《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)紅外遙控步進(jìn)電機(jī)

《《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)紅外遙控步進(jìn)電機(jī)》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)紅外遙控步進(jìn)電機(jī)（33頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、武漢理工大學(xué)《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 學(xué)生姓名: 專(zhuān)業(yè)班級(jí): 電信0804 指導(dǎo)教師: 工作單位: 題 目: 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)紅外遙控步進(jìn)電機(jī) 初始條件： 1. Protues軟件； 2. 課程設(shè)計(jì)輔導(dǎo)資料：“占空比可調(diào)的信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)與應(yīng)用”、“電路設(shè)計(jì)技術(shù)與應(yīng)用”等； 3. 先修課程：模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、Protues電路設(shè)計(jì)教程及單片機(jī)原理及應(yīng)用等課程 要求完成的主要任務(wù)：（包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書(shū)

2、撰寫(xiě)等具體要求） 1. 課程設(shè)計(jì)時(shí)間：1周； 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容：利用紅外遙控器控制步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)作，動(dòng)作要有正、反方向轉(zhuǎn)動(dòng)；單步；連續(xù)；快慢等動(dòng)作。 2. 本課程設(shè)計(jì)統(tǒng)一技術(shù)要求：研讀輔導(dǎo)資料對(duì)應(yīng)章節(jié)，對(duì)選定的設(shè)計(jì)題目進(jìn)行理論分析，針對(duì)具體設(shè)計(jì)部分的原理分析、建模、必要的推導(dǎo)和可行性分析，畫(huà)出程序設(shè)計(jì)框圖，編寫(xiě)程序代碼（含注釋?zhuān)?，上機(jī)調(diào)試運(yùn)行程序，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果（含計(jì)算結(jié)果和圖表），并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)； 3. 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)按學(xué)?！罢n程設(shè)計(jì)工作規(guī)范”中的“統(tǒng)一書(shū)寫(xiě)格式”撰寫(xiě)，具體包括： ① 目錄； ② 設(shè)計(jì)原理和方法； ③ 系統(tǒng)硬件線(xiàn)路設(shè)計(jì)圖； ④ 程序框圖； ⑤ 資源分配表

3、； ⑥ 源程序 ⑦ 性能分析 ⑧ 課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì)（至少500字）； ⑨ 參考文獻(xiàn)； 時(shí)間安排： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日 目錄 1總體設(shè)計(jì)原理.…………………………………………………..2 2系統(tǒng)硬件及主要模塊設(shè)計(jì)……………………………………...3 2.1紅外遙控模塊...……………………..........................................3 2.1.1紅外遙控編解碼原理...……

4、………….…..........................................3 2.2 步進(jìn)脈沖模塊…………………………………..…...................6 2.2.1步進(jìn)電機(jī)的工作原理與控制…………………………........................6 2.2.2步進(jìn)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路……………………...............................................8 2.3 主要接口電路……………………...………………….........9 2.3.1步進(jìn)機(jī)的

5、驅(qū)動(dòng)電路與8051的接口電路……………….....................9 2.3.3 模擬按鍵與8051的接口電路……………………...........................10 .2.4資源分配表和總圖.…………………………………….............11 3源程序設(shè)計(jì)……………………………………………...............13 3.1實(shí)物源程序.……………………………………………….........13 3.2 仿真源程序.……………………………………………............19 4 仿真結(jié)果與分析………

6、……………………………………......23 5 心得體會(huì)……………………………………………………......28 6 參考文獻(xiàn)……………………………………………………......29 7 本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表………………………………......30 1 總體設(shè)計(jì)原理 利用紅外遙控器控制步進(jìn)電機(jī)其實(shí)和用鍵盤(pán)控制步進(jìn)電機(jī)原理類(lèi)似，只不過(guò)按鍵是用導(dǎo)線(xiàn)傳遞鍵是否按下的信號(hào)，而紅外則是利用LED發(fā)射紅外線(xiàn)傳遞按鍵信息。由于紅外采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms 的組合表示二進(jìn)制的“0”；以脈寬為0.565ms、

7、間隔1.685ms、周期為2.25ms 的組合表示二進(jìn)制的“1”，在解碼時(shí)通過(guò)判斷高低電平持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)識(shí)別發(fā)送的鍵值。 控制步進(jìn)電機(jī)正、反方向轉(zhuǎn)動(dòng)、單步、連續(xù)、快慢等動(dòng)作，原理其實(shí)并不困難。步進(jìn)電機(jī)將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移，即給一個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度大小與施加的脈沖數(shù)成正比，因此，單步和連續(xù)的動(dòng)作區(qū)別只是單片機(jī)給步進(jìn)電機(jī)脈沖個(gè)數(shù)不同而已。每按一次單步鍵就是給電機(jī)一個(gè)脈沖，而連續(xù)則是不斷的給電機(jī)脈沖，達(dá)到連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的目的。 單片機(jī)的晶振為12MHz，單周期指令執(zhí)行時(shí)間為1MHz，由于機(jī)械動(dòng)作需要一定時(shí)間來(lái)完成，如果以這么快的速度來(lái)給脈沖，電機(jī)是不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)的，因此，在兩個(gè)

8、脈沖之間必須要有一定時(shí)間差，電機(jī)才有時(shí)間來(lái)執(zhí)行動(dòng)作。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度與脈沖頻率成正比，控制脈沖間隔時(shí)間就相當(dāng)于控制了步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角頻率即快慢。 步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)需要向電機(jī)以一定的順序分配驅(qū)動(dòng)脈沖。如四相單四拍，其脈沖分配的方式和順序?yàn)锳-B-C-D-A,如此周而復(fù)始，即可轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)方向與脈沖順序有關(guān)，如果給相反脈沖，那么電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。 根據(jù)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,需要通過(guò)紅外遙控器按下按鍵和顯示器來(lái)改變步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及顯示,只需要紅外遙控器中6個(gè)按鍵就可滿(mǎn)足需求，外加8位LED數(shù)碼顯示管即可。由于實(shí)驗(yàn)箱上只有8個(gè)連體數(shù)碼管，因此需要?jiǎng)討B(tài)掃描。通過(guò)從鍵盤(pán)上輸入正、反轉(zhuǎn)命令,按鍵數(shù)值顯示在數(shù)

9、碼管上,CPU再讀取正、反轉(zhuǎn)命令,加減速后執(zhí)行。經(jīng)鍵盤(pán)可完成啟動(dòng)、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、速度設(shè)置控制功能。 按下紅外遙控器上的相關(guān)按鈕電機(jī)執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作，同時(shí)數(shù)碼管上顯示按鍵的數(shù)值，系統(tǒng)大部分都是軟件實(shí)現(xiàn)的，整個(gè)設(shè)計(jì)框圖如下： LED顯示 單片機(jī) 步進(jìn)電機(jī) 紅外遙控按鍵 紅外接收 圖1 總體設(shè)計(jì)框圖 2主要模塊設(shè)計(jì) 2.1紅外遙控模塊 本模塊應(yīng)完成對(duì)紅外遙控器有無(wú)鍵按下進(jìn)行確認(rèn),當(dāng)有鍵按下時(shí),確定按鍵值,并根據(jù)所得鍵值進(jìn)行處理(包括所按鍵是不是停止鍵還是執(zhí)行鍵。如是停止鍵,不斷掃描鍵盤(pán)程序，等待執(zhí)行鍵按下；如是執(zhí)行鍵就啟動(dòng)產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)程序)。顯示

10、模塊主要是完成在進(jìn)行鍵盤(pán)按下時(shí),顯示輸入的數(shù)據(jù)值(轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)、轉(zhuǎn)動(dòng)方向、轉(zhuǎn)動(dòng)速率及運(yùn)行方式)。 2.1.1紅外遙控編碼原理： 通用型紅外遙控系統(tǒng)由紅外發(fā)射和紅外接收兩大部分組成?，F(xiàn)在常應(yīng)用編/解碼專(zhuān)用集成電路芯片來(lái)進(jìn)行控制操作，如圖2所示。發(fā)射部分包括鍵盤(pán)、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路等。 圖2 紅外線(xiàn)遙控系統(tǒng)框圖 紅外遙控器所產(chǎn)生的脈沖編碼的格式一般為：引導(dǎo)碼(頭)─地址碼(用戶(hù)碼)─數(shù)據(jù)碼─數(shù)據(jù)的反碼。其引導(dǎo)碼為寬度是10 ms左右的一個(gè)高脈沖和一個(gè)低脈沖的組合，用來(lái)標(biāo)識(shí)指令碼的開(kāi)始。地址碼、數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)碼的反碼均為數(shù)據(jù)編碼

11、脈沖，用二進(jìn)制數(shù)表示?！?”和“1”均由ms量級(jí)的高低脈沖的組合代表。地址碼(即用戶(hù)碼)是對(duì)每個(gè)遙控系統(tǒng)的標(biāo)識(shí)。通過(guò)對(duì)地址碼的檢驗(yàn)，每個(gè)遙控器就只能控制一個(gè)設(shè)備動(dòng)作，有效地防止了多個(gè)設(shè)備之間的串?dāng)_。當(dāng)指令鍵按下時(shí)，指令信號(hào)產(chǎn)生電路便產(chǎn)生脈沖編碼。數(shù)據(jù)碼后面一般還要有數(shù)據(jù)碼的反碼，用來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)碼接收的正確性，以防止誤動(dòng)作，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。這些指令信號(hào)由調(diào)制電路調(diào)制成32～40 kHz的信號(hào)，經(jīng)調(diào)制后輸出，最后由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射器件(LED)發(fā)出紅外遙控信號(hào)。 紅外遙控發(fā)射接收器及其編解碼 遙控發(fā)射器的專(zhuān)用芯片很多，根據(jù)編碼格式可以分成兩大類(lèi)，即頻分制與碼分制。頻分制是按照載

12、頻的不同來(lái)進(jìn)行頻道劃分的,即它用不同的頻率信號(hào)來(lái)表示不同的控制信號(hào)；碼分制是用不同的脈沖數(shù)目或者寬度不同的脈沖組合來(lái)代表不同的控制指令的。這里我們以運(yùn)用比較廣泛，解碼比較容易的碼分制來(lái)加以說(shuō)明?，F(xiàn)以日本NEC的PD6121G組成發(fā)射電路為例說(shuō)明編碼原理。當(dāng)發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同則遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征：采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進(jìn)制的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進(jìn)制的“1”，其波形如圖2－４所示。

13、 解碼的關(guān)鍵是如何識(shí)別“0”和“1”，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)“0”、“1”均以0.56ms的低電平開(kāi)始，不同的是高電平的寬度不同，“0”為0.56ms,“1”為1.68ms,所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別“0”和“1”。如果從0.56ms低電平過(guò)后，開(kāi)始延時(shí)，0.56ms以后，若讀到的電平為低，說(shuō)明該位為“0”，反之則為“1”，為了可靠起見(jiàn)，延時(shí)必須比0.56ms長(zhǎng)些，但又不能超過(guò)1.12ms,否則如果該位為“0”，讀到的已是下一位的高電平，因此?。?.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最為可靠，一般取0.84ms左右均可。但根據(jù)碼的格式，應(yīng)該等待9ms的起始碼和4.

14、5ms的結(jié)果碼完成后才能讀碼。 紅外線(xiàn)解碼框圖如下： 圖4 解碼框圖 本次設(shè)計(jì)我借用了實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)箱，試驗(yàn)箱配備了標(biāo)準(zhǔn)的HT6121編碼紅外遙控器，這也就是紅外發(fā)射部分，紅外接收部分在試驗(yàn)箱上面。這樣就省略了對(duì)紅外發(fā)射部分的電路設(shè)計(jì)。 2.2步進(jìn)脈沖模塊： 2.2.1步進(jìn)電機(jī)工作原理與控制： 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱(chēng)為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到

15、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。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒(méi)有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開(kāi)環(huán)控制。 在圖1的a圖中B相被勵(lì)磁，轉(zhuǎn)子與B相對(duì)準(zhǔn)。在這個(gè)位置上，再對(duì)A相進(jìn)行勵(lì)磁，則轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)作用下順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)15，如圖1的b圖所示，這樣步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)過(guò)了一個(gè)步距角。繼續(xù)對(duì)C相進(jìn)行勵(lì)磁，轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)的作用下進(jìn)一步順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)15，到達(dá)c圖所示的位置，又轉(zhuǎn)過(guò)了一個(gè)步距角。再對(duì)D相進(jìn)行勵(lì)磁，又產(chǎn)生了一個(gè)新的磁場(chǎng)，在磁力的作用下轉(zhuǎn)子又轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角15。這樣步進(jìn)電機(jī)的四相完成一個(gè)通電循環(huán)，若要繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，就繼續(xù)順

16、次勵(lì)磁，即步進(jìn)電機(jī)按照A→B→C→D→A……順序順次勵(lì)磁，那么電機(jī)就不停地轉(zhuǎn)動(dòng)。 一般對(duì)步進(jìn)電機(jī)采用半步驅(qū)動(dòng)，即四相八拍工作方式，使步進(jìn)電機(jī)每次勵(lì)磁轉(zhuǎn)過(guò)1/2的步距角，即每次改變勵(lì)磁方式步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)7.5，它的勵(lì)磁方式是A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A……，若要反轉(zhuǎn)也是只需改變勵(lì)磁方式即可，即按照A→AD→D→DC→C→CB→B→BA→A……，采用八拍工作方式使得電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)更加穩(wěn)定，也進(jìn)一步增強(qiáng)了步進(jìn)電機(jī)的控制精度。 實(shí)驗(yàn)箱中使用的是四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的控制有三個(gè)問(wèn)題需要解決，下面分別闡述： (1) 控制其轉(zhuǎn)動(dòng) 按照一定的順序向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的

17、各相分配驅(qū)動(dòng)脈沖。就四相步進(jìn)電機(jī)而言，如果采用但四拍方式，其脈沖分配的方式和順序是A-B-C-D-A ,如果采用單雙八拍的方式，其脈沖分配的方式和順序?yàn)椋篈-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁工作方式如下表所示: 編碼結(jié)果(十六進(jìn)制) A B C D 07 0 1 1 1 03 0 0 1 1 0B 1 0 1 1 09 1 0 0 1 0D 1 1 0 1 0C 1 1 0 0 0E 1 1 1 0 06 0 1 1 0 表1 四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁工作方式示例

18、 (2)控制其轉(zhuǎn)動(dòng)方向 控制其轉(zhuǎn)動(dòng)方向，其實(shí)只需考慮在脈沖分配的過(guò)程中注意一定得順序即可解決。就四相步進(jìn)電機(jī)而言，如果采用單四拍方式，其脈沖分配的方式和順序是A-B-C-D-A,為正轉(zhuǎn)；則其反轉(zhuǎn)的脈沖分配方式和順序是D-C-B-A-D。如果采用單雙八拍方式，其反轉(zhuǎn)的脈沖分配方式和順序是D-DC-C-CB-B-BA-A-AD-D。 (3)控制其轉(zhuǎn)動(dòng)速度 在脈沖分配的過(guò)程中，控制在每?jī)蓚€(gè)相鄰脈沖輸出中的間隔時(shí)間即可解決速度問(wèn)題。 圖5 單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的連接 步進(jìn)電機(jī)的控制 步進(jìn)電機(jī)的速度由單片機(jī)發(fā)送的脈沖頻率決定，

19、而脈沖頻率可以通過(guò)軟件延時(shí)和硬件定時(shí)兩種方式實(shí)現(xiàn)。通過(guò)調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)延時(shí)子程序產(chǎn)生脈沖的方法稱(chēng)軟件延時(shí)。 通過(guò)使用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0或T1，定時(shí)產(chǎn)生脈沖的方法稱(chēng)為硬件定時(shí)，該法首先根據(jù)定時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)短設(shè)定定時(shí)器的工作模式，然后輸入定時(shí)器的定時(shí)常數(shù)，則定時(shí)器就會(huì)定時(shí)溢出，單片機(jī)就會(huì)每溢出一次就產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 用定時(shí)中斷方式來(lái)控制電動(dòng)機(jī)變速時(shí)，實(shí)際上是不斷改變定時(shí)器裝載值的大小。在程序中，每按一次加減速鍵，程序中speed都會(huì)加減1，最后通過(guò)查表的方法改變定時(shí)計(jì)數(shù)器初值，達(dá)到加減速的目的。 至于步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)則是公用一個(gè)鍵，按下轉(zhuǎn)動(dòng)方向就相反，正反轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)判斷20號(hào)

20、單元的第2位即20H.1是0還是1，若是0則去查反轉(zhuǎn)的表否則去查正轉(zhuǎn)的表，實(shí)行起來(lái)比較方便。 2.2.2.步進(jìn)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路 本系統(tǒng)采用額定電壓為5V,相數(shù)為4相的步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)方式為4相8拍。一共有5跟線(xiàn)連接，其中紅色的為電源線(xiàn)。采用單極性直流電源供電。只要對(duì)步進(jìn)電機(jī)的各相繞組按合適的時(shí)序通電，就能使步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)。由于單片機(jī)P口輸出的電流比較弱不能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，所以要加一個(gè)ULN2003芯片來(lái)放大電流使之能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如下圖 圖6 步進(jìn)機(jī)驅(qū)動(dòng)電電路 由于驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003A本身就具有反相

21、器的作用，所以控制步進(jìn)機(jī)的信號(hào)都經(jīng)過(guò)了反相器反相處理再接入U(xiǎn)LN2003A。 2.3 主要接口電路 將設(shè)計(jì)的幾個(gè)模塊和8051單片機(jī)結(jié)合起來(lái)。 2.3.1步進(jìn)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路與8051的接口電路 圖7 步進(jìn)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路與8051的接口電路 2.3.2 模擬按鍵與8051的接口電路 在proteus軟件上對(duì)電路進(jìn)行仿真，由于沒(méi)有適合的作為紅外發(fā)射和接收的芯片或元件，所以在仿真的時(shí)候?qū)⒓t外發(fā)射以及模塊等效為模擬按鍵模塊，其與8051芯片的接口電路如下： 圖8 模擬按鍵與8051的接口電路

22、 2.4 資源分配表和總圖 1. P3.0-P3.7輸出字形碼到LED數(shù)碼管，用于顯示對(duì)應(yīng)按下的鍵值。 2. P1.0-P1.4用于掃描模擬鍵盤(pán)所按下的按鍵。 3. :P2.0-P2.3是步進(jìn)機(jī)控制脈沖輸出口，用于控制步進(jìn)機(jī)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，加減速，單步，停止的目的。 4：對(duì)仿真總圖語(yǔ)言設(shè)計(jì)進(jìn)行的標(biāo)注： 1） 步進(jìn)機(jī)正轉(zhuǎn)表：07H,03h,0BH,09h,0DH,0ch,0EH,06h 2 ）步進(jìn)機(jī)反轉(zhuǎn)表：06H,0Eh,0CH,0Dh,09H,0Bh,03H,07h 3 ）減速中斷計(jì)數(shù)初值表： TABLE1:DB 0C5H,8AH,3CH,15h

23、 TABLE2:DB 68H,0D0H,0B0H,0A0H 4）加速中斷計(jì)數(shù)初值表： TABLE3:DB 15H,3CH,8AH,0C5H TABLE4:DB 0A0H,0B0H,0D0H,68H 詳細(xì)接線(xiàn)見(jiàn)下面的總體硬件系統(tǒng)連接圖： 圖9 PROTEUS仿真總圖 3源程序設(shè)計(jì) 由于實(shí)物和仿真由于條件限制造成了源程序不同，所以下面給出了兩種源程序，仿真的源程序省略了紅外發(fā)射與接收并處理的程序，改成了對(duì)模擬鍵盤(pán)的掃描。 3.1實(shí)物源程序 ORG 0000H AJMP START

24、 ORG 0003H AJMP JIAN ORG 000BH AJMP loop4 ORG 001BH AJMP loop5 START: WAIT:JB P3.7, $ ;等待遙控信號(hào)出現(xiàn) SB:MOV R4,#8 ;8毫秒為高電平錯(cuò)誤 SBA:MOV R5,#250 SBB:JB P3.7,SXB1 DJNZ R5,SBB DJNZ R4,SBA MOV R4,#2 JMP Q1 SXB1:MOV R5,#5 SXB2: ;去掉20US的尖峰干擾信號(hào) JNB P3.7,SBB DJ

25、NZ R5,SXB2 JMP START SBC:MOV R5,#250 SB1:JB P3.7,SB2 ;2MS內(nèi)不為高電平錯(cuò)誤 DJNZ R5,SB1 DJNZ R4,SBC JMP START SB2: ;去掉20US的尖峰干擾信號(hào) MOV R5,#5 SB2_A:JNB P3.7,SB1 DJNZ R5,SB2_A MOV R4,#3 SB2_1:MOV R5,#250 SB3: ;監(jiān)測(cè)4.5MS高電平，如3MS內(nèi)出現(xiàn)低電平錯(cuò)誤 JNB P3.7,SXC DJNZ R

26、5,SB3 DJNZ R4,SB2_1 MOV R4,#2 JMP SB3_1 SXC: ;去掉20US的尖峰干擾信號(hào) MOV R5,#5 SXC1:JB P3.7,SB3 DJNZ R5,SXC1 JMP START SB3_1: ;監(jiān)測(cè)4.5MS高電平，如5MS內(nèi)不為低錯(cuò)誤 MOV R5,#250 SB3_2:JNB P3.7,SB4 DJNZ R5,SB3_2 DJNZ R4,SB3_1 JMP START SB4: ;去掉20US的尖峰干

27、擾信號(hào) MOV R5,#5 SB4_1:JB P3.7,SB3_2 DJNZ R5,SB4_1 MOV R1,#1AH ;設(shè)定1AH為起始RAM區(qū) MOV R2,#4 PP: MOV R3,#8 JJJJ:MOV R5,#250 JJJJ2: ;1MS內(nèi)不為低電平錯(cuò)誤 JB P3.7,JJJJ3 DJNZ R5,JJJJ2 JMP START JJJJ3:LCALL YS1;高電平開(kāi)始后用882微秒的時(shí)間尺去判斷信號(hào)此時(shí)的高低電平狀態(tài) MOV C,P3.7 ;將P3.7狀態(tài)0或1存入C中

28、 JNC UUU ;如果為0就跳轉(zhuǎn)到UUU MOV R5,#250 JJJJ4:JNB P3.7,UUU NOP DJNZ R5,JJJJ4 JMP START UUU: MOV A,@R1 ;將R1中地址的給A RRC A ;將C中的值移入A中的最低位 MOV @R1,A ;將A中的數(shù)暫存在R1中 DJNZ R3,JJJJ ;接收地址碼的高8位 INC R1 ;對(duì)R1加1，換成下一個(gè)RAM DJNZ R2,PP ;以下對(duì)代碼是否正確和定義進(jìn)行識(shí)別 MOV A,1AH ;比較高

29、8位地址碼 XRL A,#00000000B ;判斷1AH的值是否等于00000000，相等的話(huà)A為0 JNZ EXIT ;如果不等解碼失敗退出 MOV A,1BH ;比較低8位地址 XRL A,#11111111B ;再判高8位地址是否正確 JNZ EXIT ;如果不相等說(shuō)明解碼失敗退出 LCALL YS3 MOV A,1CH ;比較數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼是否正確? CPL A XRL A,1DH ;將1CH的值取反后和1DH比較 不同則無(wú)效丟棄，核對(duì)數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確 JNZ EXIT ;如果不相等說(shuō)明解碼失敗退出 LCALL YS3

30、 CLR P2.6 ;選中數(shù)碼管 CLR P3.3 ;解碼成功喇叭響? AJMP BIJIAO ;判斷在118毫秒內(nèi)是否有連發(fā)碼 AA: MOV R1,#25 XX: ACALL YS2 JNB P3.7,HH ;跳轉(zhuǎn)到HH DJNZ R1,XX EXIT: ;對(duì)所有端口清零 AJMP START ;連發(fā)碼判斷程序段----------- HH: MOV R6,#4 S: ACALL YS1 ;調(diào)用882微秒延時(shí)子程序 JB P3.7,EXIT ;延時(shí)882微秒后判斷P3.7腳是否出現(xiàn)高

31、電平如果有就退出解碼程序 DJNZ R6, S ;重復(fù)4次，目的是確認(rèn) JNB P3.7, $ ;等待高電? LCALL YS3 AJMP AA BIJIAO: MOV A,1CH ;紅外鍵值 ;-------------------------------------------- Q1: CJNE A,#10H,Q2 LOOP1:mov r3,#0ffh main1:inc r3 mov a,r3 mov dptr,#tab1 movc

32、a,@a+dptr mov p2,a lcall delay cjne a,#06h,main1 tab1:db 07H,03h,0BH,09h,0DH,0ch,0EH,06h Q2: CJNE A,#03H,Q3 ZHENGZHUAN: LOOP2:mov r3,#0ffh main2:inc r3 mov a,r3 mov dptr,#tab2 movc a,@a+dptr

33、 mov p2,a lcall delay cjne a,#06h,main2 ljmp LOOP2 tab2:db 07H,03h,0BH,09h,0DH,0ch,0EH,06h Q3: CJNE A, #01H,Q4 FANZHUAN: LOOP3:mov r3,#0ffh main3:inc r3 mov a,r3 mov dptr,#tab3 movc a,@a+dptr mov p2,a l

34、call delay cjne a,#06h,main3 ljmp LOOP3 ret tab3:db 07H,03h,0BH,09h,0DH,0ch,0EH,06h Q4: CJNE A, #06H,Q5 ZHONGSU1: CLR A MOV R7,#0 MAIN4:MOV TMOD,#01H MOV A,R7 MOV DPTR ,#TABLE1 MOVC A,@A+DPTR

35、 MOV R4,A MOV A,R7 MOV DPTR ,#TABLE2 MOVC A,@A+DPTR MOV R5,A MOV TH0,R4 MOV TL0,R5 SETB TR0 SETB EA SETB ET0 mov r3,#0ffh deng: CJNE R3,#08H,jiansu

36、 mov r3,#0ffh jiansu: MOV A,R7 MOV DPTR ,#TABLE1 MOVC A,@A+DPTR MOV R4,A MOV A,R7 MOV DPTR ,#TABLE2 MOVC A,@A+DPTR MOV R5,A sjmp deng loop4: MOV T

37、H0,R4 MOV TL0,R5 push acc main5:inc r3 mov a,r3 mov dptr,#tab4 movc a,@a+dptr mov p2,a pop a reti tab4:db 07H,03h,0BH,09h,0DH,0ch,0EH,06h Q5: CJNE A,#09H,Q6 ZHON

38、GSU2: CLR A MOV R7,#0 MAIN6:MOV TMOD,#10H MOV A,R7 MOV DPTR ,#TABLE3 MOVC A,@A+DPTR MOV R4,A MOV A,R7 MOV DPTR ,#TABLE4 MOVC A,@A+DPTR MOV R5,A MOV

39、 TH1,R4 MOV TL1,R5 SETB TR1 SETB EA SETB ET1 mov r3,#0ffh de:CJNE R3,#08H,jiasu mov r3,#0ffh jiasu: MOV A,R7 MOV DPTR ,#TABLE3 MOVC A,@A+DPTR MOV R4,A

40、 MOV A,R7 MOV DPTR ,#TABLE4 MOVC A,@A+DPTR MOV R5,A sjmp de loop5: MOV TH1,R4 MOV TL1,R5 push acc main7:inc r3 mov a,r3 mov dptr,#tab5 movc a,@a+dp

41、tr mov p2,a pop a reti tab5:db 07H,03h,0BH,09h,0DH,0ch,0EH,06h Q6:CJNE A,#1dh,Q7 CLR P3.2 Q7: ajmp start JIAN: INC R7 CJNE R7,#04H,CHONG MOV R7,#00h CHONG:RETI delay:mov r5,#255 d1:mov r2,#25 d2:djnz r2,d2

42、djnz r5,d1 ret YS1: MOV R4,#20 ;延時(shí)子程序1， 882微秒 D9: MOV R5,#20 DJNZ R5,$ DJNZ R4,D9 RET YS2: MOV R4,#10 ;延時(shí)子程序2， 4740微秒 D8: MOV R5,#235 DJNZ R5,$ DJNZ R4,D8 RET YS3: MOV R4,#2 ;延時(shí)程序3， 1000微秒 D7:MOV R5,#248 DJNZ R5,$

43、DJNZ R4,D7 RET TABLE1:DB 0C5H,8AH,3CH,15h TABLE2:DB 68H,0D0H,0B0H,0A0H TABLE3:DB 15H,3CH,8AH,0C5H TABLE4:DB 0A0H,0B0H,0D0H,68H end 3.2 仿真源程序 ORG 0000H AJMP START ORG 0003H AJMP JIAN ORG 000BH AJMP loop4 ORG 001BH AJMP loop5 START:MOV P1,#0FFH SETB IT0

44、 SETB EX0 SETB EA JIANCE:MOV A,P1 CJNE A,#0FFH,Q1 AJMP JIANCE Q1: cjne A,#0FEH,Q2 LOOP1:mov r3,#0ffh main1:inc r3 mov a,r3 mov dptr,#tab1 movc a,@a+dptr mov p2,a lcall delay

45、 cjne a,#06h,main1 tab1:db 07H,03h,0BH,09h,0DH,0ch,0EH,06h Q2: cjne a,#0FDH,Q3 ZHENGZHUAN: LOOP2:mov r3,#0ffh main2:inc r3 mov a,r3 mov dptr,#tab2 movc a,@a+dptr mov p2,a lcall delay cjne a,#06h,main2 ljmp LOOP2 tab2:03h

46、,09h,0ch,06h Q3: cjne a,#0FBH,Q4 FANZHUAN: LOOP3:mov r3,#0ffh main3:inc r3 mov a,r3 mov dptr,#tab3 movc a,@a+dptr mov p2,a lcall delay cjne a,#06h,main3 ljmp LOOP3 ret tab3:db 0ch,09h,03h,06h Q4: CJ

47、NE A,#0F7H,Q5 YUANSU1: CLR A MOV R7,#0 MAIN4:MOV TMOD,#01H MOV A,R7 MOV DPTR ,#TABLE1 MOVC A,@A+DPTR MOV R4,A MOV A,R7 MOV DPTR ,#TABLE2 MOVC A,@A+DPTR MOV R5,A

48、 MOV TH0,R4 MOV TL0,R5 SETB TR0 SETB EA SETB ET0 mov r3,#0ffh deng: CJNE R3,#08H,jiansu mov r3,#0ffh jiansu: MOV A,R7 MOV DPTR ,#TABLE1 MOVC A,@A+DPTR

49、 MOV R4,A MOV A,R7 MOV DPTR ,#TABLE2 MOVC A,@A+DPTR MOV R5,A sjmp deng loop4: MOV TH0,R4 MOV TL0,R5 push acc main5:inc r3 mov a,r3 mov dptr,#tab4

50、 movc a,@a+dptr mov p2,a pop a reti tab4:db 07H,03h,0BH,09h,0DH,0ch,0EH,06h Q5: CJNE A,#0EFH,Q6 YUANSU2: CLR A MOV R7,#0 MAIN6:MOV TMOD,#10H MOV A,R7 MOV DPTR ,#TABLE3 MOVC

51、A,@A+DPTR MOV R4,A MOV A,R7 MOV DPTR ,#TABLE4 MOVC A,@A+DPTR MOV R5,A MOV TH1,R4 MOV TL1,R5 SETB TR1 SETB EA SETB ET1 mov r3,#0ffh de:CJNE R3,#08

52、H,jiasu mov r3,#0ffh jiasu: MOV A,R7 MOV DPTR ,#TABLE3 MOVC A,@A+DPTR MOV R4,A MOV A,R7 MOV DPTR ,#TABLE4 MOVC A,@A+DPTR MOV R5,A sjmp de loop5:

53、 MOV TH1,R4 MOV TL1,R5 push acc main7:inc r3 mov a,r3 mov dptr,#tab5 movc a,@a+dptr mov p2,a pop a reti tab5:db 07H,03h,0BH,09h,0DH,0ch,0EH,06h Q6:ajmp start IAN: INC R7 CJ

54、NE R7,#04H,CHONG MOV R7,#00h CHONG:RETI delay:mov r5,#255 d1:mov r2,#25 d2:djnz r2,d2 djnz r5,d1 ret TABLE1:DB 0C5H,8AH,3CH,15h TABLE2:DB 68H,0D0H,0B0H,0A0H TABLE3:DB 15H,3CH,8AH,0C5H TABLE4:DB 0A0H,0B0H,0D0H,68H end 4 仿真結(jié)果與分析 仿真結(jié)果如下： 1

55、啟動(dòng)狀態(tài)，數(shù)碼管顯示0，8051無(wú)工作，示波器無(wú)波形： 圖10 啟動(dòng)狀態(tài) 2 單步執(zhí)行，數(shù)碼管顯示1，系統(tǒng)開(kāi)始工作，步進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度然后停止，示波器顯示波形如下： 圖11 單步狀態(tài) 3 正轉(zhuǎn)（連續(xù)），數(shù)碼管顯示2，步進(jìn)機(jī)不停地以恒定的速度逆時(shí)針（以逆時(shí)針為正轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)動(dòng)，示波器波形如下： 圖12 正轉(zhuǎn)（連續(xù)）狀態(tài) 4反轉(zhuǎn)（連續(xù)），數(shù)碼管顯示3，步進(jìn)機(jī)不停地以恒定的速度順時(shí)針（以順時(shí)針

56、為反轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)動(dòng)，示波器波形如下： 圖13 反轉(zhuǎn)（連續(xù)）狀態(tài) 做完了反轉(zhuǎn)然后就是加速控制，由于需要外部中斷0來(lái)控制加速的進(jìn)程，所以必須利用僅剩的P3口，即必須省去數(shù)碼管顯示部分。 5減速（正轉(zhuǎn)，連續(xù)），通過(guò)不斷的按下P3口接部中斷的按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)不斷的減速并循環(huán)。 圖14 減速狀態(tài)對(duì)照表 6 加速（正轉(zhuǎn)，連續(xù)）原理同加速，略。 仿真過(guò)程問(wèn)題與分析 在仿真過(guò)程中，本人遇到了很多次困難，舉例如下： 1 端口資源分配，8051的四個(gè)P端口都被利用了，最后為了設(shè)置外

57、部中斷0，不得不取消了數(shù)碼管顯示功能。 2 步進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)表問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)表不是直接相反的。 3 加速與減速設(shè)計(jì)時(shí)候的定時(shí)中斷與中斷程序的銜接要好。 4 中斷表（計(jì)數(shù)初值表），步進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)表兩概念不要混淆。 通過(guò)對(duì)上述截圖的觀(guān)察可以得到結(jié)論：仿真完全符合設(shè)計(jì)要求。 5 心得體會(huì) 6參考文獻(xiàn) [1]李群芳。單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)。北京:電子工業(yè)出版社,2008.5 [2]胡漢才。單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)。北京:清

58、華大學(xué)出版社,2002 [3]王曉明。電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制。北京:北京航天航空大學(xué)出版社,2002 [4]汪道輝。單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐。 北京：電子工業(yè)出版社 ,2006 本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表 姓 名 楊飛 性 別 男 專(zhuān)業(yè)、班級(jí) 電子信息工程0804班 課程設(shè)計(jì)題目： 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)紅外遙控步進(jìn)機(jī) 課程設(shè)計(jì)答辯或質(zhì)疑記錄： 成績(jī)?cè)u(píng)定依據(jù)： 最終評(píng)定成績(jī)（以?xún)?yōu)、良、中、及格、不及格評(píng)定） 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 - 32 -