基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)_畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要步進(jìn)電機(jī)是一種純粹的數(shù)字控制電動(dòng)機(jī)，是一種受電脈沖信號(hào)控制的無(wú)刷式直流電動(dòng)機(jī)，是現(xiàn)代定位驅(qū)動(dòng)裝置的核心，廣泛應(yīng)用在機(jī)械、電力、紡織、電子、儀表、印刷以及航空航天、船舶、兵器等國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域?；趩纹瑱C(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)具有穩(wěn)定度高、成本低、控制方便、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。本系統(tǒng)是由STC89C52單片機(jī)核心處理模塊，遙控器命令輸入模塊，ULN2003及28BYJ48步進(jìn)電機(jī)組成的電機(jī)模塊，12864液晶輸出模塊共同組成的基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)以載波為38KHZ的紅外遙控器作為用戶(hù)的控制端，它的功能是把用戶(hù)的命令轉(zhuǎn)換為紅外信號(hào)。紅外信號(hào)由TL1838接收，它可以將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將其發(fā)送給微控制器STC89C52。STC89C52對(duì)電信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)處理即可獲得用戶(hù)所發(fā)出的指令，并依此來(lái)控制28BYJ48型四相八拍電機(jī)并以12864液晶作為當(dāng)前狀態(tài)的顯示器。用戶(hù)可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的控制。本步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)具有精度高、運(yùn)行穩(wěn)定、控制方便、維護(hù)簡(jiǎn)單、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞STC89C5212864液晶步進(jìn)電機(jī)紅外遙控DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFSTEPPERMOTORCONTROLSYSTEMBASEDONMCUABSTRACTSTEPPERMOTORISAKINDOFPUREDIGITALCONTROLMOTORANDBRUSHLESSDCMOTORCONTROLLEDBYELECTRICPULSESIGNALTYPESTEPPERMOTORISTHECOREOFTHEMODERNORIENTATIONDRIVE,WIDELYUSEDINMACHINERY,ELECTRICPOWER,TEXTILE,ELECTRONICS,INSTRUMENTS,PRINTINGANDAEROSPACE,SHIPS,WEAPONS,ANDOTHERAREASOFTHEDEFENSEINDUSTRY,ETCTHECHARACTERISTICSOFTHESTEPPINGMOTORCONTROLSYSTEMBASEDONSINGLECHIPMICROCOMPUTERINCLUDEHIGHSTABILITY,LOWCOST,CONVENIENTCONTROLANDWIDEAPPLICATION,ETCTHESTEPPERMOTORCONTROLSYSTEMCONSISTSOFCOREPROCESSORUSINGTHESINGLECHIPPROCESSOR,COMMANDINPUTCONTROLMODULEUSINGIRREMOTECONTROL,DISPLAYMODULEUSING12864LCDAND28BYJ48STEPPINGMOTORMODULEWHICHUSINGULN2003ASDRIVERTHEINFRAREDREMOTECONTROLWITHCARRIERFOR38KHZISUSEDASTHECONTROLENDOFTHEUSER,WHICHCANCONVERTTHEUSERSCOMMANDSINTOTHEINFRAREDSIGNALTHETL1838CANRECEIVETHEINFRAREDSIGNALANDCONVERTITINTOELECTRICALSIGNAL,WHICHINPUTTOTSTC89C52THEMCUCANOBTAININSTRUCTIONSOFUSERSBYPROCESSINGTHEINCOMINGSIGNALANDCONTROLSTEPPINGMOTOROFTHE28BYJ48TYPE,THECURRENTSTATUSCANBESHOWNBY12864LCDUSERSCOULDCONTROLACCELERATION,DECELERATION,FORWARD,INVERSIONFORTHESTEPPINGMOTORTHEFEATURESOFTHECONTROLSYSTEMOFSTEPPERMOTORINCLUDESHIGHPRECISION,STABLERUNNING,CONVENIENTCONTROLANDSIMPLEMAINTENANCEANDWIDEAPPLICATION,ETCKEYWORDMCU12864LCDSTEPPERMOTORINFRAREDREMOTECONTROL目錄1引言12總體設(shè)計(jì)方案221系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理222總體設(shè)計(jì)框圖23系統(tǒng)硬件模塊的組成331單片機(jī)控制模塊3311STC89C52主要結(jié)構(gòu)3312STC89C52功能特性描述3313時(shí)鐘電路6314復(fù)位電路632步進(jìn)電機(jī)模塊7321步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介7322步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)832328BYJ48步進(jìn)電機(jī)工作原理833ULN2003芯片概述與特點(diǎn)934紅外線發(fā)射接收模塊10341紅外線遙控的介紹10342紅外通信基本原理10343紅外遙控發(fā)射系統(tǒng)12344紅外遙控接收系統(tǒng)12345TL1838與單片機(jī)的接口143512864顯示模塊1435112864液晶的特點(diǎn)1435212864液晶的引腳說(shuō)明1535312864液晶的讀寫(xiě)操作1735412864液晶的控制指令1735512864液晶接口電路2036蜂鳴器模塊20361蜂鳴器介紹20362蜂鳴器的接口電路214軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試2241主程序流程圖2242程序設(shè)計(jì)思路23421遙控器的解碼23422步進(jìn)電機(jī)的控制23423顯示屏的控制24424蜂鳴器的控制24425模塊中的通信245編程與下載軟件2551KEIL軟件2552STCISP下載軟件266硬件電路制作2761原理圖的繪制2762電路實(shí)現(xiàn)的基本步驟277結(jié)論30謝辭31參考文獻(xiàn)32附錄331引言步進(jìn)電機(jī)是一種純粹的數(shù)字控制電動(dòng)機(jī)，又稱(chēng)為階躍電機(jī)或脈沖電機(jī)1。是一種轉(zhuǎn)動(dòng)速率與轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)可以由脈沖數(shù)量與頻率控制的直流電機(jī)，也就是說(shuō)這是一種轉(zhuǎn)動(dòng)速度與脈沖頻率相一致的同步電機(jī)。它是一種將電脈沖能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的機(jī)制，這種方式使它轉(zhuǎn)動(dòng)的每一個(gè)角度，每個(gè)角度占用的時(shí)間都由用戶(hù)掌控。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的研究也到達(dá)了新的水準(zhǔn)。定位驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已完全由步進(jìn)系統(tǒng)所主宰。在過(guò)去，人們認(rèn)為步進(jìn)系統(tǒng)在很多方面都不及伺服系統(tǒng)，但是由于技術(shù)的不斷革新，材料的不斷升級(jí)優(yōu)化以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷成熟，使得步進(jìn)控制系統(tǒng)在技術(shù)層面上迎來(lái)了嶄新的一頁(yè)。定位驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是處于不斷發(fā)展?fàn)顟B(tài)的，經(jīng)歷了步進(jìn)系統(tǒng)、直流伺服系統(tǒng)、交流伺服系統(tǒng)等過(guò)程的發(fā)展與過(guò)度，現(xiàn)在又回到了步進(jìn)控制系統(tǒng)。定位驅(qū)動(dòng)裝置之所以再一次回到步進(jìn)系統(tǒng)，是因?yàn)樗梢詫⑾到y(tǒng)簡(jiǎn)化，維護(hù)非常簡(jiǎn)單，它所構(gòu)成的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)是無(wú)需反饋的，同時(shí)又能保持非常高的精度。所以現(xiàn)如今的定位驅(qū)動(dòng)裝置大多是采用步進(jìn)系統(tǒng)的，這在將來(lái)的幾十年都不會(huì)改變，這種由脈沖去控制轉(zhuǎn)動(dòng)方位，脈沖頻率決定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的定位方式一定會(huì)在很大程度上決定著工業(yè)與生活中的定位裝置的發(fā)展趨勢(shì)。步進(jìn)電機(jī)的上述特點(diǎn)使得它廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、電力、紡織、電子、輕工、重工、電子、醫(yī)療、印刷以及航空航天等國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域。舉一個(gè)典型的例子，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械行業(yè)中有著舉足輕重的地位，而數(shù)控機(jī)床的正常運(yùn)轉(zhuǎn)又是依賴(lài)步進(jìn)電機(jī)的，它核心就是步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)。這種無(wú)需反饋的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)決定了數(shù)控機(jī)床的工作可靠、性能穩(wěn)定、維護(hù)方便、加工迅捷的特點(diǎn)，也使數(shù)控機(jī)床成為如今機(jī)床發(fā)展的主要方向。在其他的許多行業(yè)中，步進(jìn)控制系統(tǒng)也發(fā)揮著舉足輕重的作用。比如我們?cè)谏钪谐Ｒ?jiàn)的有鐘表、廣告牌、繪圖儀等，在生產(chǎn)中常見(jiàn)的有印刷機(jī)器、紡織機(jī)、包裝機(jī)械等。本設(shè)計(jì)主要是基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，可以通過(guò)遙控器的鍵盤(pán)設(shè)置期望的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)紅外發(fā)射裝置及接收裝置，使單片機(jī)接收到用戶(hù)需要的控制命令，進(jìn)行相應(yīng)的處理，使步進(jìn)電機(jī)改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并在LCD顯示屏顯示出來(lái)。本設(shè)計(jì)雖然是理論上的步進(jìn)系統(tǒng)，并沒(méi)有廣泛應(yīng)用于工業(yè)中的定位裝置與生產(chǎn)當(dāng)中。但是隨著步進(jìn)電機(jī)技術(shù)的不斷革新和電機(jī)身上所固有的脈沖與角位移嚴(yán)格成正比的特點(diǎn)，以及紅外遙控的準(zhǔn)確、迅捷、易于控制的優(yōu)勢(shì)，步進(jìn)電機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)穩(wěn)定、高效、準(zhǔn)確的控制，都決定了基于單片機(jī)的紅外控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)將在生活生產(chǎn)中迎來(lái)廣闊的市場(chǎng)。為了表現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用廣泛性，本設(shè)計(jì)的一些功能的設(shè)定有一定的針對(duì)性，可以具體的表現(xiàn)出紅外控制的步進(jìn)系統(tǒng)的優(yōu)越性能。2總體設(shè)計(jì)方案21系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理單片機(jī)STC89C52是整個(gè)系統(tǒng)關(guān)鍵部分，通過(guò)對(duì)遙控器上鍵盤(pán)的命令輸入，經(jīng)遙控器編碼后發(fā)出紅外信號(hào)，TL1838接收到信號(hào)并在單片機(jī)中解碼。本文提出的采用38KHZ的遙控器為核心控制器件的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，根據(jù)輸出信號(hào)的不同可以控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，其中采用了28BYJ48的步進(jìn)電機(jī)，以ULN2003為驅(qū)動(dòng)芯片，并通過(guò)單片機(jī)程序控制和處理，從而實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)的狀態(tài)控制及相應(yīng)狀態(tài)顯示。本系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)為核心處理器，遙控器為命令輸入模塊，由ULN2003及28BYJ48步進(jìn)電機(jī)組成的轉(zhuǎn)動(dòng)模塊、12864液晶的輸出模塊共同組成的基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。22總體設(shè)計(jì)框圖本設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)為核心處理器，利用載波為38KHZ的遙控器為輸入模塊鍵盤(pán)輸入模塊，控制步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，并以三種不同的速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，并且轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)在12864液晶上顯示。系統(tǒng)構(gòu)成如圖21所示。圖21系統(tǒng)框圖由系統(tǒng)框圖可知，遙控器和TL1838為輸入裝置，步進(jìn)電機(jī)、12864液晶、蜂鳴器為輸出裝置，單片機(jī)為中心處理裝置，ULN2003為驅(qū)動(dòng)器。遙控器TL1838單片機(jī)ULN2003步進(jìn)電機(jī)12864液晶蜂鳴器3系統(tǒng)硬件模塊的組成31單片機(jī)控制模塊主控電路中，以單片機(jī)為主體，通過(guò)分析遙控輸入的指令，改變步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)和顯示參數(shù)。它是系統(tǒng)的大腦。單片機(jī)（MICROCONTROLLER，又稱(chēng)微控制器）是在一塊硅片上集成了各種部件的微型機(jī)算計(jì)，這些部件包括中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存貯器RAM、程序存貯器ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多種I/O接口電路3。311STC89C52主要結(jié)構(gòu)STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程FLASH存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程FLASH，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能8K字節(jié)FLASH，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，內(nèi)置4KBEEPROM，MAX810復(fù)位電路，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口4。312STC89C52功能特性描述STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程FLASH存儲(chǔ)器。使用宏晶公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上FLASH允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程FLASH，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能8K字節(jié)FLASH、256字節(jié)RAM、32位I/O口線、看門(mén)狗定時(shí)器、2個(gè)數(shù)據(jù)指針、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)、全雙工串行口、片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，STC89C52可降至0HZ靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止5。STC89C52的引腳結(jié)構(gòu)如圖31所示。圖31STC89C52單片機(jī)引腳圖GND接地。VCC供電電壓。P0口P0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫(xiě)“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在FLASH編程時(shí)，P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。P1口P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。此外，P10和P12分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P10/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P11/T2EX），在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。P2口P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器。能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。P2口P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸P0TEX3567RS9XDINWALVCU出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如表31所示。表31P3口的第二功能信道位第二功能說(shuō)明P30RXD串行口的輸出P31TXD串行口的輸入P32ERROR外部中斷0的中斷請(qǐng)求輸入P33ERROR外部中斷1的中斷請(qǐng)求輸入P34T0計(jì)數(shù)器0的計(jì)數(shù)輸入P35T1計(jì)數(shù)器1的計(jì)數(shù)輸入P36ERROR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫(xiě)選通信號(hào)P37ERROR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)PSEN器周期兩次有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將PSEN不出現(xiàn)。/VPP當(dāng)保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HEAFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定為EARESET；當(dāng)端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2來(lái)自反向振蕩器的輸出。313時(shí)鐘電路STC89C52有內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘兩種連接方式。設(shè)計(jì)中使用內(nèi)部時(shí)鐘，即在RXD和TXD兩端并聯(lián)晶振和適當(dāng)電容。需要注意的是并不是晶振有定時(shí)的作用，而是通過(guò)和單片機(jī)內(nèi)部的高增益反相放大器連接，使它可以在一定頻率下穩(wěn)定震動(dòng)，起到口令的作用。其連接電路如圖32所示。圖32時(shí)鐘電路在RXD和TXD引腳上并聯(lián)的晶振是系統(tǒng)的定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。時(shí)鐘電路中選用的晶振可以在1224MHZ之間選擇，并聯(lián)的電容值可在530PF之間選擇，為單片機(jī)提供了有序準(zhǔn)確的命令，是單片機(jī)正常運(yùn)行的前提。314復(fù)位電路AT89C52的外圍電路是必須有復(fù)位功能的，一般分為自動(dòng)復(fù)位和按鍵復(fù)位。設(shè)計(jì)使用的是手動(dòng)復(fù)位，電路原理是在普通RC復(fù)位電路的基礎(chǔ)上接一個(gè)有下拉電阻10K、上拉電容10F接VCC，電源由開(kāi)關(guān)經(jīng)串接的1K限流電阻至復(fù)位腳（和上拉電容并聯(lián)），上拉電容支路負(fù)責(zé)在“上電”瞬間實(shí)施復(fù)位；開(kāi)關(guān)通過(guò)1K上拉電阻和10K下拉電阻分壓器，保證對(duì)單片機(jī)實(shí)施按鍵電平復(fù)位6。電路圖如圖33所示。2Y09M3PFCASEMIXTLGND圖33復(fù)位電路復(fù)位可以對(duì)單片機(jī)初始化。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序7。復(fù)位一般有兩種作用，一種是在進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)要正常的初始化，另一種是程序可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，運(yùn)行混亂，是系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，為了解決這種困境，通常采用復(fù)位方式。32步進(jìn)電機(jī)模塊321步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入自動(dòng)化時(shí)代的今天，傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的功能已不能滿(mǎn)足各種運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的要求。為了適應(yīng)這些要求，發(fā)展了一系列新的具備控制功能的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中較有自己特點(diǎn)，且應(yīng)用十分廣泛的一類(lèi)便是步進(jìn)電機(jī)。從發(fā)展趨向來(lái)講，步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)能與直流電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)，以及同步電動(dòng)機(jī)并列，成為電動(dòng)機(jī)的一種基本類(lèi)型，步進(jìn)電機(jī)己成為除直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)以外的第三類(lèi)電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電機(jī)是電動(dòng)脈沖信號(hào)為角位移或線位移的開(kāi)環(huán)步進(jìn)電機(jī)控制元件塊。步進(jìn)電機(jī)對(duì)于其他種類(lèi)電機(jī)的優(yōu)勢(shì)是在非超載的情況下,電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、停止的位置非常穩(wěn)定，可以完全在用戶(hù)的掌控之中的，負(fù)載的變化，在惡劣環(huán)境下都不會(huì)對(duì)它產(chǎn)生影響，這取決于它的控制方式的與眾不同。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)完全取決于給它脈沖的數(shù)量，它轉(zhuǎn)動(dòng)速度又完全取決于脈沖頻率。只要給步進(jìn)電機(jī)一個(gè)脈沖，就會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)在旋轉(zhuǎn)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱(chēng)為“步進(jìn)角”，旋轉(zhuǎn)角度是固定的一步一步的操作8。所以它的可操作性非常優(yōu)越，但是步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度是比較慢的，隨著科技的發(fā)展，這種缺點(diǎn)也在逐漸改善。步進(jìn)電機(jī)的實(shí)物圖如圖34所示。10KR5VUFC2SWPBGNDT圖3428BYJ48型四相八拍電機(jī)本設(shè)計(jì)選擇28BYJ48步進(jìn)電機(jī)作為設(shè)計(jì)對(duì)象，步進(jìn)電機(jī)28BYJ48型四相八拍電機(jī)，電壓為DC5VDC12V。使步進(jìn)電機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的方法是不斷的供給控制脈沖。每個(gè)脈沖都對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的某一項(xiàng)或兩項(xiàng)繞組，當(dāng)它的通電狀態(tài)改變時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子就會(huì)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，這個(gè)角度叫做步距角。通電狀態(tài)改變一個(gè)周期時(shí)轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)的角度成為齒距。四相步進(jìn)電機(jī)可以在不同的通電方式下運(yùn)行，常見(jiàn)的通電方式有單（單相繞組通電）四拍（ABCDA），雙（雙相繞組通電）四拍（ABBCCDDAAB），八拍（AABBBCCCDDDAA）。322步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)有轉(zhuǎn)子和定子兩部分，在電流作用下的，定子和轉(zhuǎn)子的相互作用，使得電機(jī)不停轉(zhuǎn)動(dòng)。28BYJ48步進(jìn)電機(jī)的定子是由硅鋼片疊成的，定子上有8大磁極，每2個(gè)相對(duì)的磁極（N，S）組成一對(duì)，共有4對(duì)，如圖35所示。定子齒有個(gè)勵(lì)磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯(cuò)開(kāi)。0、1/4、2/4、3/4（相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以表示），即A與齒1相對(duì)齊，B與齒2向右錯(cuò)開(kāi)1/4，C與齒3向右錯(cuò)開(kāi)1/2，D與齒4向右錯(cuò)開(kāi)3/4。而轉(zhuǎn)子是由軟磁材料制成，其外表面也均勻地分布著小齒,與定子上的小齒相同，并且小齒的大小相同，間距相同。32328BYJ48步進(jìn)電機(jī)工作原理步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)換為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)完全取決于給它脈沖的數(shù)量，它轉(zhuǎn)動(dòng)速度又完全取決于脈沖頻率。只要給步進(jìn)電機(jī)一個(gè)脈沖，就會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)在旋轉(zhuǎn)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度,可以通過(guò)電脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角偏移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的，同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率，來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。本設(shè)計(jì)選擇28BYJ48步進(jìn)電機(jī)作為設(shè)計(jì)對(duì)象，其原理圖如35所示。圖35步進(jìn)電機(jī)接線示意圖在圖中可以看到附在周?chē)氖嵌ㄗ?，在中間的是轉(zhuǎn)子。定子的作用是產(chǎn)生一個(gè)電磁場(chǎng)，這個(gè)電磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生一個(gè)扭力9，使得步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。但是定子的電磁場(chǎng)是不能和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)在同一直線的。使步進(jìn)電機(jī)不停轉(zhuǎn)動(dòng)的前提是定子的磁場(chǎng)不停的變換，這個(gè)變換是通過(guò)一次改變繞組的磁場(chǎng)，始終是定子和轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)產(chǎn)生錯(cuò)位，促使步進(jìn)電機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)。而改變磁場(chǎng)切換的時(shí)間間隔，就可以控制步進(jìn)電機(jī)的速度了，這就是步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理。由于單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流較小，不能直接用來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，優(yōu)勢(shì)不能充分展現(xiàn)，所以一般都是使用ULN2003達(dá)林頓陣列驅(qū)動(dòng)，可以為步進(jìn)電機(jī)提供較大的扭力，使電機(jī)穩(wěn)定工作。33ULN2003芯片概述與特點(diǎn)ULN2003芯片是高耐壓、大電流達(dá)林頓陣列，由7組達(dá)林頓晶體管陣列和相應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)以及鉗位二極管網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，具有同時(shí)驅(qū)動(dòng)7組負(fù)載的能力，為單片雙極型大功率高速集成電路10。由于步進(jìn)電機(jī)并不是簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)動(dòng)，它要帶動(dòng)不同的負(fù)載，完成不同的工作，所以需要產(chǎn)生較大的扭力，又由于直接使用三極管驅(qū)動(dòng)的局限和功率電子電路大多要求具有大電流輸出能力，所以步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)一般使用ULN2003。ULN2003芯片高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列產(chǎn)品屬于可控大功率器件功率驅(qū)動(dòng)電路，可控大功率驅(qū)動(dòng)器件驅(qū)動(dòng)電路是功率電子設(shè)備輸出電路的一個(gè)重要組成部分。具體電路圖如圖36所示。圖36ULN2003接線示意圖ULN2003實(shí)際上只是一個(gè)放大電路，用來(lái)放大電流，對(duì)于實(shí)際的邏輯控制沒(méi)有任何作用。如果沒(méi)有這個(gè)芯片電機(jī)也會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，只是轉(zhuǎn)動(dòng)的扭力會(huì)受很大影響，制約步進(jìn)電機(jī)的性能。34紅外線發(fā)射接收模塊341紅外線遙控的介紹紅外線是太陽(yáng)光線中眾多不可見(jiàn)光線中的一種，在太陽(yáng)光中就包含著紅外線。由德國(guó)科學(xué)家霍胥爾于1800年發(fā)現(xiàn)，又稱(chēng)為紅外熱輻射。很多人不知道紅外線與紫外線等不可見(jiàn)光線或者紅光等可見(jiàn)光線的產(chǎn)生區(qū)別，它們最大的區(qū)別是波長(zhǎng)不同，波長(zhǎng)是震蕩頻率的結(jié)果。人眼能夠識(shí)別的可見(jiàn)光的種類(lèi)為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫，波長(zhǎng)是從長(zhǎng)到短排列的。其中紅光的波長(zhǎng)范圍為062076UM；紫光的波長(zhǎng)范圍為038046。比紫光的波長(zhǎng)還要短的光叫紫外線，比紅光的波長(zhǎng)還要長(zhǎng)的光叫紅外線。紅外線遙控技術(shù)就是利用波長(zhǎng)為07615M之間的近紅外線來(lái)傳送控制信號(hào)的。紅外線是我們最常用的一種不可見(jiàn)光線，家用電器的遙控器基本上都是使用紅外線。有一個(gè)很有趣的特點(diǎn)，當(dāng)按下遙控器的鍵盤(pán)時(shí)，我們看不到紅外發(fā)射頭發(fā)出的光線，但是如果我們用照相機(jī)來(lái)對(duì)著紅外發(fā)射頭，按下鍵盤(pán)時(shí)，在相機(jī)中我們可以觀察到它發(fā)出了亮光。紅外遙控的特點(diǎn)是造價(jià)較低，適合市場(chǎng)的推廣，各類(lèi)家庭用戶(hù)的使用。編解碼較容易，不會(huì)因?yàn)槌绦螂娐返膹?fù)雜性而經(jīng)常出現(xiàn)故障。它由32位碼長(zhǎng)，4段碼，通過(guò)用戶(hù)碼的不同區(qū)別開(kāi)了不同產(chǎn)品的不同遙控，以免互相干擾，不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設(shè)備。還有一個(gè)重要原因，紅外線不會(huì)對(duì)人體造成傷害，發(fā)射接收距離較長(zhǎng)，方便用戶(hù)使用。一般在10米以?xún)?nèi)可以靈敏接收的。342紅外通信基本原理通信控制系統(tǒng)大多是由發(fā)射與接收兩部分組成的，紅外通信也不例外。發(fā)射系統(tǒng)對(duì)一個(gè)紅外輻射源進(jìn)行調(diào)制后發(fā)射紅外信號(hào)，而接收系統(tǒng)用紅外一體化接收頭進(jìn)行接收，兩者聯(lián)合構(gòu)成了紅外通信系統(tǒng)。紅外通信的基本原理是發(fā)送端將基帶二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)（載波信號(hào)），通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。紅外信號(hào)由接收端轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行放大、濾波等處理，還原成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，并將其輸出。由于各遙控產(chǎn)品的不同，還有很多不同的遙控廠商，必須有一個(gè)通信協(xié)議來(lái)保障不同種類(lèi)的紅外產(chǎn)品獲得最佳的通信效果。紅外線的波長(zhǎng)在750NM至1MM之間，紅外通信一般采用紅外波段內(nèi)的近紅外線，波長(zhǎng)在075UM至25UM之間。紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)將紅外通信協(xié)議定為波長(zhǎng)限定在850NM900NM范圍之間。紅外線的調(diào)制方法常用的有兩種，一種是通過(guò)脈沖寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈寬調(diào)制（PWM），另一種是通過(guò)脈沖串之間的時(shí)間間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈沖調(diào)制（PPM）13。本設(shè)計(jì)采用脈沖調(diào)制方法，即二進(jìn)制信息由兩個(gè)脈沖的時(shí)間間隔來(lái)表示，首先產(chǎn)生一個(gè)同步頭，然后產(chǎn)生2個(gè)8位用戶(hù)碼，接著8位數(shù)據(jù)碼和8位數(shù)據(jù)反碼，如圖37所示。圖37PPM調(diào)制波形圖紅外遙控的一個(gè)數(shù)據(jù)幀是由引導(dǎo)碼、用戶(hù)碼、數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼組成的。每個(gè)品牌的用戶(hù)碼一般都是不同的，數(shù)據(jù)碼同種種類(lèi)的遙控器一般差異不大。每段碼都為8位，2段用戶(hù)碼，數(shù)據(jù)碼及其反碼只有1段。每幀數(shù)據(jù)由一個(gè)起始位、2段8個(gè)用戶(hù)碼位8個(gè)數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼構(gòu)成，如圖38所示。每幀傳送1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。圖38數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)示意圖由于紅外光存在反射,在全雙工的方式下發(fā)送的信號(hào)也可能會(huì)被本身接收，因056MS056MS1125MS225MS數(shù)據(jù)0數(shù)據(jù)145MS45MS引導(dǎo)碼用戶(hù)碼用戶(hù)碼數(shù)據(jù)碼數(shù)據(jù)反碼數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)8位8位8位8位此，紅外通信應(yīng)采用異步半雙工方式，即通信的某一方發(fā)送和接收交替進(jìn)行。343紅外遙控發(fā)射系統(tǒng)紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)紅外遙控系統(tǒng)主要分為調(diào)制、發(fā)射、接收和解調(diào)四部分，如圖39所示。圖39紅外遙控系統(tǒng)調(diào)制紅外遙控發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)采用調(diào)制的方式，即把數(shù)據(jù)和一定頻率的載波進(jìn)行“與”操作，這樣可以提高發(fā)射效率和降低電源功耗。調(diào)制載波頻率一般在30KHZ到60KHZ之間，一般紅外遙控使用的是38KHZ，占空比1/3的方波。如圖310所示。88US264US圖310載波波形有很多芯片都可以發(fā)射紅外光，但是對(duì)于遙控的芯片選擇要考慮使用設(shè)備和編碼種類(lèi)的不同。對(duì)于家用電器的遙控，必須功率要低，這樣電池才可以長(zhǎng)時(shí)間使用，一般都使用可休眠的的發(fā)射芯片，能不按鍵時(shí)遙控處于不工作模式。芯片一般選用的晶振為陶瓷共鳴器，因?yàn)槠溆凶銐虻奈锢碜矒裟芰?，雖然準(zhǔn)確性不如石英晶體，但是通常是可以允許一些誤差的。經(jīng)過(guò)編碼后，要用專(zhuān)用的發(fā)射頭發(fā)射出去。普通的發(fā)光二極管是不能擔(dān)此重任的，因?yàn)樗荒馨l(fā)射出可見(jiàn)光。紅外發(fā)射二極管是專(zhuān)門(mén)用來(lái)發(fā)射紅外線的，它的內(nèi)部材料是與普通二極管完全不同的，所以導(dǎo)致了其發(fā)出的是紅外線而不是可見(jiàn)光12。聽(tīng)上去紅外發(fā)射二極管價(jià)格也很便宜，與普通發(fā)光二極管差不多，某些方面也促進(jìn)了紅外通信技術(shù)的發(fā)展。344紅外遙控接收系統(tǒng)有發(fā)射就要有接收，由于發(fā)射的紅外線有38K的載波，所以一定要先把接收的信號(hào)濾波才行，為了得到準(zhǔn)確的編碼，還要把信號(hào)進(jìn)行放大、積分等。這是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，也應(yīng)該有復(fù)雜的電路來(lái)處理。隨著科技的發(fā)展，芯片集成能力的不斷提高，這個(gè)看似復(fù)雜的任務(wù)只需要一個(gè)叫做紅外接收頭的電子器件就可以完成工作。常用的紅外接收頭有HX1838，TL1838等，它們的性能、結(jié)構(gòu)基本都是一樣的，可以把38K載波濾掉，并進(jìn)行一定的處理，使中心處理器件接收到準(zhǔn)確的編碼，但需要注意的是它處理后的是原來(lái)編碼的反碼。圖311中就是TL1838一體化紅外接收頭，其38就是接收38K載波的意思。圖311TL1838實(shí)物圖TL1838如圖311所示，從左邊開(kāi)始，分別為1腳、2腳、3腳，分別為信號(hào)輸出腳、地和電源，其電平與TTL兼容。TL1838系列特性如下工作電壓2755V工作電流14MA距離15M頻率38K角度45波長(zhǎng)940NM當(dāng)TL1838接收到紅外光信號(hào)時(shí)，內(nèi)部的PIN紅外接收管將其裝換為電信號(hào)，又經(jīng)過(guò)放大電路、解調(diào)電路的作用，由輸出引腳輸出與TTL電平兼容的電信號(hào)，該電信號(hào)可以直接送到微處理器中處理。TL1838的輸出波形如圖312所示。當(dāng)接收到頻帶內(nèi)的紅外信號(hào)時(shí)，TL1838接收器會(huì)輸出低電平，否則數(shù)出高電平，從而“將時(shí)斷時(shí)續(xù)”的紅外信號(hào)解調(diào)成原來(lái)的連續(xù)方波信號(hào)。需要注意的一點(diǎn)是，它并沒(méi)有把紅外信號(hào)解碼，因?yàn)樗幚砗蟀l(fā)出的信號(hào)不是標(biāo)準(zhǔn)的1、0高低電平。不管是1還是0，都包含著高低電平，只是高低電平所持續(xù)的時(shí)間是不同的，這需要單片機(jī)自己通過(guò)程序來(lái)判斷了。圖312A已調(diào)制紅外信號(hào)BTL1838輸出信號(hào)TL1838的有效傳輸距離是15M，它的工作電壓為2755V，接收穩(wěn)定，功率小，在各種紅外接收?qǐng)龊系目梢允褂?。TL1838由于它的穩(wěn)定性能，低廉的價(jià)格，是一款性?xún)r(jià)比很高的紅外一體化接收頭13。345TL1838與單片機(jī)的接口本設(shè)計(jì)的紅外遙控系統(tǒng)是將普通遙控器解碼，把它的32位碼寫(xiě)進(jìn)單片機(jī)程序中，使得可以通過(guò)對(duì)遙控器鍵盤(pán)的控制，單片機(jī)可以得到相對(duì)指令。其連接線電路如圖313所示。圖313遙控的接收頭的連線把其輸出端接單片機(jī)的外部中斷0，每當(dāng)遙控器發(fā)出信號(hào)時(shí)都會(huì)觸發(fā)單片機(jī)外部中斷，這時(shí)再觸發(fā)單片機(jī)的定時(shí)中斷對(duì)其發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行鑒定，以檢測(cè)出其碼位。3512864顯示模塊35112864液晶的特點(diǎn)現(xiàn)在的字符型液晶模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件了。12864型液晶顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)。設(shè)計(jì)中用到的就是這種顯示屏。其實(shí)物圖如圖314所示。低電平高電平GND5V123UTL8P圖31412864實(shí)物圖12864型液晶顯示屏共有20個(gè)引腳，其中有8位數(shù)據(jù)總線D0D7，5個(gè)控制引腳R/W、E、RS、PSB、RST，5個(gè)電源引腳，其中包括背光電源和顯示器電源。三個(gè)用于調(diào)節(jié)背景亮度和字符亮度以及供電的引腳。12864型液晶是利用液晶經(jīng)過(guò)處理后能夠改變光線傳輸方向的特性，達(dá)到顯示字符或圖形的目的。它由點(diǎn)陣字符顯示器件和專(zhuān)用的行和列驅(qū)動(dòng)器組成，體積小、功耗極低、顯示內(nèi)容豐富?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)外圍電路的調(diào)節(jié)來(lái)控制屏幕亮度，工作電壓為5V。本設(shè)計(jì)使用的液晶使用ST7920控制器，5V電壓驅(qū)動(dòng)，帶背光，內(nèi)置8192個(gè)1616點(diǎn)陣、128個(gè)字符（816點(diǎn)陣）及64256點(diǎn)陣顯示RAM。與外部CPU接口采用并行或串行兩種控制方式。35212864液晶的引腳說(shuō)明12864液晶有多種驅(qū)動(dòng)芯片，雖然驅(qū)動(dòng)芯片有很多種，但原理基本相同。本次設(shè)計(jì)采用驅(qū)動(dòng)芯片為ST7920的12864液晶對(duì)步進(jìn)電機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行顯示，其引腳分布圖如圖315所示。圖31512864液晶管腳圖12864液晶管腳及其功能描述，如表32所示表3212864管腳說(shuō)明管腳號(hào)管腳名稱(chēng)電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC35V電源正3V0對(duì)比度（亮度）調(diào)整4RSCSH/LRS“H”，表示DB7DB0為顯示數(shù)據(jù)RS“L”，表示DB7DB0為顯示指令數(shù)據(jù)5R/WSIDH/LR/W“H”，E“H”，數(shù)據(jù)被讀到DB7DB0R/W“L”，E“HL”，DB7DB0的數(shù)據(jù)被寫(xiě)到R或DR6ESCLKH/L使能信號(hào)7DB0H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線8DB1H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線9DB2H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線10DB3H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線11DB4H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線12DB5H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線13DB6H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線14DB7H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線15PSBH/LH8位或4位并口方式，L串口方式16NC空腳17RESETH/L復(fù)位端，低電平有效18VOUTLCD驅(qū)動(dòng)電壓輸出端19AVDD背光源正端VSC0EDBNPK/WTOU在對(duì)液晶模塊進(jìn)行操作時(shí)，其忙標(biāo)志位（BF）提供內(nèi)部工作情況，BF1表示模塊在進(jìn)行內(nèi)部操作，此時(shí)模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù)。BF0時(shí)，模塊為準(zhǔn)備狀態(tài)，隨時(shí)可以接受外部指令和數(shù)據(jù)14。原則上每次對(duì)控制器進(jìn)行讀/寫(xiě)操作之前，都必須進(jìn)行讀/寫(xiě)檢測(cè)。實(shí)際上，由于單片機(jī)的操作速度低于液晶控制器的反應(yīng)速度，因此可不必進(jìn)行讀/寫(xiě)檢測(cè)，或只進(jìn)行簡(jiǎn)短的延時(shí)即可。35312864液晶的讀寫(xiě)操作12864與外部CPU接口有并行或串行兩種控制方式，由于本設(shè)計(jì)采用的是并行讀寫(xiě)模式，所以主要介紹并行控制方式。讀狀態(tài)的操作時(shí)序?yàn)镽SL，R/WH，EH；讀數(shù)據(jù)操作時(shí)序?yàn)镽SH，R/WH，EH；時(shí)序圖如圖316所示。圖31612864液晶的讀時(shí)序20KVSS背光源負(fù)端寫(xiě)指令的操作指令為RSL，R/WL，E高脈沖脈沖，DB0DB7指令碼。寫(xiě)數(shù)據(jù)的操作指令為RSH，R/WL，E高脈沖，DB0DB7數(shù)據(jù)14，時(shí)序圖如317所示。圖31712864液晶的寫(xiě)時(shí)序12864液晶是一種可以讀數(shù)據(jù)和存數(shù)據(jù)的器件。由于設(shè)計(jì)中只用到了些操作，所以要著重說(shuō)明寫(xiě)操作的方法。E端為使能端，R/W來(lái)區(qū)分讀和寫(xiě)，RS來(lái)控制數(shù)據(jù)還是指令，時(shí)序的協(xié)調(diào)性非常重要。35412864液晶的控制指令12864共有18條控制指令，來(lái)對(duì)顯示器寫(xiě)狀態(tài)。現(xiàn)在詳細(xì)分析液晶的顯示集。1清除顯示CODERWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLLLLLH功能清除顯示屏幕，把DDRAM位址計(jì)數(shù)器調(diào)整為“00H”。2位址歸位CODERWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLLLLHX功能把DDRAM位址計(jì)數(shù)器調(diào)整為“00H”，游標(biāo)回原點(diǎn)，該功能不影響顯示DDRAM。3位址歸位CODERWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLLLHI/DS功能把DDRAM位址計(jì)數(shù)器調(diào)整為“00H”，游標(biāo)回原點(diǎn)，該功能不影響顯示DDRAM4顯示狀態(tài)開(kāi)/關(guān)CODERWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLLHDCB功能D1；整體顯示ONC1；游標(biāo)ONB1；游標(biāo)位置ON5游標(biāo)或顯示移位控制CODERWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLHS/CR/LXX功能設(shè)定游標(biāo)的移動(dòng)與顯示的移位控制位這個(gè)指令并不改變DDRAM的內(nèi)容。6功能設(shè)定CODERWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLHDLX0REXX功能DL1（必須設(shè)為1）RE1；擴(kuò)充指令集動(dòng)作RE0基本指令集動(dòng)作。7設(shè)定CGRAM位址CODERWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLHAC5AC4AC3AC2AC1AC0功能設(shè)定CGRAM位址到位址計(jì)數(shù)器（AC）。8設(shè)定DDRAM位址CODERWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLHAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0功能設(shè)定DDRAM位址到位址計(jì)數(shù)器（AC）。9讀取忙碌狀態(tài)（BF）和位址CODERWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LHBFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0功能讀取忙碌狀態(tài)（BF）可以確認(rèn)內(nèi)部動(dòng)作是否完成，同時(shí)可以讀出位址計(jì)數(shù)器（AC）的值。10寫(xiě)資料到RAMCODERWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0HLD7D6D5D4D3D2D1D0功能寫(xiě)入資料到內(nèi)部的RAM（DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM）。11讀出RAM的值CODERWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0HHD7D6D5D4D3D2D1D0功能從內(nèi)部RAM讀取資料（DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM）。12待命模式（12H）CODERWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLLLLLH功能進(jìn)入待命模式，執(zhí)行其他命令都可終止待命模式。13卷動(dòng)位址或IRAM位址選擇（13H）CODERWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLLLLHSR功能SR1；允許輸入卷動(dòng)位址SR0；允許輸入IRAM位址。14反白選擇（14H）CODERWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLLLHR1R0功能選擇4行中的任一行作反白顯示，并可決定反白的與否。15睡眠模式（015H）CODERWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLLHSLXX功能SL1；脫離睡眠模式SL0；進(jìn)入睡眠模式。16擴(kuò)充功能設(shè)定（016H）CODERWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLHHX1REGL功能RE1；擴(kuò)充指令集動(dòng)作RE0；基本指令集動(dòng)作G1；繪圖顯示ONG0；繪圖顯示OFF。17設(shè)定IRAM位址或卷動(dòng)位址（017H）CODERWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLHAC5AC4AC3AC2AC1AC0功能SR1；AC5AC0為垂直卷動(dòng)位址SR0；AC3AC0寫(xiě)ICONRAM位址。18設(shè)定繪圖RAM位址（018H）CODERWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLHAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0功能設(shè)定GDRAM位址到位址計(jì)數(shù)器（AC）。35512864液晶接口電路本設(shè)計(jì)中顯示器顯示出電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、速度等顯示內(nèi)容。本設(shè)計(jì)的液晶電路如圖318所示。圖318LCD連接電路圖此電路是液晶的驅(qū)動(dòng)電路，使液晶顯示電機(jī)狀態(tài)，單片機(jī)的P1口為數(shù)據(jù)接口，P35及P36控制液晶的命令與數(shù)據(jù)傳輸。滑動(dòng)電阻器用來(lái)控制液晶的亮度。36蜂鳴器模塊361蜂鳴器介紹蜂鳴器是一種常見(jiàn)的一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，在計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車(chē)電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類(lèi)型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM”、“LB”、“JD”等）表示15。362蜂鳴器的接口電路蜂鳴器有無(wú)源蜂鳴器和有源蜂鳴器之分。有源蜂鳴器在接通接通電源后，內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線圈，產(chǎn)生震蕩，使蜂鳴器周期性發(fā)聲。無(wú)源蜂鳴器需要通過(guò)外接信號(hào)震蕩，從而使蜂鳴器發(fā)聲。設(shè)計(jì)中使用的是無(wú)源揚(yáng)聲器，所以必須由單片機(jī)供給震蕩信號(hào)。其連接電路如圖319所示。U512864晶P307NCKRESTAPVGD圖319蜂鳴器連接電路圖由于設(shè)計(jì)所用的是無(wú)源蜂鳴器，接PNP三極管以放大電流，單片機(jī)P00口用來(lái)發(fā)出脈沖以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，每當(dāng)按下遙控器的鍵盤(pán)時(shí)蜂鳴器都會(huì)發(fā)出聲音。4軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試41主程序流程圖通過(guò)在遙控器上的指令輸入，發(fā)出紅外信號(hào)，設(shè)計(jì)中的TL1838接收到紅外信號(hào)濾波并處理傳送給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)所得到的信號(hào)進(jìn)行解碼，以判斷所得命令的用意，來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)以及顯示器的顯示。主程序流程圖如41所示。Q12N3906VCR5ESPLSBLGD否否是是完畢完畢圖41主程序流程圖設(shè)計(jì)中的程序主要是由中斷函數(shù)來(lái)主宰。主要用了外部中斷1，定時(shí)中斷2，而主函數(shù)主要用來(lái)初始化和等待中斷。當(dāng)收到外部中斷0的觸發(fā)時(shí)，證明遙控器已發(fā)射信號(hào)需要解碼，定時(shí)器2產(chǎn)生中斷時(shí)來(lái)供給步進(jìn)電機(jī)脈沖。42程序設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)的程序設(shè)計(jì)包括遙控的解碼，顯示屏的顯示及步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。其中遙控發(fā)出的碼位通過(guò)TL1838接收由單片機(jī)中程序解碼并依此來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)及顯主程序輸入初始化LCD顯示W(wǎng)HILE循環(huán)改變電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)及相應(yīng)顯示是否觸發(fā)外部中斷0定時(shí)器1是否中斷產(chǎn)生脈沖驅(qū)動(dòng)電機(jī)遙控解碼驅(qū)動(dòng)蜂鳴器開(kāi)始結(jié)束示屏。421遙控器的解碼遙控器具有發(fā)射指令作用，由于本設(shè)計(jì)所用遙控器是任意電視遙控，其載頻為38KHZ，所以需將遙控器的所有用到鍵位解碼，得到相應(yīng)鍵位編碼后，將其鍵位編碼放到單片機(jī)程序中，當(dāng)遙控器向TL1838發(fā)射時(shí)，單片機(jī)又對(duì)其解碼，如果其編碼與單片機(jī)所存編碼相同時(shí)即認(rèn)定此為用戶(hù)要發(fā)的命令，執(zhí)行這個(gè)命令來(lái)控制顯示器及步進(jìn)電機(jī)。由上所述，遙控器的解碼很重要。遙控器發(fā)射32位碼，當(dāng)我想要知道其所用的鍵的編碼時(shí)，必須編一個(gè)程序可以顯示相應(yīng)的鍵的編碼。將TL1838連接到單片機(jī)的外部中斷0口，當(dāng)接受到所發(fā)信息后，TL1838會(huì)首先去掉其38K的載頻，以此得到真正要發(fā)射的信息。由于發(fā)射的信息是二進(jìn)制碼，所以只包含1和0，又因?yàn)榘l(fā)射的1和0都包括高電平和低電平，只是其高低電平的時(shí)間不同，所以當(dāng)外部中斷采用脈沖觸發(fā)時(shí)，每個(gè)碼都會(huì)觸發(fā)外部中斷，當(dāng)觸發(fā)外部中斷時(shí)，立刻開(kāi)啟定時(shí)器定時(shí)，以此判斷1和0，同時(shí)把其編碼發(fā)送到顯示器上并記錄，然后寫(xiě)到本設(shè)計(jì)的程序中。在本設(shè)計(jì)中，識(shí)別遙控器的編碼的程序思路與上面所述是相同的，只是設(shè)計(jì)中將其編碼進(jìn)行比較來(lái)判斷。422步進(jìn)電機(jī)的控制在本設(shè)計(jì)中，當(dāng)單片機(jī)發(fā)送一組步進(jìn)電機(jī)識(shí)別的編碼脈沖時(shí)，步進(jìn)電機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。所以在程序中，將其脈沖編碼放在數(shù)組中，以供程序調(diào)用并控制電機(jī)。此脈沖編碼共有8個(gè)狀態(tài)，正反轉(zhuǎn)是相同的只是其調(diào)用書(shū)序相反，需要注意的是調(diào)用時(shí)編碼必須按順序，其編碼表為0X01,0X03,0X02,0X06,0X04,0X0C,0X08,0X09。當(dāng)發(fā)送完這一串編碼后，步進(jìn)電機(jī)只轉(zhuǎn)動(dòng)45度，所以要轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，需要調(diào)用8次，也就是說(shuō)，轉(zhuǎn)動(dòng)一圈需要64個(gè)脈沖。要控制步進(jìn)電機(jī)的速度，只需在每次發(fā)完編碼表一次后，延時(shí)。步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)就是轉(zhuǎn)動(dòng)角位移準(zhǔn)確，所以設(shè)計(jì)中用定時(shí)器發(fā)送脈沖，這樣可以得到非常準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。設(shè)計(jì)中，用P2口發(fā)送脈沖編碼，即把脈沖編碼一個(gè)一個(gè)的通過(guò)P2口發(fā)送給步進(jìn)電機(jī)。而此動(dòng)作放在定時(shí)中斷中，每次中斷傳送一個(gè)編碼，這樣步進(jìn)電機(jī)優(yōu)化了普通延時(shí)程序的不穩(wěn)定、不準(zhǔn)確等問(wèn)題。423顯示屏的控制12864液晶是一種帶存貯功能的器件，有4個(gè)顯示行，每行可顯示8個(gè)漢字、16個(gè)英文字符，一共有20個(gè)引腳，帶有背光燈，亮度可以調(diào)節(jié)。在控制顯示屏的顯示時(shí)，分為命令和數(shù)據(jù)的控制。無(wú)論是數(shù)據(jù)控制還是命令控制，都需要向顯示器的數(shù)據(jù)口中寫(xiě)數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)口為8位，在本設(shè)計(jì)中用單片機(jī)的P1口來(lái)傳輸。而寫(xiě)數(shù)據(jù)和寫(xiě)命令控制上的區(qū)別是RS和E引腳。寫(xiě)命令時(shí)控制方法是，RS置為0，E置為0，將要寫(xiě)命令通過(guò)數(shù)據(jù)口用單片機(jī)傳輸，然后將E置為1，即把命令寫(xiě)入顯示器中。寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)先將RS置為1，E置為0，將要寫(xiě)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)口用單片機(jī)傳輸，然后將E職位1，即把數(shù)據(jù)寫(xiě)入顯示器中。寫(xiě)命令和寫(xiě)數(shù)據(jù)是相互配合使用的。寫(xiě)命令是控制顯示器的顯示格式、顯示位置、清屏、光標(biāo)設(shè)置等，只有指定了上述的命令，才可以寫(xiě)數(shù)據(jù)寫(xiě)到自己滿(mǎn)意的地方。寫(xiě)數(shù)據(jù)就是寫(xiě)命令之后把自己要顯示的內(nèi)容寫(xiě)到顯示器中。424蜂鳴器的控制設(shè)計(jì)中揚(yáng)聲器用的是無(wú)源蜂鳴器，用來(lái)指示遙控按鍵后單片機(jī)是否解碼成功。無(wú)源蜂鳴器的聲音往往大于有源蜂鳴器，所以本設(shè)計(jì)選用了無(wú)源蜂鳴器。無(wú)源蜂鳴器和有源蜂鳴器程序上控制的區(qū)別在于有源蜂鳴器給正5V電壓即可發(fā)出聲音。而無(wú)源蜂鳴器必須有震蕩，所以要發(fā)送高頻脈沖。為了方便，設(shè)計(jì)中直接用延時(shí)函數(shù)并且0與1不停的連續(xù)發(fā)送。425模塊中的通信依前面所述，各模塊都可以單獨(dú)工作，但是要稱(chēng)為一個(gè)整體，就必須找到一個(gè)模塊之間通信的方法。本設(shè)計(jì)用的是控制變量的方式來(lái)協(xié)調(diào)各模塊的工作。當(dāng)遙控器發(fā)出命令后，TL1838接收并傳送到單片機(jī)中，單片機(jī)接收并解碼，判斷所發(fā)出命令。設(shè)置一個(gè)變量NUM，不同的遙控器按鍵給NUM不同的數(shù)值。通過(guò)這個(gè)NUM的數(shù)值，傳遞給步進(jìn)電機(jī)和顯示屏。在步進(jìn)電機(jī)和顯示屏中都用條件語(yǔ)句，來(lái)判斷NUM的值并響應(yīng)不同的動(dòng)作。程序運(yùn)行初始化以后即進(jìn)入WHILE循環(huán)中，這是一個(gè)死循環(huán)。死循環(huán)的作用是等待，等待定時(shí)器1的中斷，等待外部中斷0的中斷。其中設(shè)置定時(shí)器1的中斷優(yōu)先級(jí)高于外部中斷0。把解碼程序放入外部中斷0中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的程序放入定時(shí)器1中斷中，再通過(guò)對(duì)變量的賦值的判斷，即可完成整個(gè)設(shè)計(jì)的不同模塊之間的通信。5編程與下載軟件單片機(jī)的正常運(yùn)行需要程序的支持，一般使用匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言的編程，編譯鏈接成HEX文件并下載到單片機(jī)中。KEIL軟件為用戶(hù)提供了程序編輯、編譯、鏈接、調(diào)試等功能，為用戶(hù)提供一套完整的程序開(kāi)發(fā)環(huán)境。但是KEIL生成的HEX文件必須依靠STCISP軟件才能下載到STC89C52中。下面介紹KEIL和STCISP的特點(diǎn)及使用方法。51KEIL軟件隨著單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到逐漸使用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，KEIL軟件是目前最流行開(kāi)發(fā)MCS51系列單片機(jī)的軟件。KEIL提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（UVISION）將這些部份組合在一起。運(yùn)行KEIL軟件需要PENTIUM或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤(pán)空間、WIN98、NT