【《基于单片机的步进电机控制与显示系统设计》11000字（论文）】

基于单片机的步进电机控制与显示系统设计目录TOC\o"1-3"\h\u14461摘要 212345第一章绪论 2119461.1研究背景及意义 2141051.2国内外研究现状 3134351.3研究内容 421106第2章核心芯片选型与简介 5265332.1单片机概述 516542.2核心芯片AT89C51 5193802.3单片机应用系统 982162.4单片机的特点 1023299第3章步进电机简介 12216833.1步进电机介绍 12123513.1.1步进电机概述 12112533.1.2步进电机的分类 1254253.1.3步进电机的特征 13281783.1.4步进电机的工作原理 13267883.2步进电机驱动系统介绍 15247063.2.1步进电机驱动系统概述 1573233.2.2步进电机驱动系统简介 1611748第4章系统软硬件设计 18223354.1硬件电路设计 18311584.1.1按键电路 18215454.1.2数码管显示电路 18263654.1.3驱动电路 19207144.1.4系统总电路 20207644.2软件设计 20263774.2.1程序编译软件 2017504.2.2主程序与程序框图 2112328第5章调试与运行 2486245.1调试 24272165.2运行分析 2418362第6章总结与展望 267371参考文献 27摘要随着微型计算机的发展，越来越多步进电机的控制技术适用于汽车仪表方面，从而达到记录汽车的信息状况；该技术优点较多，可靠性较高，同时也有着极好的通用性，已经成为了一个新的发展趋势。本论文详细介绍了以AT89C51单片机作为核心，控制步进电机以及它的一些基本原理、系统的仿真、程序的组成等。然后通过Keil4编写C语言程序来实现步进电机正反转、加速和减速，并且将步进电机的工作状态显示在数码管上，以此来显示发动机仪表的工作状态。通过对软硬件的联合调试，证明该设计可靠，有着明确的思路和较好的稳定性，基本上实现了上述的几个功能。关键词：步进电机；单片机；发动机仪表；Keil4第一章绪论1.1研究背景及意义在工业历史的长期变化中，电机始终扮演着不可或缺的角色并且为行业的发展做出了重大的贡献。近年来,控制电机的使用也正如其在同行业中的地位一样逐渐增加。步进电机有着出色的速度控制功能和定位控制功能，这就使其不需要反馈回路就可以执行运动控制。它以工业发展的强大姿态迅速占领了众多市场，并广泛应用于各个领域。步进电机可以利用电磁力矩来推动转子转动,在电路控制中，数字电路由步进电机直接控制;输入脉冲仅控制步进电机的旋转角度或者位移,不受其他因素影响;步进电机的错误并不会定期累积;它的正反转可由绕组线圈的电流直接控制,控制即简单又方便;步进电机转动具有自锁功能,断电后机构仍能记忆脉冲在断电前转子移动位置,所以即使在断电状态下也可以准确定位。一种基于带有芯片的步进微机的软件控制的步进电机。通过单片机将软件和硬件逐步组合在一起。单片机步进电机驱动器的各种步进I/O控制端口用于直接补充对步进电机和驱动器控制电路各相的控制。分配器的控制功能和处理功能被其他单片机取代，并且通过软件编程分配脉冲的频率和数量。软件编程可以缩短系统的正常运行时间，简化复杂的过程，优化系统的运行，实现高精度和自动控制，并避免振动的影响。使用单片机控制器能连续控制步进电机，并且使其灵活性也得到了很好的提升。单片机的使用使人机交互正常化，并且它们的高度集成降低了开发成本和研发时间。1.2国内外研究现状步进驱动电机最早可能是由国外先进电机技术逐步发明而来。在十年文化大革命期间它在中国已经开始了规模生产和批量销售,例如中国浙江,天津都已经开始批量生产,并且在各行各业都已经开始有大量生产和销售使用,半导体器件的运算驱动控制电路完全基本实现了技术本土化,是由一系列分立元件组合构成的逻辑运算驱动电路,也就是一个有效的计数器,触发器和一系列信号输入，由环形信号分配器和环形电容器耦合。目前,在国外，不建议在各种高性能大型工业驱动装置的步进驱动器中直接使用转矩比最高的步进驱动器，,因为它会比较其他的驱动成本、效率、噪音、加速度和绝对转矩、系统运动惯性及电机驱动力等电路时最大转矩比并不划算。国外在低功率的应用中也大量地使用了步进电机,例如一些工业仪表,工业生产设备,打印机,复印件,银行自动化的柜员机。国外利用许多现代技术方法把步进电机的挤出驱动运算中。除了上述的旋转式编码器,打印机还可以通过利用光电式编码带或传感器式编码带与直流电机相互配合而运行,实现闭环线性位移的控制。驱动设备之间的主要区别和差距,是国外先进的交流电动机控制理论和应用工程以及强大的分析能力,先进的控制理论和软件作为其中的核心。写在控制器上。在文化大革命末期，中国在卫星和雷达等领域的应用研究和生产了扭矩发生器和环形扭矩发生器。在高质量控制应用中，有时无法使用步进电机。在中国改革开放之初，步进电机产品的细分和控制基本上是由中国人掌握的。与传统的交流电动机矢量控制技术相比，难度较小。近年来,基于嵌入式的实时运算操作系统微控制器51的问题逐渐出现和应用推广,表明51系列的单片机在未来的几年中仍然像以前一样非常活跃。现在国内的研究和探讨主要集中在于步进电机的驱动方式和控制策略。该结构和控制系统专为通用仪器而设计，在通用仪器的基础上进行了针对性的改进，形成了专用仪器,使其具有优良性能。1.3研究内容该控制系统的基本设计原理是通过利用AT89C51单片机结构来设计一个新的步进驱速电机系统,用各种汇编语言和各种C程式语言的应用程序结构来自动控制一个步进驱动电机的正、逆转动方向、加速或者减速、停止,通过控制单片机、电机的控制驱动器以及控制芯片ULN2003以及其他有相应的控制按钮功能来自动实现以上的控制功能。本文研究课题主要研究设计了驱动步进电机和驱动单片机的主要基本工作电路原理、系统硬件中的相关硬件集成电路和系统软件中的集成电路等,同时针对系统软件与相关硬件系统进行了设计调试。

第2章核心芯片选型与简介2.1单片机概述单片机(single-chipmicrocomputer)指的是将一个微处理器的各个主体和其它零件全部集成到一个芯片上的一种微型计算机。它的出现是计算机开发历史上的一个重要里程碑。它具有许多独特的优点,例如体积较小,功能齐全以及性价比高。51系列单片机被广泛认为已经是目前中国最常见且实际使用区域范围较宽的8位单片机。经过20多年的技术研究应用推广和不断发展,51系列的新型单片式电机已经初步形成了一个技术规模巨大、功能齐全、资源丰富的产品生产线。随着新技术概念的不断引入，例如当前的电子系统集成技术、片上嵌入式操作系统和片上微处理器并且已经被普遍接受和广泛使用51单片机技术的研究与开发已逐渐进入新的发展阶段。与51系列专用单片机相互兼容的每个微控制器以一个IPG内核的各种形式不断地产生出现在一个FPGA的片上应用操作系统中。单片机将CPU,RAM,ROM,定时器/计数器接口电路等各种有关计算机的主要部件集成在芯片上，传感器输入和输出（I/O），中断和串行通讯接口直接构成了一个单片机。也就是说,单片机本身就是一种集成在芯片上的计算机,其强大的功能在实际的应用中常常被完全地集成并安装到自己的应用系统中。单片机具有集成度高、作用强、靠谱性高、硬件体积小、驱动功耗低、使用方便价格低廉等重要功能。2.2核心芯片AT89C51AT89C51含E2PROM电可编闪速存储器。有两级或三级程序存储器保密系统，防止E2PROM中的程序被非法复制，不用紫外线擦除，提高了编程效率，程序存储器E2PROM容量可达20K字节。AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C51的主要参数如表2-1所示：型号存储器定时器I/O口串行口中断速度（MH）其他特征E²PROMROMRAM89C514K128232I624低电压表2-1AT89C51的主要参数AT89C51单片机引脚图如图2-1所示：图2-1单片机的引脚排列主要特性：与MCS-51兼容;4K字节可编程FLASH存储器;寿命:1000写/擦循环;数据保留时间:10年;全静态工作:0Hz-24MHz;三级程序存储器锁定;128*8位内部RAM;32可编程I/O线;两个16位定时器/计数器;5个中断源;可编程串行通道;低功耗的闲置和掉电模式;片内振荡器和时钟电路。管脚说明:VCC:供电电压;GND:接地;P0口:P0口是一个8位漏极电平开路双向I/O端口,每个引脚可以吸收8TTL栅极电流。当端口P1的引脚第一次写入1时,它被定义为高阻抗输入。P0可用于外部程序数据存储器。端口P0被用作FIASH编写程序中的输入端口。P1口:端口设置P1是一个带有内部上拉电阻器的8位双向模拟I/O控制端口。当外部把一个P1端口从一个低电平中拉到一个P1端口时,它就可能会自动产生一定的信号输出。这主要可能是因为内部的上压下拉结构造成。在针对flash端口进行程序编程及数据验证期间,端口中的P1被程序接受并达到为每个地址低8位。P2口:P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。当端口P2写入“1”时,其引脚被内部上拉电阻上拉且作为输入。因此,当用作输入时,P2端口的引脚在外部被拉低,从而将输出电流。这是由于内部上拉引起的。当P2端口用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器用于访问时,P2端口输出地址的高8位。给定地址“1”时,它将利用内部上拉功能,当读写外部八位地址数据存储器时,P2端口输出其特殊功能寄存器的内容。P2端口在FLASH编程和验证期间接收高八位地址信号和控制信号。P3口:P3引脚内部为8个双向式的I/O输出端口,带有内部的上压下拉整流电阻,能够同时控制接收和发送输出4个双向ttl门电流。例如,当两个P3端口在其中直接写"1"时,它们在内部被迫向上或下拉至一个高电平并且被拿来用作读出输入。作为一个输入,由于外部的上流下拉稳压电阻相对较低,因此一个P3端口通常会由于外部的上压下拉而自动产生一个输出稳压电流(ILL)。P3端口还同时可以被广泛地拿来用作AT89C51的某些其它具有特殊通用功能的连接端口,如下面列表所示:管脚备选功能：P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（记时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）p3口接收一些闪存控制器的信号,用于用来实现同时需要进行一块闪存的多个编程及其相关操作的编程验证。RST:需要重置一个输入。ALE/PROG:访问外部存储器时,地址锁存器允许的输出电平用于锁存地址的状态字节。它可用作外部输出的脉冲或用于定时目的。但是,应注意:每当用作外部数据存储器时,都会跳过ALE脉冲。如果要禁用ALE的输出,可以在SFR8EH地址上设置0。此时,ALE仅在执行MOVX时起作用,并且MOVC指令为ALE。此外,该引脚被略微拉高。如果微处理器处于外部执行状态ALE被禁止,则该设置无效。PSEN:外部网络应用程序所在存储器接口中的一个自动选择导通信号。在从外部的一个程序指令存储器中每次获得一条程序指令期间,/PSEN在每一个外部机器的有效工作周期中间被分隔了两次。然而,当我们同时访问外部的一个数据信号存储器,两个有效/PSEN的数据信号就不会同时发生。EA/VPP:在这段时间内，/EA保持一个低电平,不论它们之间是否已经配备了一个内部的执行程序，储器都将需要使用外部的的程序执行存储器(0000H-FFFFH)。在一种新的加密存储模式1中,/EA内部锁定RESET为/EA内部锁定;该引脚也可用作可编写程序器件，在flash可编写程序期间施加十二V电压力(VPP)。XTAL1:反向振荡信号放大器信号的输入及内部驱动时钟器的工作控制电路。XTAL2:来自反向振荡器的输出。I/O口引脚：a:P0口,双向8位三态I/O端口,该端口是地址总线(低8位)和数据总线分时复用;b:P1口,8位准双向I/O口;c:P2口,8位准双向模拟I/O输入端口,与地址总线重新连接复用(高8位);d:P3端口,8位准双向功能I/O控制端口,双向的功能重复使用一个端口。2.3单片机应用系统例如当一个单片机执行一个实时控制器和一个实时的数据处理器时,它就会需要向外界传递一个交换的信息。因此,人们必须通过一种人机对话方式来掌握该系统的运行条件及其控制方法。单片机的芯片与其他CPU产品相比,单片机可以具有更强大的特点和功能,但是由于芯片的结构及引脚数量的局部性限制,片上的ROM,RAM,I/O端口等都不能太多,并且当我们形成一个应用程序系统时,就需要对其进行扩展从而适应不同的操作环境。单片机应用程序系统的基本组成框图,如2-2所示：图2-2单片机的应用系统按照系统的扩展性和应用系统所需要配置的硬件状况,单片机的功耗应用根据系统大致情况可以将其划分三类：最小功耗应用系统,最小功耗应用系统及典型的功耗应用。本课题所设计的就是建立一个最小的的可自动化开关应用程序微控系统,该最小的可自动化的开关应用程序微控系统主要目的是用于指一个在必须具有保持性的系统中必须配置最简单的自动微控制器才能进行自动操作,这种微控系统的设计成本低廉,结构简单,它通常被广泛应用于一个需要能够自动形成简单最小自动化过程控制的开关系统,例如电源开关的控制输入/开关输出自动控制、时序自动控制等。对于片内有ROM/EPROM的控制芯片,最低值的一个应用控制系统硬件就是一块片内带有晶体振荡器,复位控制电路和一个片外带有直流电源的单独控制芯片。对于片上几乎没有ROM/EPROM的芯片，应将其用作最低配置的应用系统。除上述的晶体振荡器、复位控制电路和直流电源外还可以要求每个芯片内至少配备一个EPROM，可作为存储器中的应用程序。图2-3单片机最小系统2.4单片机的特点片内存储器通常容量很小:由于容量ROM是因为受到操作系统硬件集成度的很大限制,ROM都是小于8kb,RAM也可能会达到小于256b,但是它们却可以被直接用来外部存储进行系统扩展。通常每个ROM,RAM都已经可以被分别连续延伸到64kb。高可靠性:由于这种芯片都是根据各种工业应用测控环境的特点而设计出来的,因此其抗干扰性归功于PC机。并且整个系统的软件都是在ROM中进行了固化,不易被任何病毒攻击,多个信号通路都集成在一个芯片中,系统运行的过程中保持稳定可靠。易扩展性:由于这些软件芯片都用的是一个具有功能保证一台电脑正常运行工作和快速运行必须的应用组件,并且在这些软件芯片外部还分别设置了许多可以直接用于针对电脑系统进行软件扩展的引脚(其中包括串口总线,并行和串行信号输入/数据输出)这样就可以使其很容易地直接组成某些使用规模较高的大型电脑软件应用程序。强大的数据控制指令特性和应用功能:它们都同样具有丰富的数据控制指令,例如:数据条件控制分支的数据转移控制指令,I/O输入端口逻辑运算指令和数据位置的处理控制指令。实用性好:体积较小,功耗很低,价格便宜,易于商业化。

第3章步进电机简介3.1步进电机介绍3.1.1步进电机概述步进电机是一种远程执行率传感器，它使用电脉冲作为信号将其转换为角位移或线性加速度运动。步进驱动电机和其他各种动力系统驱动器件的组合一起构成了一个通过开环驱动定位高速运动的动力系统。当步进驱动器收到一个脉冲信号时就会使步进电机转动一个角度（称为“步距角”），这个方向和角度都是设定好且固定的，运行也是一步一步进行的。脉冲输出越多,电动机旋转后的齿轮运动角度也越大;输入的脉冲数越大电机转速就越快。角位移可以利用脉冲的个数来控制，以此来准确定位；步进电机转动的转速和加速度是由脉冲频率控制的，这样就能达到调节转速的目的了。3.1.2步进电机的分类步进电机的工作形式和结构类型主要来说是直接取决于它们的类型结构,按照其结构形式和结构类型不同又可以将其划分成三类:反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)和混合式步进电机(HB)。永磁式步进电机的转动使利用转子和定子之间的吸引力和排斥力来实现的（通常为两相）,并且具有良好的动态性能,小转矩小体积,一般情况下步进角为7.5度或15度。反应型步进电机的优点是它结构简单,而且制造成本较低。通常是作为三相以便于实现较大的旋转矩输入,步进的偏角通常是1.5度,但是它的噪声和振动相对较大。混合式步进电机同时具有其他两种类型共有的特征优势。一般情况下混合式步进电机步进角为1.8度（通常为两相）和0.72度（通常为五相）。混合式电动力齿轮发电机的齿轮步进传动倾角小,输出功率大且动态性能较好,因此得到了广泛的应用。3.1.3步进电机的特征位置和速度的控制很简单:输入步进电机的脉冲信号时,可以通过对输入脉冲次数来实现固定的转动角度,从而能够获得灵活的控制位置(或者是位置控制)由于这种速度和对输入脉冲频率的影响是成正比,所以运行速度也可以平稳地设定。开环控制系统可以直接实现:由于步进误差不会持续很长时间地被累计,因此不必再使用速度传感器和位置传感器,并且它们还可以通过利用输出脉冲的大小、数量和频率等来建立起一个具有相当高精度的开环控制系统。可靠性高:不使用电刷而且电机的使用寿命长。3.1.4步进电机的工作原理步进转动是步进电机的主要工作,其主要工作功能之一也就是将一个脉冲式的电信号转换成一个相应的角位移或者非线性的角位移,即通过电机给出一个脉冲式的电信号,电动机齿轮可以同时转动一个往前角度或者往后角度移动。步进电机的角位移与电机脉冲运行频率成正比,其电机运行脉冲速度与电机脉冲运行频率(f)函数成正比。在电机没有任何过载振动条件的作用情况下,电机正常运行的运动速度和电机停止点的位置只能是需要根据电机脉冲振动信号的频率脉冲振动次数和振荡频率大小来进行判断。它完全可以不受一个驱动器上的负载发生变化时的振动影响,也就是说,当向一个驱动器负载添加一个新的脉冲控制信号时,电机就会自动地开始旋转一个新的步距。这种电机结构如下图所示,步进电机是由单极直流电源驱动的四相步进电机。只要步进电动机各相的绕组按适当的时间顺序通电，步进电动机就可以逐渐旋转。图3-1四相步进电机步进示意图单四拍、双四拍与八拍三种不同工作状态模式下的工作时序与频率波形如图3-2所示:a.单四拍b.双四拍c.八拍图3-2步进电机工作时序波形图本设计所选择的是28BYJ-48步进电机，参数如表3-1所示：型号电压相数步距角减速比28BYJ-485V46.625/161：16序号颜色描述1红+5V2橙A3黄B4粉C5蓝D表3-128BYJ-48步进电机参数28BYJ-48步进电机外部结构如下图所示：图3-328BYJ-48步进电机结构图3.2步进电机驱动系统介绍3.2.1步进电机驱动系统概述对于步进电机的工作,必须采用专门技术的装置即步进电机的驱动器。对于每一个步进驱动脉冲,驱动器根据特殊的规则为步进电动机的每一相绕组提供通电(励磁),以及生成必要的旋转矩阵来控制电动机的转子移动。步进电机、控制器及驱动装置共同构成了步进电机不可分离的3个大部分。步进电机驱动系统的工作性能和电机本身以及驱动器本身的工作性能有着密切的关联。电机负载后,整个驱动系统的性能就依赖于它们所需要的驱动控制手段。步进电动机驱动技术方法的研究发展包括以下几种：单电压驱动:主要优势就是系统结构简单,成本较低。通常,电阻器会被串联起来直接与绕组环路中,以改变该电路的工作时间常数,从而大大改善了电动机的高频工作特性。缺点就是只适用于低功率或者技术要求较低的步进电机，因为串联电阻产生的大量热量对驱动器的正常运行造成了很大的影响，这种情况在高频工作时更为严重。高低压驱动:是指当电机的各个相应绕组被导通后,首先必须要对其进行高电压控制,从而使其产生电流迅速地上升。当电流增加到额定值时,高压被切断,并且整个回路的电流也被低压电源控制。这样很好的改善了启动和运行的电流波形,而且电机矩频特点也比较优越。但是电流在波形的顶部很容易发生凹陷,原因是受到电机的旋转受到反电势及其与相间的互感等多种因素影响,这样就会直接导致电动机输出转矩减小,并且需要一个双电源进行供电。斩波恒流驱动:人们设计了一种斩波恒流电路,其目的是为了补偿高低压驱动时电流波形的减少与此同时增加其输出转矩,该斩波恒流电路是利用斩波恒流技术,即使绕组的电流从额定值上下变成锯齿状波动,流过该绕组的有效电流也会随之相应地增加。因此,增加了整个电机的输入和旋转扭矩,并且不再需要外部的电阻,降低了整个系统的功耗,并且效率更高。所以斩波器的恒流驱动被普遍采用。3.2.2步进电机驱动系统简介步进驱动电机往往无法直接使用通过交流或者直流电源线的连接进行工作,而需要使用一个特殊的专门驱动设备,即步进电机驱动器。步进驱动电机特殊驱动控制系统的整体结构和驱动性能不仅直接取决于步进电机自身的特殊驱动功率,而从很大程度上也直接取决于其它的驱动器。典型的步进电机驱动系统主要由三个基本组成部分共同组成:一个步进控制器,步进驱动器和步进驱动主体。步进驱动电机上的控制器件会产生一个新的步进驱动脉冲和一个步进方向脉冲信号,每次触发一个方向脉冲,步进驱动电机上的驱动器件和带着一个步进脉冲电机的驱动转子就沿左右方向旋转一个新的步距和转角,即为每步进一步。脉冲的频率大小参数有无或者脉冲频率的多少与否直接关系着步进电机的启动转速水平高低,升速或者减速,启动或停止。步进电机的驱动顺时针或逆时针方向运行由驱动控制器的一个方位控制信号所驱动决定。通常,步进驱动电机中的驱动器一般包括一个功率电压传感器、逻辑输入控制电路、安全启动保护控制电路及驱动电源等部分。一旦步进驱动电机两个驱动器从两个控制仪上分别接收了一个方向通电信号和一个步进驱动脉冲,控制电路便随机会根据步进驱动电机的方向预设确定通电信号模式,从而自动产生出与步进驱动电机的各个方向相励的电磁绕组的导流接通或直流截止通电信号。控制电路中电机输出的步进信号输入功率极其非常小,无法给其他步进驱动电机电路提供必要的信号输入和输出功率。一定是需要对它们分别进行有效的射频功率放大。它主要是一种步进式发电机动力驱动器的一个主要组成动力电源传递。功率步进驱动控制电路把转子电流输送到一台步进驱动电机上并控制转子绕组,使之励磁后驱动形成一个一定空间高速旋转的反向磁场,驱动步进电机控制转子的高速运动。如果保护电动机内部发生了任何短路,过载,过热和其他事件,保护驱动电路就可能会迅速地停止驱动器和电机运行。

第4章系统软硬件设计4.1硬件电路设计4.1.1按键电路按键的闭合与否，反映在输出电压上就是呈现出高电平或低电平。通过对输出电平的高低状态的检测，便可确认按键按下与否。在本设计中，高电平表示按键断开，低电平表示按键闭合状体。并且，为了能直观形象的表示按键闭合与否，还为每个按键相应增加了发光二极管，按键断开时，发光二极管灭，当有键闭合时，相应的发光二极管变亮。按键操作在四位一体数码管上显示步进电机的转速和转向，有启停按键，反转按键以及加减速按键，如图4-2：图4-1按键电路4.1.2数码管显示电路数码管是一种将发光二极管作为基本单位的半导体发光装置。本设计采用共阳极数码管来显示时间，利用三极管的开关作用驱动数码管。如图4-3：图4-2显示电路4.1.3驱动电路我选择了ULN2003芯片来驱动驱动部分。ULN2003是由七个多晶硅NPN稳压复合电路晶体管共同串联组成。如图4-4：图4-3驱动原理图4.1.4系统总电路图4-4系统总电路4.2软件设计4.2.1程序编译软件本次设计采用Keil4进行程序的编译，它是由德国KeilSoftware公司推出的单片机软件开发系统，是一个完整的可视化操作界面还有各种编译软件以及丰富的库函数，能设计大多数51系列的单片机。不仅能支持C51编程语言也支持编译汇编语言。C语言与汇编语言相比有着较为明显的优势，它的结构功能、可读性可维护性都易于人们去学习和使用。不管是C语言还是汇编语言，他们的方便易用及软件仿真调试方面的强大，都让整个编程变得更高效。KeilC51生成的目标代码非常高效，大多数语句生成的汇编代码简洁易懂。在大型软件的开发中，能体现高级语言的优势。4.2.2主程序与程序框图主函数：voidmain(){ T0_T1_init(); buf[1]=10;//不显示 while(1) { if(s1==0) { delay1m(3); if(s1==0) { flag1=0;//正转 buf[0]=0;//最高位显示0 haha=0x00;//停止 { k--; if(k==0) { k=10; } buf[2]=k/10; buf[3]=k%10; } flag1=1;//反转 buf[0]=1;//最高位显示1 haha=0x00;//停止 } while(!s2); } if(s3==0) //速度加1档 { delay1m(3); if(s3==0) { k++; if(k>10) { k=1; } buf[2]=k/10; buf[3]=k%10; } while(!s3); } if(s4==0) //速度减1档 { delay1m(3); if(s4==0) { k--; if(k==0) { k=10; } buf[2]=k/10; buf[3]=k%10; } while(!s4); } }}系统分为电机正转、电机反转、电机加速与电机减速的几部分组成，其主程序框图如图4-5所示：开始开始初始化调按键、显示子程序调按键子程序调用正反转子程序调用加减速子程序停止图4-5主程序流程图

第5章调试与运行5.1调试因为我是将每个模块分开进行调试，所以在最后的组装中并没有出现较为严重的问题，但也有小问题的存在。例如在安装完成后步进电机不能转动，通过万用表检查确定电路部分没问题，最后发现是接线问题接口不稳定，最后成功的解决了该问题，电机就可以正常运转了。在硬件调试与安装中，尤其要注意焊接过程和芯片引脚连接过程中出现错误。通常情况下，避免这种错误，硬件的调试就不会有什么严重问题了。最终实物图如图5-1所示：图5-1实物图软件调试：将写好的源程序在Keil4中进行编译，检查程序部分是否有误，然后再将编译好的程序写入单片机中。通过Proteus仿真运行，步进电机正常转动，数码管显示也正常。5.2运行分析通过前面的联合调试与修改，最终步进电机能够正常转动，并能通过检测到步进电机转速、正反转显示在液晶屏上，如图所示：5-2电机正转1档速图5-3电机正转10档速图5-4电机反转1档速图5-5电机反转10档速当接通电源后，电源指示灯亮，电机默认为正转且转速为零。按键部位从左到右依次为正转、反转、加速、减速、暂停/开始以及一个复位按键，加减速按键按一次电机的转速就会增加或减少一个档位以此来控制步进电机的转速；总共有五个小红灯，一个是电源指示灯另外四个是电机转速指示灯，指示灯闪烁的快慢与电机转速之间成正比关系即转的越快闪的越快转得越慢闪的越慢。电机的转速和档速是通过数码管显示出来的，第一个数字0或1表示的是电机的正转和反转；后面两个数字则是电机转速的档数。

第6章总结与展望通过一学期的奋斗，顺利的完成了本次的毕业设计，具体结论如下：1选择用AT89C51单片机作为本次设计的核心芯片，然后将单片机技术与步进电机驱动系统相结合，通过硬件设计和软件的编程以及最后的仿真调试，利用数码管显示步进电机的正反转以及档速，，从而反映出发动机仪表的工作状态。2驱动部分也是步进电机控制系统当中尤为重要的一个部分，因为单片机输出的电压电流比较小会导致驱动负载力不够，所以在此部分我选择使用ULN2003驱动芯片，它成本低且实现功能比较容易同时它的可靠性也比较高。3在把理论设计转换成实物的整个过程，如：电路设计、画电路图、焊接电路、检查调试、软件流程控制设计分析、编写调试软件、烧写软件到整个软硬件系统的调试，最后直到系统完成。其中整个系统的前期准备是