1、 55/64 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）基于51單片機的步進電機驅(qū)動器設(shè)計學 院 機電工程學院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 （機械電子工程方向） 年級班別 學 號 學生姓名 指導(dǎo)教師 年 月基于51單片機地步進電機驅(qū)動器設(shè)計 機電工程學院摘 要步進電機被越來越地廣泛應(yīng)用，但步進電機驅(qū)動器技術(shù)仍不夠成熟，需要進行改進完善才能更方便地讓用戶進行操作使用，所以需要更多更成熟的步進電機驅(qū)動系統(tǒng)的開發(fā)以滿足社會的需要。本設(shè)計采用軟件控制代替硬件搭建電路控制步進電機驅(qū)動器的方法以達到簡化硬件電路、降低驅(qū)動器成本的目的，主要使用STC89C52RC芯片作為主控芯片，來達到對外界輸入的脈沖進行接收、判斷分析并分

2、配給二相四線步進電機四條線路進行電機驅(qū)動。但由于電機的驅(qū)動電壓是12V，而主控芯片輸出的電壓只有5V，所以需要設(shè)計一個步進電機驅(qū)動電壓電路以達到電壓要求，于是本設(shè)計采用了L298N芯片，其主要功能是對主控芯片發(fā)送過來的脈沖信號進行處理，然后再轉(zhuǎn)化成足夠驅(qū)動步進電機的脈沖信號輸出給電機。其次，因為步進電機工作時是高速運轉(zhuǎn)，所有電路中還需要加一定的保護才能保證電路能長期穩(wěn)定工作不受影響。本設(shè)計采用高速光電耦合器6N137和低速光電耦合器TLP521-1對電路的輸入脈沖信號及正反轉(zhuǎn)控制信號進行保護。再者，為防止步進電機高速轉(zhuǎn)動時自感電壓對電路造成沖擊，在電機接線部分加了二極管對電路進行保護。綜上所述

3、，本設(shè)計實現(xiàn)了一個使用軟件控制來進行電機驅(qū)動的穩(wěn)定的步進電機驅(qū)動器，能夠精準地驅(qū)動步進電機進行工作。關(guān)鍵詞：步進電機，驅(qū)動器，軟件控制，脈沖信號注：本設(shè)計（論文）題目來源于自選項目。AbstractStepper motor is more and more widely used, but the stepper motor driver technology is still not mature enough, need to be improved in order to more easily allow users to operate, so the need for more

4、mature stepper motor drive system development meet the needs of society. This design uses software control instead of hardware to build circuit control stepper motor driver method to achieve simplified hardware circuit, reduce the cost of the purpose of the drive, the main use of STC89C52RC chipto a

5、chieve the input pulse to receive, to determine the analysis and assigned to the two-phase four-wire stepper motor four lines for motor drive. But because the motor drive voltage is 12V, and the master chip output voltage is only 5V, so the need to design a stepper motor drive voltage circuit to mee

6、t the voltage requirements, so the design uses the L298N chip, its main function is the master chip The transmitted pulse signal is processed and then converted into a pulse signal sufficient to drive the stepper motor to the motor. Second, because the stepper motor is running high-speed operation,

7、all the circuit also need to add some protection in order to ensure long-term stable operation of the circuit will not be affected. The design uses high-speed optocoupler 6N137 and low-speed optocoupler TLP521-1 on the circuit input pulse signal and forward and reverse control signal protection. In

8、addition, in order to prevent the stepper motor high-speed rotation when the self-induced voltage on the circuit impact, in the motor wiring part of the diode to add the circuit protection. In summary, this design implements a stable stepper motor driver that uses software control for motor drive, e

9、nabling accurate operation of the stepper motor.Keywords:stepper motor,driver, software control, pulse signalTOC o 1-3 h u 目 錄 HYPERLINK l _Toc3505 1 緒論 PAGEREF _Toc3505 1 HYPERLINK l _Toc28686 1.1 引言 PAGEREF _Toc28686 1 HYPERLINK l _Toc29550 1.2 設(shè)計的目的及意義 PAGEREF _Toc29550 1 HYPERLINK l _Toc21589 1.

10、3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc21589 2 HYPERLINK l _Toc28983 1.4 步進電機簡介 PAGEREF _Toc28983 2 HYPERLINK l _Toc6590 1.4.1 步進電機的分類及相關(guān)參數(shù) PAGEREF _Toc6590 2 HYPERLINK l _Toc10452 1.4.2 步進電機的工作原理 PAGEREF _Toc10452 4 HYPERLINK l _Toc3837 1.5 步進電機驅(qū)動器介紹 PAGEREF _Toc3837 5 HYPERLINK l _Toc23027 1.5.1 步進電機驅(qū)動器系統(tǒng)介紹 PAGERE

11、F _Toc23027 5 HYPERLINK l _Toc6574 1.5.2 步進電機的控制系統(tǒng)原理 PAGEREF _Toc6574 6 HYPERLINK l _Toc28122 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計 PAGEREF _Toc28122 7 HYPERLINK l _Toc6062 2.1 ALTIUM DESIGNER軟件介紹及設(shè)計思路介紹 PAGEREF _Toc6062 7 HYPERLINK l _Toc17882 2.2 STC89C52RC芯片簡介 PAGEREF _Toc17882 8 HYPERLINK l _Toc7244 2.3 L298N芯片簡介 PAGEREF _T

12、oc7244 10 HYPERLINK l _Toc2624 2.4 電機驅(qū)動電路設(shè)計 PAGEREF _Toc2624 11 HYPERLINK l _Toc28663 2.4.1 電源部分 PAGEREF _Toc28663 12 HYPERLINK l _Toc26061 2.4.2 高速光電耦合電路 PAGEREF _Toc26061 12 HYPERLINK l _Toc11851 2.4.3 低速光耦隔離電路 PAGEREF _Toc11851 13 HYPERLINK l _Toc14850 2.4.4 主控CPU電路設(shè)計 PAGEREF _Toc14850 14 HYPERLI

13、NK l _Toc32180 2.5 脈沖信號產(chǎn)生電路 PAGEREF _Toc32180 16 HYPERLINK l _Toc31432 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc31432 19 HYPERLINK l _Toc29953 3.1 KEIL UVISION軟件介紹及設(shè)計思路介紹 PAGEREF _Toc29953 19 HYPERLINK l _Toc5165 3.2 驅(qū)動器軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc5165 20 HYPERLINK l _Toc9873 3.3 脈沖產(chǎn)生電路軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc9873 23 HYPERLINK l _Toc495

14、6 4 調(diào)試 PAGEREF _Toc4956 27 HYPERLINK l _Toc17933 結(jié) 論 PAGEREF _Toc17933 30 HYPERLINK l _Toc21490 參 考 文 獻 PAGEREF _Toc21490 31 HYPERLINK l _Toc17609 致 謝 PAGEREF _Toc17609 32 HYPERLINK l _Toc15711 附錄A 電機驅(qū)動控制電路原理圖及PCB圖 PAGEREF _Toc15711 33 HYPERLINK l _Toc25148 附錄B 脈沖信號產(chǎn)生電路原理圖及PCB圖 PAGEREF _Toc25148 35

15、HYPERLINK l _Toc14329 附錄C 驅(qū)動電路程序 PAGEREF _Toc14329 37 HYPERLINK l _Toc22836 附錄D 脈沖產(chǎn)生電路程序 PAGEREF _Toc22836 391 緒論1.1 引言步進電機又被稱為脈沖電機，其工作原理源于最基本的電磁鐵原理，它可以被看作為一個自由地轉(zhuǎn)動的電磁鐵，其動作原理是依靠氣隙磁導(dǎo)的變化來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。步進電機最開始的模型起源于1830年到1860年之間。1870年前后開始被嘗試用來控制氫弧燈的電極輸送機構(gòu)。這個應(yīng)用被認為是原始的步進電機。后來,步進電機被廣泛應(yīng)用于電話自動交換機中。因為西方資本主義列強爭奪殖民地，在

16、缺乏交流電源的船舶和飛機等獨立系統(tǒng)中廣泛使用了步進電機。二十世紀五十年代后期發(fā)明的晶體管也逐漸被應(yīng)用在步進電機控制系統(tǒng)上,使得數(shù)字化的控制變得更為普遍。到了八十年代后,由于廉價的微型計算機以多功能的姿態(tài)出現(xiàn),步進電機的控制方式變得更加靈活多樣13。戰(zhàn)后全球社會經(jīng)濟發(fā)展的歷史經(jīng)驗證明，一個國家的實力及其繁榮，主要取決于其制造業(yè)所能提供的產(chǎn)品與勞務(wù)的競爭力。二戰(zhàn)期間，大量的制造技術(shù)有了很大的發(fā)展。二戰(zhàn)后50年來，計算機、微電子、信息和自動化技術(shù)有了迅速的發(fā)展，并在制造業(yè)中得到了愈來愈廣泛的應(yīng)用，先后出現(xiàn)了數(shù)控(NC)、計算機數(shù)控(CNC)、柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、計算機輔助

17、設(shè)計與制造(CAD/CAM)、計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)等多項先進制造技術(shù)與制造模式。制造業(yè)正經(jīng)歷著一場新的技術(shù)革命4。但我國技術(shù)水平遠遠落后于美國、德國、英國等先發(fā)起工業(yè)革命的國家，其中包括電機控制技術(shù)。1.2 設(shè)計的目的及意義步進電機是用電脈沖信號進行控制，將電脈沖信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的角位移或線位移的微電動機5，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，由于步進電機具有控制方便、體積小等特點，所以在數(shù)控系統(tǒng)、自動生產(chǎn)線、自動化儀表、繪圖機和計算機外圍設(shè)備得到廣泛應(yīng)用。隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，為步進電機的應(yīng)用開辟了廣闊前景，使得以往用硬件電路構(gòu)成的龐大復(fù)雜的控制器得以用軟件實現(xiàn)，既降低了硬件成本又提

18、高了控制的靈活性、可靠性及多功能性，步進電機的需求量與日俱增，因此研制步進電機驅(qū)動器具有十分重要的意義6。雖然步進電機已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用，但步進電機并不能像普通的直流電機與交流電機在常規(guī)下使用。它必須有雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成的控制系統(tǒng)才可以使用。步進電機系統(tǒng)包括控制器、驅(qū)動器以及步進電機，三者缺一不可7。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識。步進電機是用電脈沖信號進行控制，將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或者線位移的微電動機，它最突出的優(yōu)點是可以在寬廣的頻率范圍內(nèi)通過改變脈沖頻率來實現(xiàn)調(diào)速，快速起停、正反轉(zhuǎn)控制及制動等，并且用其組成的開環(huán)系統(tǒng)既簡單、

19、廉價，又非?？尚?，在被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域當中。所以步進電機驅(qū)動器的研發(fā)與更新顯得很迫切需要，不斷地研發(fā)改進驅(qū)動器能夠更進一步提高步進電機的工作效率以及工作精度，使其更好地為我們服務(wù)。1.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀步進電機是國外發(fā)明的，但在文化大革命期間，中國已經(jīng)開始生產(chǎn)和應(yīng)用，例如在江蘇、浙江、北京、南京、四川等地區(qū)生產(chǎn)應(yīng)用，而且在各行業(yè)中均有使用。數(shù)控機床的發(fā)展，帶動著電機的不斷更新?lián)Q代，先后出現(xiàn)了更高精度的直線電機、音圈電機等，其控制精度遠遠高于步進電機，但價格也較為昂貴。數(shù)控機床中高精度的主軸通常會使用精度比較高的電機進行帶動，保證加工質(zhì)量，但除此之外的機床傳動一般均會使用步進電機進行控制，以降

20、低機床成本。步進電機是一種簡易的開環(huán)控制，對運用者的要求低，不適合在大功率或者高精度的場合使用。隨著電機控制技術(shù)的不斷發(fā)展，步進電機使用細分控制技術(shù)提高了步進電機的精度，提高了步進電機的性能標準。步進電機細分驅(qū)動器使用高精度D/A轉(zhuǎn)換器，分割方法通過“電流相量永久均勻旋轉(zhuǎn)”實現(xiàn)了高精度定位。步進電機的動態(tài)特性得到極大提高，振動也得到了改善。1.4 步進電機簡介1.4.1 步進電機的分類及相關(guān)參數(shù)步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線

21、性關(guān)系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點，使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進電機來控制變得非常的簡單8。正常情況下，步進電機轉(zhuǎn)過的總角度和輸入的脈沖數(shù)成正比，連續(xù)輸入一定頻率的脈沖時，電動機的轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率保持嚴格的對應(yīng)關(guān)系，不受電壓波動和負載變化的影響。由于步進電機能直接接收數(shù)字量的輸入，所以特別適合于微機控制。1、現(xiàn)在比較常用的步進電機包括反應(yīng)式步進電機（VR）、永磁式步進電機（PM）、混合式步進電機（HB）和單項式步進電機等。反應(yīng)式：定子上有繞組、轉(zhuǎn)子由軟磁材料組成。結(jié)構(gòu)簡單、成本低、步距角小，可達1.2，但動態(tài)性能差、效率低、發(fā)熱大、可靠性難保證。永磁式：永磁式

22、步進電機的轉(zhuǎn)子用永磁材料制成，轉(zhuǎn)子的極數(shù)與定子的極數(shù)相同。其特點是動態(tài)性能好、輸出力矩大，但這種電機精度差、步距角大（一般為7.5或15）?；旌鲜剑夯旌鲜讲竭M電機綜合了反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點，其定子上有多相繞組、轉(zhuǎn)子上采用永磁材料，轉(zhuǎn)子和定子上均有多個小齒以提高步矩精度。其特點是輸出力矩大、動態(tài)性能好、步距角小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本相對較高。步進電機的基本參數(shù)（1）步進電機的靜態(tài)指標術(shù)語a.相數(shù)：產(chǎn)生不同對N、S磁場的激磁線圈對數(shù)。常用m表示。b.拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)，以二相電機為例，有二相四拍運行方式即，二相八拍運行方式即。c.

23、步距角：對應(yīng)一個脈沖信號，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用表示。=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù)*運行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機為例。四拍運行時步距角為=360度/（50*4）=3.6度（俗稱整步），八拍運行時步距角為360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）。d.定位轉(zhuǎn)矩：電機在不通電狀態(tài)下，電機轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機械誤差造成的）。e.靜轉(zhuǎn)矩：電機在額定靜態(tài)電作用下，電機不坐旋轉(zhuǎn)運動時，電機轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機體積（幾何尺寸）的標準，與驅(qū)動電壓及驅(qū)動電源等無關(guān)。雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過分采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩

24、是不可取的，這樣會造成電機的發(fā)熱及機械噪音。（2）步進電機動態(tài)指標及術(shù)語：a.步距角精度：步進電機沒轉(zhuǎn)過一個步距角的實際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100。不同運行拍數(shù)其值不同，四拍運行時應(yīng)在7.5之內(nèi)，八拍運行時應(yīng)在15以內(nèi)。b.失步：電機運轉(zhuǎn)時運轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。c.失調(diào)角：轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機運轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細分驅(qū)動是不能解決的。d.最大空載起動頻率：電機在某種驅(qū)動形式、電壓及額定電流下，在不加負載的情況下，能夠直接起動的最大頻率。e.最大空載的運行頻率:電機在某種驅(qū)動形式，電壓及額定電流下，電機不帶負載

25、的最高轉(zhuǎn)速頻率。f.運行矩頻特性：電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運行矩頻特性，這是電機諸多動態(tài)特性曲線中最重要的，也是電機選擇的根本依據(jù)。電機一旦選定，電機的靜力矩確定，而動態(tài)力矩卻不然，電機的動態(tài)力矩取決于電機運行時的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機輸出力矩越大，即電機的頻率特性越硬。要使平均電流大，盡可能提高驅(qū)動電壓，使采用小電感大電流的電機。g.電機的共振點：步進電機均有固定的共振區(qū)域，二、四相感應(yīng)子式步進電機的共振區(qū)一般在180-250pps之間（步距角1.8度）或400pps（步距角為0.9度），電機驅(qū)動電壓越高，電機電流越大，負載越輕，電機體

26、積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然，為使電機輸出電矩大，不失步和整個系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。h.電機正反轉(zhuǎn)控制：當電機繞組通電時時序為時為正轉(zhuǎn)，時為反轉(zhuǎn)914。1.4.2 步進電機的工作原理步進電機的工作就是步進轉(zhuǎn)動，其功用是將脈沖電信號變換為相應(yīng)的角位移或時直線位移，就是給一個脈沖信號，電動機轉(zhuǎn)動一個角度或是前進一步，步進電機的角位移量與脈沖數(shù)成正比，它的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率（f）成正比，在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步矩角。步進電機區(qū)別于其他控制電機的最大特點就是，它是通過輸

27、入脈沖信號來進行控制的，即電機的總轉(zhuǎn)動角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機的轉(zhuǎn)速由脈沖信號頻率決定。步進電機的驅(qū)動電路根據(jù)控制信號工作，控制信號由單片機產(chǎn)生。其基本原理作用如下：1、控制換相順序通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如：三相步進電機的三拍工作方式，其各相通電順序為ABCD，通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制A、B、C、D相的通斷。2、控制步進電機的轉(zhuǎn)向如果給定工作方式正序換相通電，如果按反序通電換相，則電機就反轉(zhuǎn)。3、控制步進電機的速度如果給步進電機發(fā)一個控制脈沖信號，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個脈沖，它就會再轉(zhuǎn)一步。兩個脈沖的間隔時間越短，步進電機就轉(zhuǎn)動越快。調(diào)整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以

28、對步進電機進行調(diào)速。步進電機是數(shù)字化控制電機，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰?，即給一個脈沖信號，步進電機就轉(zhuǎn)動一個角度，因此非常適合于單片機控制。1.5 步進電機驅(qū)動器介紹1.5.1 步進電機驅(qū)動器系統(tǒng)介紹步進電機不能直接連接到直流電源，而必須使用專用設(shè)備進行連接，即步進電機驅(qū)動器。步進電機驅(qū)動系統(tǒng)的性能，除了電機本身的性能外，還在很大程度上取決于驅(qū)動器的優(yōu)缺點。步進電機由步進電機控制器、驅(qū)動器以及電機這三部分組成，缺一不可。步進電機控制器發(fā)送步進脈沖和方向信號。每次發(fā)出脈沖時，步進電機驅(qū)動器驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一個步進角，即進一步。步進電機速度或加減速度、啟動或停止完全取決于脈沖頻率。控制器的方向

29、信號決定了步進電機的順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)。通常，步進電機驅(qū)動器由邏輯控制電路、功率驅(qū)動器電路、保護電路和電源組成。一旦步進電機驅(qū)動器接收到來自控制器的方向信號和階躍脈沖，控制電路根據(jù)預(yù)設(shè)的電動機通電模式產(chǎn)生步進電動機的每相勵磁繞組的導(dǎo)通或截止信號?？刂齐娐份敵鲂盘柟β史浅５停荒芴峁┎竭M電機所需的輸出功率，必須進行功率放大，這是步進電機驅(qū)動器的電源驅(qū)動部分。功率驅(qū)動電路對步進電機控制繞組輸入電流，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動轉(zhuǎn)子運動，保護電路能在發(fā)生短路、過載、過熱等故障時快速停止驅(qū)動器和電機。1.5.2 步進電機的控制系統(tǒng)原理典型的步進電機控制系統(tǒng)如圖1.1所示，主要是由步進電機主控芯片、功率放大器

30、及步進電機等組成。脈沖輸入信號步進電機主控芯片 功率放大器 步進電機 負載正反轉(zhuǎn)脈沖信號 步進電機驅(qū)動器圖1.1 步進電機控制系統(tǒng)的組成2 系統(tǒng)硬件設(shè)計本設(shè)計硬件設(shè)計軟件主要使用了ALTIUM DESIGNER?？紤]到用硬件設(shè)計驅(qū)動電路的方法會比較復(fù)雜，調(diào)試也不方便，而且采用多個元器件來搭接電路成本比較高。而直接使用集成的驅(qū)動芯片會使電路穩(wěn)定，成本也比較低，更易于控制，所以最終本設(shè)計是直接使用STC89C52RC芯片、電機驅(qū)動芯片L298N作為電機驅(qū)動的核心元件。2.1 ALTIUM DESIGNER軟件介紹及設(shè)計思路介紹ALTIUM DESIGNER綜合了電子產(chǎn)品一體化開發(fā)所需要的所有必須技

31、術(shù)和功能。ALTIUM DESIGNER在單一設(shè)計環(huán)境中集成板級和FPGA系統(tǒng)設(shè)計、基于FPGA和分立處理器的嵌入式軟件開發(fā)以及PCB版圖設(shè)計、編輯和制造。圖2.1為ALTIUM DESIGNER工作界面。圖2.1 ALTIUM DESIGNER工作界面利用ALTIUM DESIGNER來進行電路硬件設(shè)計主要包括四個步驟：構(gòu)思電路，確定所要使用的主要元器件有哪些。通過查閱相關(guān)文獻，了解二線四線步進電機驅(qū)動器的工作原理，確定使用STC89C52RC芯片作為主要CPU，進行電路控制，查閱相關(guān)數(shù)據(jù)手冊，了解L298N芯片的工作原理、控制方法、接線等。最后，確定電路需要哪些保護，通過查閱資料確定使用高

32、速光電隔離6N137芯片和低速光電隔離TLP521-1芯片搭建光電保護電路，其次，為了防止二相四線步進電機高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生自感電壓對電路造成破壞，在電路中加入二極管進行保護。畫所需要用到的元件封裝庫。電路設(shè)計需要用到的元件有很多，但一些比較普遍的元件，例如電容、電阻、開關(guān)等常用的都會有自帶的封裝庫，不需要自己畫。STC89C52RC、L298N、6N137、TLP521-1等元件一般的封裝庫都不具備，需要自己查閱相關(guān)文獻了解元件封裝，并畫封裝庫。繪制電路原理圖。畫電路原理圖需要對電路由一定的了解，了解數(shù)字電路、模擬電路方面的知識，在設(shè)計過程中，不僅要參考相關(guān)文獻，了解有關(guān)電路的常用接法，還有了解

33、電路參數(shù)，例如，電流大小、電阻大小等，并進行計算，以免過大電壓或者過大電流使電路產(chǎn)生過載等問題。繪制PCB圖。PCB圖繪制需要有一定的排版經(jīng)驗才能更好地對元件進行編排，PCB圖連接關(guān)系在原理圖中已經(jīng)確定好，但由于連線比較多，所以有可能會出現(xiàn)線路交叉等問題，為了能使電路板布線更加方便以及電路板盡量做得比較小，本設(shè)計采用雙面布線。其次，電路連線線寬也得依據(jù)布線規(guī)則，例如電源線及地線應(yīng)當盡量大，以減小電阻，減小電路損耗，信號線由于電流比較小，線寬可以小一些等。通過以上四個步驟，可以完成電路的大部分設(shè)計，之后通過軟件與硬件結(jié)合仿真進行實驗，可以再次對電路進行改進。2.2 STC89C52RC芯片簡介S

34、TC89C52RC是由宏晶公司推出的一種小型單片機，是電子工程師常用器件。其主要特點為采用Flash存貯器技術(shù)，降低了制造成本，其軟件、硬件與MCS-51完全兼容，且采用高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，可以很快被中國廣大用戶接受。其程序的電可擦寫特性，使得開發(fā)與試驗比較容易，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案15。引腳功能如下，圖2.2為芯片引腳圖：圖2.2 STC89C52RC芯片1、電源：VCC - 芯片電源，接+5V；GND - 接地端；2、時鐘：XTAL1、XTAL2 - 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。3、控制線：控制線

35、共有4根：ALE/PROG：地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖。(1)ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址。(2)PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 PSEN：外ROM讀選通信號。 RST/VPD：復(fù)位/備用電源。 (1)RST（Reset）功能：復(fù)位信號輸入端。 (2)VPD功能：在VCC掉電情況下，接備用電源。 EA/VPP：內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。 (1)EA功能：內(nèi)外ROM選擇端。 (2)VPP功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源VPP。4、I/O口線：P0、P1、P2、P3共四個八位口。

36、（1）P0口是三態(tài)雙向口，通稱數(shù)據(jù)總線口，因為只有該口能直接用于對外部存儲器的讀/寫操作。P0口也用以輸出外部存儲器的低8位地圖1址。由于是分時輸出,故應(yīng)在外部加鎖存器將此地址數(shù)據(jù)鎖存，地址鎖存,信號用ALE。（2）P1口是專門供用戶使用的I/O口,是準雙向口。（3）P2口是從系統(tǒng)擴展時作高8位地址線用。不擴展外部存儲器時,P2口也可以作為用戶I/O口線使用,P2口也是準雙向口。（4）P3口是雙功能口,該口的每一位均可獨立地定義為第一I/O功能或第二I/O功能。作為第一功能使用時操作同P1口。 2.3 L298N芯片簡介L298N芯片是SGS-THOMSON Microelectronics公

37、司所生產(chǎn)的雙全橋步進電機專用驅(qū)動芯片，內(nèi)部包含有四信道邏輯驅(qū)動電路，是一種二相步進電機和四相步進電機的專用驅(qū)動器，可以同時驅(qū)動兩個二相步進電機或者一個四相步進電機，內(nèi)部包含有兩個H-Bridge的高電壓、大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收信號標準：TTL邏輯準位信號，可驅(qū)動46V、2A以下的步進電機，而且可以直接通過過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓。這個芯片可以直接由單片機的IO接口來提供模擬時序信號16。L298N的引腳圖如圖所示，Pin1和Pin5可以與電流偵測用電阻連接在一起來控制負載的電路；OUT1、OUT2、OUT3和OUT4之間分別接步進電機的不同相線；IN1、IN2、IN3和IN4輸入控制點位來控制

38、電機的正反轉(zhuǎn)；ENABLE則用來控制電機停轉(zhuǎn)。L298N引腳功能介紹如下，圖2.3為L298N引腳圖。圖2.3 L298N芯片1、1腳、15腳（CURRENT SENSING A、CURRENT SENSING B）：電流檢測端，分別為兩個H橋的電流反饋腳，不使用時可以直接接地。2、2腳、3腳、13腳及14腳（OUTPUT1OUTPUT4）：電壓輸出端，輸出脈沖電壓給步進電機。3、4腳（VS）：功率電源電壓，該引腳與地線必須連接100nF電容器。4、5腳、7腳、10腳和12腳（INPUT1INPUT4）：輸入端，兼容TTL電平。5、6腳、11腳（ENABLE A、ENABLE B）：TTL電平

39、兼容輸入1EN、2EN使能端，低電平禁止輸出。6、8腳（GND）：GND接地端。7、9腳（VSS）：邏輯電源電壓端。該引腳必須與地線連接100nF電容器。2.4 電機驅(qū)動電路設(shè)計本設(shè)計的電機驅(qū)動部分是用驅(qū)動芯片L298N及其外圍電路構(gòu)成，其中從L298N的2腳、3腳、13腳和14腳（即芯片的輸出端）依次按順序連接到插座上，分別和步進電機的四根相線相連。而5腳、7腳、10腳和12腳就依次按順序和單片機的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3四個引腳相連。通過這一連接實現(xiàn)了單片機與L298N芯片以及步進電機的串聯(lián)控制。二相四線步進電機驅(qū)動器設(shè)計設(shè)計思路如圖2.4所示。 脈沖信號 高速光電耦合電路

40、主控制芯片 L298N電路 二相四線 步進電機 低速光電耦合電路 正反轉(zhuǎn)控制信號二相四線步進電機驅(qū)動器圖2.4 驅(qū)動電路原理圖電機驅(qū)動控制電路原理圖及PCB圖見附錄A。2.4.1 電源部分穩(wěn)壓電路如圖2.5所示，本設(shè)計采用12V電源供電，但由于主控CPU用的是5V電壓，所以需要設(shè)計一個LM7805穩(wěn)壓電路，將12V電壓穩(wěn)定轉(zhuǎn)換為5V電壓，為CPU提供電源。圖2.5 電源穩(wěn)壓電路2.4.2 高速光電耦合電路本設(shè)計采用高速光電耦合器6N137芯片來搭建電路，該電路的主要功能是接收脈沖產(chǎn)生電路發(fā)出的脈沖信號，經(jīng)過處理后發(fā)送給主控芯片進行電機控制。6N137芯片工作原理：信號從腳2和腳3輸入，發(fā)光二極

41、管發(fā)光，經(jīng)片內(nèi)光通道傳到光敏二極管，反向偏置的光敏管光照后導(dǎo)通，經(jīng)電流-電壓轉(zhuǎn)換后送到與門的一個輸入端，與門的另一個輸入為使能端，當使能端為高時與門輸出高電平，經(jīng)輸出三極管反向后光電隔離器輸出低電平。當輸入信號電流小于觸發(fā)閾值或使能端為低時，輸出高電平，但這個邏輯高是集電極開路的，可針對接收電路加上拉電阻或電壓調(diào)整電路。圖2.6為高速光電耦合電路接線，6N137芯片左端引腳2連接的是高電平電壓，但此電壓不與右端電壓共用，如果共用同一電壓會干擾6N137芯片內(nèi)部電路兩端的耦合。引腳3接的是外部脈沖輸入信號，如果輸入信號為低電平信號，那么引腳2及引腳3內(nèi)部電路導(dǎo)通，內(nèi)部LED發(fā)光，檢測器檢測到信號

42、電路導(dǎo)通，通過引腳6輸出一個信號送給主控芯片。圖2.6 高速光電耦合電路6N137電路是脈沖信號輸入保護電路，防止信號倒流對脈沖信號輸入端造成影響，甚至損壞脈沖信號輸入電路。2.4.3 低速光耦隔離電路本設(shè)計采用低速光耦隔離器TLP521-1芯片來搭建電路，主要是用來接收脈沖產(chǎn)生板上發(fā)出的電機正反轉(zhuǎn)信號，經(jīng)過處理后發(fā)送給主控芯片進行電機正反轉(zhuǎn)控制。圖2.7為低速光電耦合電路接線，TLP521-1芯片左端引腳1連接的是高電平電壓，但此電壓不與右端電壓共用，如果共用同一電壓會干擾TLP521-1芯片內(nèi)部電路兩端的耦合。引腳2接的是外部脈沖輸入信號，如果輸入信號為低電平信號，那么引腳1及引腳2內(nèi)部電

43、路導(dǎo)通，內(nèi)部LED發(fā)光，檢測器檢測到信號電路導(dǎo)通，通過引腳4輸出一個信號送給主控芯片。圖2.7 低速光電耦合電路本設(shè)計主要使用TLP521電路來實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)控制電路保護，防止控制端被損壞。2.4.4 主控CPU電路設(shè)計主控CPU電路采用STC89C52RC芯片來作為主要部件，主控制電路包括復(fù)位電路、晶振電路等部分。（1）復(fù)位電路。本設(shè)計復(fù)位電路采用按鍵復(fù)位，復(fù)位電路，就是利用它把電路恢復(fù)到起始狀態(tài)。復(fù)位電路就像計算器的清零按鈕的作用一樣，當你進行完了一個題目的計算后的清零，或者輸入錯誤、計算失誤時都要進行清零操作。以便回到原始狀態(tài)，重新進行計算。STC89C52RC芯片的復(fù)位引腳為引腳9（R

44、ST），該口連接電路如圖2.8所示，每當按下按鍵會給RST口輸入一個高電平電壓，促使電路進行復(fù)位。（2）晶振電路。晶振電路是一個時序電路，單片機必須在時鐘信號的作用下以節(jié)拍方式工作，因此必須有一個時鐘發(fā)生器電路。輸入微處理器的時鐘信號的周期稱為時鐘周期。引腳19（XTAL1）、引腳18（XTAL2）分別是系統(tǒng)時鐘信號fosc的輸入、輸出端。如圖2.9所示，XTAL1、XTAL2與晶體振蕩器（簡稱晶振）及電容C6和C7按所示的方式連接構(gòu)成晶振電路。晶振、電容C6、C7構(gòu)成了電容三點式振蕩器。在由晶振構(gòu)成的電容三點式振蕩器電路中，由于石英晶體振蕩器中的靜態(tài)電容C0、外接振蕩電容C6和C7均遠大于晶

45、片彈性等效串聯(lián)電容CS，因此，振動頻率主要由晶體振蕩器并聯(lián)諧振頻率fp決定。振蕩電容C6和C7的取值范圍與晶振的種類及頻率有關(guān)。本設(shè)計采用頻率為11.0592MHz的晶振，電容C6及C7采用22pF電容器。（3）芯片程序燒錄電路。芯片需要一個燒錄電路才能將編寫完成生成的HEX程序文件燒錄到芯片中，如圖2.10所示，芯片引腳10（RXD）及引腳11（TXD）接到排針上，排針作為一個插座，如圖2.11所示燒錄器有與之匹配的插口，實現(xiàn)CPU與電腦的連接。（4）輸入電路。如圖2.12所示，芯片引腳1接收低速光電耦合電路輸出的信號，并進行正反轉(zhuǎn)控制判斷。引腳2接收高速光電耦合電路輸出的信號，并對輸入脈沖

46、進行處理分配到各個輸出引腳上。（5）輸出電路。如圖2.13所示，芯片引腳36、引腳37、引腳38、引腳39為脈沖信號輸出端口，芯片將輸入信號進行分析后分配到這四個輸出口上輸出到L298N芯片上。STC89C52RC的P0口作為信號輸出口時需要加上拉電阻保證輸出電壓。（6）保護電路。如圖2.14所示，在L298N輸出端與電機連接之間加上二極管保護電路，能有效地防止電機高速運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的互感電壓對電路的沖擊，從而保護電路不被損壞。圖2.8 復(fù)位電路圖2.9 晶振電路 圖2.10 芯片程序燒錄電路 圖2.11 燒錄器 圖2.12 輸入電路 圖2.13 輸出電路圖2.14 保護電路2.5 脈沖信號產(chǎn)生電

47、路步進電機是采用電脈沖信號進行控制，將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或者線位移的微電動機，所以需要設(shè)計一個脈沖產(chǎn)生電路來對驅(qū)動電路的準確性進行試驗。脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計有兩個方案，第一，采用硬件搭建電路來獲得脈沖信號，然后供給驅(qū)動電路工作，例如可以采用555芯片搭建脈沖時序電路，通過硬件設(shè)計輸出一個合適的時序脈沖驅(qū)動步進電機，但由于使用555芯片搭建的時序脈沖電路無法控制及記錄脈沖個數(shù)，不能對驅(qū)動電路的準確性進行試驗，所以放棄這一種使用硬件搭建脈沖信號電路的方案。第二，采用以STC89C52RC芯片作為主控芯片的脈沖時序電路，通過軟件來實現(xiàn)控制脈沖信號的輸出以及控制脈沖輸出個數(shù)、記錄脈沖輸出個數(shù)，

48、從而能對驅(qū)動電路的準確性進行驗證。脈沖驅(qū)動電路采用STC89C52RC芯片來作為主要部件，包括復(fù)位電路、晶振電路、按鍵開關(guān)電路和顯示電路等部分。（1）復(fù)位電路、晶振電路、燒錄電路在上個部分已經(jīng)詳細講過。（2）按鍵電路。按鍵電路主要是讓用戶與單片機進行交互控制，如圖2.15所示，該電路中有五個按鍵，從上往下分別控制電機的百位加脈沖數(shù)、十位加脈沖數(shù)、個位加脈沖數(shù)、開始、停止這五個功能，用戶可以通過按鍵來選擇電機運行方式，通過加脈沖數(shù)及減脈沖數(shù)來控制電機運轉(zhuǎn)時間。（3）輸出電路。脈沖產(chǎn)生電路由一個四位排針作為一個插座通過杜邦線與步進電機驅(qū)動電路進行連接，如圖2.16所示，排針的引腳1是電機正反轉(zhuǎn)信號

49、控制接口，通過杜邦線連接到步進電機驅(qū)動電路的低速光電耦合電路。引腳2接芯片引腳14，該引腳為脈沖信號輸出口，然后引腳2通過杜邦線連接到步進電機驅(qū)動電路的高速光電耦合電路。引腳3接電源。引腳4接地線。（4）顯示電路。本設(shè)計中使用數(shù)碼管來作為脈沖信號個數(shù)顯示器。如圖2.17、圖2.18、圖2.19所示，該電路中有三個數(shù)碼管DS1、DS2、DS3，分別顯示脈沖信號個數(shù)的百位、十位和個位。數(shù)碼管的位選口與芯片的P0口連接，需加上拉電阻保證輸出電壓，同時還得加限流電阻保證數(shù)碼管內(nèi)二極管不因電流過大損壞。三個數(shù)碼管的連接方式是共陽連接，顯示方式為動態(tài)顯示，段選口分別為引腳23（P2.2）、引腳22（P2.

50、1）、引腳21（P2.0）這三個I/O口，在設(shè)計過程中既需保證三極管放大電流能夠供應(yīng)數(shù)碼管內(nèi)8個LED燈同時顯示，又得保證不超過I/O口最高輸出電流要求。脈沖信號產(chǎn)生電路原理圖及PCB圖見附錄B。 圖2.15 按鍵電路 圖2.16 輸出電路圖2.17 顯示電路1 圖2.18 顯示電路2 圖2.19 顯示電路33 系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1 KEIL UVISION軟件介紹及設(shè)計思路介紹KEIL UVISION是美國KEIL SOFTWARE公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。KEIL提供了包括C編譯器、宏匯編

51、、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（UVISION）將這些部分組合在一起。運行KEIL軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果你使用C語言編程，那么KEIL幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。圖3.1為KEIL UVISION工作界面。圖3.1 KEIL UVISION工作界面利用KEIL UVISION來進行電路軟件設(shè)計主要包括三個步驟：要進行軟件編寫控制，必須先確定電路所使用的芯片以及電路連線。這個在電路硬件設(shè)計中已經(jīng)完成，在編寫

52、程序時只要確認好電路連接即可。確定所需要使用的語言。單片機控制最主要的控制語言為匯編語言及C語言，匯編語言主要是偏向于底層控制的語言，需要對單片機內(nèi)部硬件電路比較了解才能進行編寫，但由于使用匯編語言編寫較為復(fù)雜，所以本設(shè)計采用C語言進行編寫，C語言程序編寫較為簡潔、靈活，能對電路更好地進行控制，修改也比較方便。進行程序編寫及生成HEX程序。該步驟需要對C語言有一定的了解，能夠熟悉使用的語句進行編寫，并能夠善用子程序，能夠大大簡化主程序。最后程序編譯完通過設(shè)置輸出生成HEX文件。圖3.2 HEX文件生成設(shè)置最后需要通過軟件與硬件結(jié)合仿真進行實驗，可以對程序一些不足之處進行改進。至此才算把程序設(shè)計

53、完成。3.2 驅(qū)動器軟件設(shè)計兩相步進電機的基本控制方式有三種：整步：單相勵磁兩拍：A+ B+ A- B- 雙相勵磁兩拍：A+B+ B+A- A-B- B-A+半步：單-雙相勵磁四拍：A+ A+B+ B+ B+A- A- A-B- B- B-A+其中，A+B+和A-B-分別代表A相和B相正向通電和反向通電。本設(shè)計采用的是整步雙相勵磁兩拍工作方式，采用的是二相四線步進電機，電機驅(qū)動電路主控CPU的作用是實現(xiàn)對輸入脈沖分配到電機的各個繞組上以及控制電機的正反轉(zhuǎn)，充當一個脈沖分配器。脈沖分配情況表3.1及表3.2所示。表 3.1 正轉(zhuǎn)環(huán)形脈沖分配表步數(shù)P0.0P0.1P0.2P0.3ABA-B-111

54、00201103001141001表 3.2 反轉(zhuǎn)環(huán)形脈沖分配表步數(shù)P0.0P0.1P0.2P0.3ABA-B-11100210013001140110步進電機驅(qū)動電路控制流程如圖3.3所示。 開始 模式初始化否是否正轉(zhuǎn)是否是否有脈沖信號 是否有脈沖信號 否是是 輸出脈沖控制 輸出脈沖控制 電機正轉(zhuǎn) 電機反轉(zhuǎn) 結(jié)束圖3.3 步進電機驅(qū)動電路控制流程圖詳細程序請見附錄C。驅(qū)動板的主控芯片主要功能是判定正反轉(zhuǎn)以及實現(xiàn)脈沖分配，所以程序必須能實現(xiàn)該功能。本設(shè)計采用P0.0、P0.1、P0.2、P0.3口四個I/O口輸出脈沖進行電機控制。脈沖產(chǎn)生電路只能給驅(qū)動電路一個脈沖信號，而不是四個脈沖信號，所以

55、需要對脈沖信號進行分配，部分脈沖分配程序如圖3.4所示，本設(shè)計將脈沖信號產(chǎn)生電路的脈沖信號作為一個開關(guān)信號，對脈沖下降沿進行檢測，每當有一個下降沿存在，主控芯片會分配給四個輸出I/O口中的其中一個。設(shè)置一個變量m=3，當檢測到有下降沿時，P0組口輸出如圖3.4（b）數(shù)組中對應(yīng)的16進制數(shù)，同時，每檢測到一個下降沿m會自動減1，當m=0時，m不會再繼續(xù)減1，而是重新變?yōu)?，以保證數(shù)組的循環(huán)輸出，實現(xiàn)脈沖分配功能。此外，程序中還用到了延時功能，延時程序如圖3.5所示，本設(shè)計將延時程序作為一個子程序，以簡化主程序。延時程序用for語句循環(huán)，第一個循環(huán)的次數(shù)時一個變量，由主程序確定，第二個循環(huán)的次數(shù)為

56、固定值110，例如，使用12MHz的晶振時，每個機器周期是1s，我們在主程序中設(shè)置第一個循環(huán)次數(shù)為200，那么總共循環(huán)次數(shù)為22000次，即22ms，本程序中的延時程序主要是用在下降沿檢測部分，如圖3.6所示。（a）宏定義 （b）輸出數(shù)組（c）分配程序圖3.4 脈沖分配程序圖3.5 延時程序圖3.6 下降沿檢測程序3.3 脈沖產(chǎn)生電路軟件設(shè)計脈沖產(chǎn)生電路是采用STC89C52RC芯片進行編程對脈沖進行控制，通過軟件來控制脈沖發(fā)送的個數(shù)，本試驗采用3個數(shù)碼管來顯示脈沖設(shè)置個數(shù)，也即總共可以顯示999個脈沖，二相四線步進電機每步步距角是1.8，所以每200個脈沖可以轉(zhuǎn)過一圈，所以理論上本脈沖產(chǎn)生電

57、路設(shè)計能讓電機轉(zhuǎn)過5圈。顯示數(shù)碼管分別為百位、十位、個位，采用動態(tài)顯示，但在設(shè)置脈沖個數(shù)時不想干擾，可以直接設(shè)置百位為多少、十位為多少、個位為多少而不互相影響。能夠較快地設(shè)置脈沖個數(shù)。之后每輸出一個脈沖，數(shù)碼管的個位會自動減1并顯示出來，當減10個脈沖時，會借十位減1，個位恢復(fù)為9，每減100個脈沖時，會借百位減1，另外兩位恢復(fù)為9，三位數(shù)碼管是有關(guān)系的。脈沖信號產(chǎn)生電路控制流程圖3.7所示。開始模式初始化設(shè)置脈沖個數(shù)是 脈沖個數(shù)是否為0否輸出脈沖信號 結(jié)束圖3.7 脈沖信號產(chǎn)生電路控制流程圖詳細程序請見附錄D。脈沖產(chǎn)生電路的主要功能是產(chǎn)生指定個數(shù)脈沖信號給電機驅(qū)動電路，脈沖輸出為P3.4口，

58、該部分設(shè)計使用了延時程序，主程序設(shè)置第一次循環(huán)次數(shù)為400次，子延時函數(shù)中第二次循環(huán)次數(shù)設(shè)置為55次，所以脈沖產(chǎn)生電路為電機驅(qū)動電路提供了一個周期為44ms的脈沖信號。該電路最主要的設(shè)計部分是脈沖信號個數(shù)的設(shè)置以及顯示。個數(shù)的設(shè)置使用的是按鍵電路，按鍵檢測程序如圖3.8所示，該部分也用到了之前講到的延時程序，但該部分是用在松手檢測功能上，為了避免誤觸造成錯誤，所以設(shè)置了該功能，能減少操作中的錯誤。圖3.8 按鍵檢測程序脈沖信號個數(shù)顯示使用的是三個數(shù)碼管，詳細功能在上文已經(jīng)介紹，由于數(shù)碼管使用的是動態(tài)顯示，所以仍需要用到延時程序來實現(xiàn)功能，部分顯示電路程序如圖3.9所示。程序中設(shè)置了變了ge、s

59、hi、bai分別是個位數(shù)碼管、十位數(shù)碼管、百位數(shù)碼管對應(yīng)顯示的數(shù)字，使用延時分別進行三個顯示，因為人們?nèi)庋勰芤姷拈W爍是在20Hz以上，所以只要保證三個數(shù)碼管的閃爍頻率在25Hz以下就可以顯示出讓人感覺是恒亮的效果。在主函數(shù)中把第一次循環(huán)次數(shù)設(shè)置為400次，第二次循環(huán)的次數(shù)仍為55次，循環(huán)時長為22ms，閃爍周期T=44ms，根據(jù)公式3.1可計算出頻率。 （3.1）可得頻率為23Hz，小于25Hz，所以不會顯示出閃爍效果，而是顯示為恒亮。（a）宏定義（b）數(shù)碼管顯示位選數(shù)組（c）顯示子程序（d）顯示主程序圖3.9 顯示電路程序4 調(diào)試電路硬件設(shè)計以及軟件設(shè)計已經(jīng)完成，再次檢查后確認該設(shè)計可行，最

60、后進行電路板制作并調(diào)試。步進電機驅(qū)動電路板如圖4.1所示。圖4.1 步進電機驅(qū)動電路板脈沖信號產(chǎn)生電路板如何4.2所示。圖4.2 脈沖信號產(chǎn)生電路板電路板連接圖如圖4.3所示。圖4.3 電路板連接圖程序燒錄界面如圖4.4所示。圖4.4 程序燒錄界面將程序燒錄好后發(fā)現(xiàn)結(jié)果不太理想，脈沖信號產(chǎn)生電路板上的按鍵可用但數(shù)碼管只有個位顯示數(shù)碼管可用，按鍵操作可以分別顯示1至9這9個數(shù)字，但百位數(shù)碼管、十位數(shù)碼管無法顯示，使用示波器測試發(fā)現(xiàn)這兩個數(shù)碼管選擇引腳電壓只有150mV，其他部分檢查發(fā)現(xiàn)未出現(xiàn)短路現(xiàn)象，根據(jù)分析得出結(jié)論-芯片燒壞，可能是焊接時焊接時間過長或者電烙鐵溫度過高造成芯片損壞。但由于時間不