的非易失性存储器编程器来编程。因此AT89C51是一种功能强，灵活性高，且价格合理的单片机，可方便地应用在各种控制领域。赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。2.1 AT89C51的主要性能 4KB可改编程序Flash存储器(可经受1000次的写入/擦除).全静态工作：0Hz24MHz. 3级程序存储器保密. 128X 8字节

17、内部RAM. 32条可编程I/O线. 2个16位定时器/计数器.6个中断源.可编程串行通道.片内时钟振荡器.另外,AT89C51是用静态逻辑来设计的，其工作频率可下降到0Hz,并提供两种可用软 件来选择的省电方式一空闲方式(Idle Mode)和掉电方式(Power Down Mode).在空闲方式 中,CPU停止工作，而RAM,定时器/计数器，串行口和中断系统继续工作.在掉电方式中 片 内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一切功能都暂停，故只保存片内RAM中的内 容,直到下一次硬件复位为止。塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。2.2 AT89C51引脚功能说明图2 1是AT89C51的引脚结构图，有双

18、列直插封装(DIP)方式和方形封装方式，下面 分别叙述这些引脚的功能.(1).主电源引脚裊樣祕廬廂颤谚鍘芈蔺。 VCC电源端. GND:接地端.(2).外接晶体引脚XTAL1和XTAL2-3 -大连民族学院本科毕业设计（论文）题目 XTAL1 :接外部晶体的一个引脚在单片机内部，它是构成片内振荡器的反相放 大器的输入端。当采用外部振荡器时，该引脚接受振荡器的信号，即把此信号直接接到 内部时钟发生器的输入端。仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驚。 XTAL2 :接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，它是上述振荡器的反相放大 器的输出端，采用外部振荡器时，此引脚应悬浮不连接。绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。 单片机外接电路

19、片内电路与片外器件就构成一个时钟产生电路，CPU的所有操作均在时钟脉冲同步下进行。片内振荡器的振荡频率非常接近晶振频率，一般多在1.2MHz12MHz之间选取。C1、C2是反馈电容，其值在5pF30pF之间选取，典型值为30pF。本电路选用的 电容为30pF，晶振频率为12MHz。这样就确定了单片机的4个周期分别是：骁顾燁鶚巯瀆 蕪領鲡赙。振荡周期=1/12 Js ;机器周期（SM）= 1 Js ;图 2.1 AT89C51 模块XTAL1和XTAL2 :片内振荡电路输入线，这两个端子用来外接石英晶体和微调电 容。在石英晶体的两个管脚加交变电场时，它将会产生一定频率的机械变形，而这种机 械振动

20、又会产生交变电场，上述物理现象称为压电效应。一般情况下，无论是机械振动 的振幅，还是交变电场的振幅都非常小。但是，当交变电场的频率为某一特定值时，振 幅骤然增大，产生共振，称之为压电振荡。这一特定频率就是石英晶体的固有频率，也 称谐振频率。即用来连接 AT89C51片内OSC的定时反馈回路。石英晶振起振后要能在大连民族学院本科毕业设计（论文）题目XTAL2线上输出一个3V左右的正弦波，以便使AT89C51单片机内的OSC电路按石英 晶振相同频率自激振荡。通常，OSC的输出时钟频率为0.5MHz-16MHz，典型值为12MHz 或者11.0592MHz。电容C1和C2可以帮助起振，典型值为30p

21、F,调节它们可以达到微 调的目的。瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。单片机在开机时都需要复位，以便中央处理器CPU以及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。单片机的复位后是靠外部电路实现的，在时 钟电路工作后，只要在单片机的 RST引脚上出现24个时钟振荡脉冲（2个机器周期） 以上的高电平，单片机便可实现初始化状态复位。MCS-51单片机的RST引脚是复位信号的输入端。例如：若 MCS-51单片机时钟频率为12MHz。鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。上电瞬间，RST端的电位与VCC相同，随着电容的逐步充电，RST端的电位逐渐 下降，此时 Z =22X 10-6 X 1 X 103=22ms.当

22、按下键时，RST端出现 5X 1000/12004.2V， 使单片机复位。栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。.控制或与其它电源复用引脚 RST,ALE/PROG,PSEN和EA/Vpp. RST:复位输入端.当振荡器运行时，在该引脚上出现两个机器周期的高电平将使单片 机复位。 ALE/PROG :当访问外部存储器时，ALE（地址锁存允许）的输出用于锁存地址的低位字 节即访问外部存储器,ALE仍以不变的频率（此频率为振荡器频率的1/6）周期性地出现正 脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。然而要注意的是：每当访问 外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。 辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。如果需要的话

23、，通过对专用寄存器（SFR）区中8EH单元的D0位置数，可禁止ALE操 作。该位置数后，只有在执行一条MOVX或MOVC指令期间,ALE才会被激活.另外，该引 脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，该设定禁止ALE位无效。 峴扬爛滾澗辐滠兴渙藺。 PSEN:程序存储允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号。 当AT89C51由外 部程序存储器取指令（或常数）时，每个机器周期两次PSEN有效（即输出2个脉冲）但在此 期间内，每当访问外部数据存储器时,这两次有效的PSEN信号将不出现。詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。 EA/VPP外部访问允许端，要使CPU只访问外部存储器（地址为0000H FFFF

24、H）,则EA 端外部必须保持低电平（接到GND端）然而要注意的是：如果保密被编程，复位时在内部 会锁存EA端的状态。则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。当EA端保持高电平（接VCC端）时,CPU则执行内部程序存储器中的程序。在Flash 存储器编程期间，该引脚也用于施加12V的编程允许电源VPP（如果选用12V编程）。胀鏝 彈奥秘孫戶孪钇賻。.输入/输出引脚 P0.0-P0.7,P1.0-P1.7,P2.0-P2.7,P3.0-P3.7-5-大连民族学院本科毕业设计（论文）题目 P0端口（PO.O P0.7）:P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口 .作为输出端口用时，每位 能以吸收电流的方式驱动8个TTL

25、输入对端口写1时,又可作为高阻抗输入端用。鳃躋峽 祷紉诵帮废掃減。在访问外部程序和数据存储器时，它是分时多路转换的地址（低8位”数据总线，在访 问期间激活了内部的上拉电阻。稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。在Flash编程时,P0端口接受指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节.验证时，要 求外接上拉电阻。陽簍埡鮭罷規呜旧岿錟。 P1端口 （P1.0 P1.7）： P1是一个带有内部上拉电阻的8位I/O端口。P1的输出缓冲器 可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入.对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉 到高电位,这时可用作输入口 ,P1 口作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部 信号低的

26、引脚会输出一个电流（IlL）。沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。 P2端口 （P2.0 P2.7）:P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口 .P2的输出缓冲 器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入.对端口写1时通过内部的上拉电阻把端口 拉到高电位，这时可用作输入口 .P2作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部 信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil） 。钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器（如执行MOVXDPTR指令） 时,P2送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据寄存器（如执行MOVRI指令）时,P2 口引脚上的内容（就是专用寄存器（SFR）区P

27、2寄存器的内容）在整个访问期间不会改变。 懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。P3端口 （P3.0 P3.7）:P3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口 .P3的输出缓冲 器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时通过内部的上拉电阻把端 口拉到高电位，这时可用作输入口。P3作输入口使用时，因为内部的上拉电阻，那些被外部 信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）。謾饱兗争詣繚鮐癞别濾。2.3步进电机介绍步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动 的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生堵转。在有负载的 情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到

28、高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即 启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。步 进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化 技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到应用。呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。随着工业技术的不断进步，在自动化控制、精密机械加工、航空航天技术及所有要 求高精度定位等高新技术领域，步进电机的得到了广泛的应用。步进电机是一种将脉冲 信号转化为角位移的执行机构。若在其输入加入有规律的脉冲信号，就能驱动步进电机按设定的方向移动一定的距离或转动一个角度（称为“步距角”）。从结构上步进电机 分为单

29、相、双相、三相、四相、五相、六相等多种。本次设计使用步进电机分为A、B、C、D四相绕组，每相通电一次称为一拍。四相步进电机根据不同的通电规律可分为几种 工作模式：莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。四相单四拍：A-B-C-D；四相双四拍：AB-BC-CD-DA四相单八拍：A-AB-B-BC-C-CD-D-DA四相双八拍：_ AB-ABC-BC-BCD-CD-CDA-DA-DAB步进电机的正反转与电机每相的通电顺序有关，可以改变相序来改变电机的正反 转。步进电机每步所旋转角度的大小，称为步距角（B B）。它是由电机本身转子的齿数（Z）。一个通电循环内通电节拍数（M）决定的。即B B=360/ Zr Me。电机

30、出厂的步距 角是固定的。四相步进电机的步距角为 0.9/1.8 0（表示半步工作时为0.9 ,整步工作时 为1.8 ）。步进电机转速的高低与控制脉冲频率有关。改变控制脉冲频率，可改变电机 转速。麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。步进电机特点1. 一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。2 步进电机外表允许的最高温度。步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。3 .

31、步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高， 反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从 而导致力矩下降。 風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。4.步进电机低速时可以正常运转，但若高于一定速度就无法启动，并伴有啸叫声。夕大连民族学院本科毕业设计（论文）题目3系统基本实现方案3.1系统框图根据设计要求，步进电机控制电路可以分为控制模块、显示模块、键盘模块、电机 驱动模块、步进电机部分。步进电机控制电路基本模块方框图如图所示。设计系统框架 时，除了考虑实现按摩功能外，系统的可操作性和安全性也是至关重要的。为了方便用 户使用

32、，给他们舒适的感受，按摩机必须设计良好的用户操作按键以及必要的显示系统; 并充分完善供电电源的设计。灭暧骇諗鋅猎輛觏馊藹。按摩机的主要功能模块可划分为6部分。按键图3.1系统框图1. 按键输入与L12864液晶显示部分。该模块负责响应按摩机 4个按键输入信号， 并利用L12864液晶显示当前工作状态。其中，L12864液晶显示启停、正转、反转、加 速减速。铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。2. 电源部分。该模块实现单片机系统从交流中整流出稳定的5V供电电压。3. 电机部分。步进电机与L298连接实现稳定的运转。4. 驱动模块。L298N芯片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，输出 电压最高可达5

33、0V,可以直接通过电源来调节输出电压； 可以直接用单片机的10 口提供 信号；而且电路简单，使用比较方便。 攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。5蜂鸣器提示输出部分。该模块完成按摩机的告警提示，在一般工作情况下，蜂 鸣器都将发声告警（例如电机运行超时）。趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。6发光二极管指示部分。氖灯只在按摩机工作时发光，否则熄灭。3.2硬件电路图单片机系统设计技术是系统框架实现的具体执行步骤，系统设计框架虽然构建了系统的整体功能模块划分，但是硬件实现和软件实现还得通过具体的技术方案才能达到。 采用的技术方案的好与坏直接影响系统的可操作性和安全性，以及后续设计工作的展开和进行。因此单片机系统设计技术方案同样

34、重要。夹覡闾辁駁档驀迁锬減。一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如 ROM RAM I/O、定时器/计数器、中 断系统等不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相 应的电路。视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。二是系统的配置，即按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器等，还要设 计合适的接口电路。系统的扩展和配置应遵循以下原则： .尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法。为硬件系统的标准化、模块化 打下良好的基础。 .系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求，并留有适当余地，以便进行二次开发。 .硬件结构应结合

35、应用软件方案一并考虑。硬件结构与软件方案会产生相互影 响，考虑的原则是：软件能实现的功能尽可能由软件实殃，以简化硬件结构。但必须注意，由软件实现的硬件功能，一般响应时间比硬件实现长，且占用CPU时间。 偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。 .系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。如选用CMOS5片单片机构成低功耗系统时，系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。 .可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分，它包括芯片、器件选择、 滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。 騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼。 .单片机外围电路较多时，必须考虑其驱动能力。驱动能力不足时，系统工作不可靠，可通过增设线驱动器增

36、强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。疠骐錾农剎貯狱颢幗騮。 .要求尽量朝着“单片”方向设计硬件系统。系统器件越多，器件之间相互干扰也越强，功耗也增大，也不可避免地降低了系统的稳定性。镞锊过润启婭澗骆讕濾。-9-大连民族学院本科毕业设计（论文）题目图3.2硬件电路图3.3系统单片机扩展确定了单片机后，需要对单片机相应管脚的功能进行定义并设计其外部电路的功 能。首先我们要预先分析，用户使用按摩机所关心的是按键功能是否正确、以及液晶屏 显示的按摩振动速度是否准确，也就是系统设计框架图中“按键输入与LCD12864液晶显示指示部分”需要完成的工作。完成这些功能需要利用单片机I/O 口，在不浪费系统

37、资源的前提下分配单片机I/O 口。可以知道，“按键输入与 LCD12864液晶指示部分” 需要4（用户按键）+11（LCD12864液晶）=15个I/O管脚。除了涉及用户使用的I/O夕卜， 设计者还必须考虑分配I/O管脚的包括：驱动电路 L298。这个部分独立控制，需要 4 个单片机I/O管脚。根据上面的分析，完成按摩机需要 15+4=19个单片机I/O管脚，而 AT89C51单片机提供了 32个可用的I/O管脚。工作过程：当si按下时，液晶显示启动， 此时电机运转，同时发光二极管亮否则熄灭。当s2按下时，液晶显示正转，此时电机正转；否则，液晶显示逆转，此时电机逆转。当s3每按一次，液晶显示加

38、速，步进电机加速。当s4每按一次，液晶显示减速，步进电机减速。当步进电机运转超时时，蜂 鸣器响起来。 榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛。3.4步进电机驱动模块步进电机的驱动电路采用常用的电动机驱动芯片L298,它能够接受标准的TTL电平控制信号，驱动电机。L298操作时能提供的电压能达到50V,直流电流4A,具有过热保 护功能，逻辑“0”的输入电压达到1.5Vo L298在控制器的控制下驱动一个步进电动机， 控制器产生L298年需的控制信号，以控制步进电机的运动状态。为了防止定子绕组的 电感作用，使得电流切换时产生过电压，步进电机每相绕组两端都须并联一个用天在换 相时起续流作用的肖基特二极管。L298N芯

39、片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个 四相电机，输出电压最高可达 50V,可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单 片机的10 口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑。图3.1驱动电路4脚接电源电压，电压范围 Vh为+ 2. 546 V。输出电流可达2. 5 A，可驱动电 感性负载。1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。L298可驱动2个电动机，2脚和3脚，13脚和14脚之间可分别接电动机，1 脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传 感信号6;11TTL电平兼容输入使能端，低电平禁止输出 我们选用驱动

40、一台电动机。5，7，10，12 脚接输入控制电平，控制电机的正反。续流管的作用：续流二极管通常是并联在线圈的两端，线圈在通过电流时，会在其两端产生感应电动势。当电流消失时，其感应电动势会对电路中的原件产生反向电压。当反向电压高于原件的反向击穿电压时，会把原件 如三极管，等造成损坏。续流二极管并联在线两端，当流过线圈中的电流消失时，线圈 产生的感应电动势通过二极管和线圈构成的回路做功而消耗掉。丛而保护了电路中的其它原件的安全。 嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲。3.5显示模块步进电机控制电路的显示模块采用液晶显示，因为液晶显示器与数码管相比，占用空间小、低功耗、无闪烁、降低视觉疲劳等优点。故选用液晶显示器L

41、CD2864。该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭。图 3.2LCD128643.5.1液晶显示器工作原理液晶是一种呈液体状的化学物质，当受到外界电场影响时，其分子会产生精确有序 的排列。如果对分子的排列加以适当的控制，液晶分子将会允许光线穿越。液晶显示器 的显示原理是在两片玻璃基板上装配向膜，液晶会沿着沟槽配向，具有偶极矩的液晶棒 状分了在外加电场的作用下，其排列状态发生变化，使得通过液晶显示器件的光被调制， 从而呈现明与暗或透过与不透过的显示效果。在控制信号的控制下可以在显示屏上显示 不同的字符、数字及图形。液晶显示器由三部分构成：点阵式液晶板、液晶驱动电路和 液晶控制电路。LCD技术是把液晶灌入两个列有

42、细槽的平面之间。这两个平面上的槽互相垂直（相交成90度）。也就是说，若一个平面上的分子南北向排列，则另一平面上的分 子东西向排列，而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90度扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭转90度。但当液晶上加一个电压时，分子便会重新垂直排列，使光线能直射出去，而不发生任何扭转。LCD是依赖极化滤光器（片）和光线本身。自然光线是朝四面八方随机发散的。极化滤光器实际是 一系列越来越细的平行线。这些线形成一张网，阻断不与这些线平行的所有光线。极化 滤光器的线正好与第一个垂直，所以能完全阻断那些已经极化的光线。只有两个滤光器 的线完全平行，或者光

43、线本身已扭转到与第二个极化滤光器相匹配，光线才得以穿透。LCD正是由这样两个相互垂直的极化滤光器构成，所以在正常情况下应该阻断所有试图 穿透的光线。但是，由于两个滤光器之间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出第一个滤光 器后，会被液晶分子扭转 90度，最后从第二个滤光器中穿出。另一方面，若为液晶加 一个电压，分子又会重新排列并完全平行，使光线不再扭转，所以正好被第二个滤光器 挡住。总之，加电将光线阻断，不加电则使光线射出。然而，可以改变LCD中的液晶排列，使光线在加电时射出，而不加电时被阻断。但由于计算机屏幕几乎总是亮着的， 所以只有 加电将光线阻断”的方案才能达到最省电的目的。从液晶显示器的结构来

44、看， 无论是笔记本电脑还是桌面系统， 采用的LCD显示屏都是由不同部分组成的分层结构。LCD由两块玻璃板构成，厚约1mm，其间由包含有液晶（LC）材料的5m均匀间隔隔开。 因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示 屏背面有一块背光板（或称匀光板）和反光膜，背光板是由荧光物质组成的可以发射光 线，其作用主要是提供均匀的背景光源。背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之 后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层。液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格 结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的 电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点

45、上，通过改变电压而改变液晶的旋光状态， 液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。 在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部 分。当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进 行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙。3.5.2液晶管脚定义LCD12864液晶显示器有8条数据线。当与控制器相连接时，通过送入数据和指令， 就能使模块正常工作。管脚排列如表所示。臠龍讹驄桠业變墊罗蘄。接口说明管脚号管脚电平说明1VSS0V逻辑电源地。2VDD5.0V逻辑电源正。3V0LCD驱动电压，应用时在 VEE与V0之间加一 10K可调电 阻另一头接

46、VCC即可。4D/IH/L数据 指令选择：高电平：数据 D0-D7将送入显示RAM 低电平：数据D0-D7将送入指令寄存器执行。5R/WH/L读写选择：高电平：读数据；低电平：写数据。6EH.H/L读写使能，高电平有效，下降沿锁定数据。7DB0H/L数据输入输出引脚。8DB1H/L数据输入输出引脚。9DB2H/L数据输入输出引脚。10DB3H/L数据输入输出引脚。11DB4H/L数据输入输出引脚。12DB5H/L数据输入输出引脚。13DB6H/L数据输入输出引脚。14DB7H/L数据输入输出引脚。15CS1H/L片选择信号，高电平时选择前 64列（左屏）。16CS2H片选择信号，高电平时选择后

47、 64列（右屏）。17RETL复位信号，低电平有效（一般接高电平即可）。18VEE-10VLCD驱动电源（自带）。19BLAC背光电源正丄ED+。20BLAC背光电源负，LED-。3.5.3液晶显示指令描述 显示开/关设置CODER/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLHHHHHH/L功能：设置屏幕显示开/关。DB0=H开显示；DB0=L关显示。不影响显示 RAM（DD RAM）的内容。 设置显示起始行CODER/WD/IDB7DB6DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLHH行地址（063）功能：执行该命令后，所设置的行将显示在屏幕的第一行。显示起始行是

48、由Z地址计数器控制的，该命令自动将 A0-A5位地址送入Z地址计数器，起始地址可以是 0-63范围内任意一行。Z地址计数器具有循环计数功能，用于显示行扫描同步，当扫描完一行后 自动加一。 鰻順褛悦漚縫輾屜鸭骞。 设置页地址CODER/WD/IDB7DB6DB5 DB4DB3 DB2 DB1 DB0LLHL匚HHH页地址（07）功能：执行本指令后，下面的读写操作将在指定页内，直到重新设置。页地址就是DDRAM 的行地址，页地址存储在 X地址计数器中，A2-A0可表示8页，读写数据对页地址没有 影响，除本指令可改变页地址外，复位信号（RST）可把页地址计数器内容清零。穡釓虚绺滟 鳗絲懷紆泺。 设置

49、列地址CODER/WD/IDB7DB6DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0L :LLH :列地址（063）功能：DD RAM的列地址存储在Y地址计数器中，读写数据对列地址有影响，在对DDRAM 进行读写操作后，丫地址自动加一。 隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽。 状态检测CODER/WD/IDB7DB6DB5 DB4DB3DB2DB1DB0HLBFLON/OFF RSTL 1LLL功能：读忙信号标志位（BF）、复位标志位（RST）以及显示状态位（ON/OFF）BF=L :空闲状态。RST=L:正常状态。ON/OFF=L表示显示BF=H:内部正在执行操作；RST=H正处于复位初始化状态;ON/OF

50、F=H表示显示关闭； 写显示数据CODER/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LHD7D6D5D4D3D2D1D0功能：写数据到DD RAM DD RAM是存储图形显示数据的，写指令执行后 丫地址计数器 自动加1。D7-D0位数据为1表示显示，数据为0表示不显示。写数据到 DDRAM前，要 先执行“设置页地址”及“设置列地址”命令。 浹繢腻叢着駕骠構砀湊。 读显示数据CODER/WD/IDB7DB6DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0HHD7D6D5D4D3D2D1D0功能：从DD RAM读数据，读指令执行后丫地址计数器自动加1。从DD RAM读数据 前要先执行

51、 设置页地址”及设置列地址”命令。鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝。3.6按键显示部分电路这部分的电路组成包括：R1、R2 R3 R4阻值均为1K1，用于上拉电阻。见图系 统原理图按键部分。假设程序每 2ms做1次按键检和显示。首先将字型和要显示的数据 送到LCD12864的并行口，然后产生第1个选通信号，显示所需工作方式；在下一个2ms 到来的时候从新检测并显示。由于 2ms依次循环检测，因此可以迅速地检测到按键。 惬 執缉蘿绅颀阳灣愴鍵。rm图4.3按键接口电路4按摩机控制系统软件设计思想4.1系统流程硬件相结合的软件总体设计，包括控制系统 8951单片机部分，驱动L298部分， LCD12864显示

52、部分，按键部分四个方面的一些设计流程和思路总结， 具体实现和编程在 前面系统软件汇编程序部分的基础上进行，在此只是简要介绍总体思路。贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐。-7 -图5.14.2进步电机驱动程序4.2.1四相单四拍正转子程序四相单四拍正转子程序主要用于控制步进电机以步距角为1.80角度顺时针旋转。控制器从端口依次向步进电机的每相输出脉冲信号。 每输出一个脉冲信号步进电机转动一定的角度。其工作模式为：A-B-C-D。嚌鳍级厨胀鑲铟礦毁蕲。.*单四扌白正转 *MOV P1,#01HACALL DELAY2MOV P1,#02H大连民族学院本科毕业设计（论文）题目ACALL DELAY2MOV P1,

53、#04HACALL DELAY2MOV P1,#08HACALL DELAY24. 2.2四相单四拍反转子程序1.80角度逆时针旋转。其四相单四拍反转子程序主要用于控制步进电机以步距角为 工作模式为：D-C-B-A。薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫。.*四拍反转 *MOV P1,#08HACALL DELAY2MOV P1,#04HACALL DELAY2MOV P1,#02HACALL DELAY2MOV P1,#01HACALL DELAY24. 2.3四相双四拍正转子程序四相双四拍正转子程序主要用于控制步进电机以步距角为1.80角度顺时针旋转。其工作模式为：AB-BC-CD-DA齡践砚语蜗铸转絹攤濼

54、。MOV P1,#0CHACALL DELAY2MOV P1,#06HACALL DELAY2MOV P1,#03HACALL DELAY2MOV P1,#09HACALL DELAY24.3显示驱动子程序;功能：初始化INT: CLRRSTSETBRSTMOVRAM,#3FHCALLINSTMOVRAM,#0C0HCALLINSTRET；功能：写指令命令INST: PUSH DPHPUSH DPLCALLBUSYMOVDPTR,#LCDIRMOVA,RAMMOVXDPTR,APOPDPLPOPDPHRET;功能:写数据命令DATA_:PUSHDPHPUSHDPLCALLBUSYMOVDPTR

55、,#LCDDRMOVA,RAMMOVXDPTR,APOPDPLPOPDPHRET；功能:检测液晶忙状态BUSY: MOV DPTR,#LCDIRBUSY1: MOVX A,DPTRANL A,#80H-11 -大连民族学院本科毕业设计（论文）题目XRLA,#80HJZBUSY1RET；功能:清屏CLEAR: MOV R6,#08MOVR7,#00CLR0: MOV A,R7ADDA,#0B8HMOVRAM,ACALLINSTMOVRAM,#40HCALLINSTMOVR3,#64CLR1: MOV RAM,#0(CALLDATA_DJNZR3,CLR1INCR7DJNZR6,CLR0RET4.4 PWM软件实现最近几年来，随着