本科毕业设计---基于单片机的步进电机的运动控制系统课程.doc

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1、23目录步进电机原理及硬件设计21单片机电路21.1AT89C51单片机的组成结构21.2AT89C51单片机的引脚及功能42步进电机62.1步进电机的工作原理62.2步进电机的驱动73电源114软件程序设计114.1三相六拍环形分配......................................................................114.2主程序的设计12总结19参考文献2123231步进电机原理与硬件设计1单片机电路本系统采用A89C51单片机产生控制信号单片机内部的内存即可满足要求。如需要扩展较多的外部RAM和ROM可加上

2、数据缓冲器。步进电机控制信号通过AT89C51单片机其中一个口进行扩充。为了增加步进电机工作的灵活性，在启动步进电机工作之后，当有键按下，设置产生外部中断，达到灵活控制电机的目的。下面介绍一下AT89C51单片机。1.1AT89C51单片机的组成结构AT89C51单片机内部硬件结构框图如图2所示。它由一个8位中央处理器（CPU）、一个256B片内RAM及4KBFlashROM、21个特殊功能寄存器、4个8为并行I/O口以及中断系统等部分组成，各功能部件通过片内单一总线连成一个整体，集成在一块芯片上。（1）CPUCPU是单片机的核心部分，CPU包括两个基本部分：运算器和

3、控制器。①运算器运算器即算术逻辑单元ALU,是进行算术或逻辑运算的部件。可实现算术运算和逻辑运算。操作的结果一般送回累加器ACC，而其状态信息送至程序状态寄存器PSW。②控制器控制器是用来控制计算机工作的部件。控制器接收来自存储器的指令，使各部件协调工作，完成指令所规定的操作。2323图2AT89C51单片机内部结构示意图（2）内部存储器①内部数据存储器AT89C51芯片内共有256B（地址为00H-FFH）的数据存储器，其中高128B（地址为：80H-FFH）被专用寄存器占用，能作为寄存器供用户使用的只是低128B(地址为：00H-7FH),用于存放可读写的数据，如

4、程序执行过程中的变量。②内部程序存储器AT89C51共有（地址为：0000H-0FFFH）的flash程序存储器，用于存放程序、原始数据或表格常数。（3）定时/计数器AT89C51共有两个16位的定时/计数器都可以设置成计数方式，用于对外部事件进行计数；也可设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现对单片机运行的控制。（4）并行I/O口2323用于进行单片机内外的传输，4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3）。每个8位的口，既可用作输入口，也可用作输出口，每个口即可以8位同步读写，又可对每一位进行单独的操作。标准I/O口的主要功能相当于一个8位锁存器，能存储一

5、个字节的二进制数据，以保持与之相连接的8条口线各自电位的高低状态。1.2AT89C51单片机的引脚及功能AT89C51共有40个引脚，下面介绍一下它们的主要功能。（1）P0口P0口某一位的结构图如图3所示，一个输出锁存器、两个三态缓冲器、一图3P0口的结构示意图个转换开关MUX、一个输出驱动电路（T1和T2）和一个与门及一个非门组成。（2）P1，P2，P3口P1口是唯一的单功能口，位结构图如图4所示，仅能作为通用I/O口使用，P1口是8位准双向口，作通用输入／输出口使用，Pl口有别于P0口，它接有内部上拉电阻。P1口的每以一位可以独立地定义为输人或者输出，因此，P1口

6、既可作为8位并行输入／输出口，又可作为8位输入／输出端。CPU既可以对P1口进行字节操作，又可以进行位操作。当作输入方式时，该位的锁存器必须顶写1。P2口是8位准双向输入／输出接口，当外接程序存储据时，P2口给出地址的高8位，此时不能用作通用，I／O口。当外按数据存储器时，若RAM小于256KB，用R0、R1作间址寄存器，只需要P0口送出地址低8位，P2口可以用2323图4P1口的位结构图作通用I／O；若RAM大于256KB，必须用16位寄存器DPTR作间址寄存器．则P2口只能在一定限度内作一股I／O口使用。P3口是多功能口，同P0口一样，当做输入口时，必须先向锁存器

7、写“1”，使场效应管T截止。（3）主电源引脚GND和VccGND(20)：接地；Vcc(40)：正常操作时接十5V电源（4）外接晶体引脚XTAL1和XTAL2当外接晶体振荡器时，XTAL1和XTAL2分别接在外接晶体两端，当采用外部时钟方式时，XTAL1接地，XTAL2接外来振荡信号。（5）控制引脚RST/Vpp(9)：当振荡器正常运行时，在此引脚上出现二个机器周期以上的高电平使单片机复位。Vcc掉电期间，此引脚可接备用电源，以保持内部RAM的数据。当Vcc下降掉到低于规定的水平，而VPD在其规定的电压范围内，VPD就向内部RAM提供备用电源。ALE