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步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。
步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速一般是改變輸入步進(jìn)電機(jī)的脈沖的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)每給一個(gè)脈沖就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，這樣就可以通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)脈沖到下一個(gè)脈沖的時(shí)間間隔來(lái)改變脈沖的頻率，延時(shí)的長(zhǎng)短來(lái)具體控制步進(jìn)角來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速，本文主要介紹基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制設(shè)計(jì)詳解，文章最后附上程序。
基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制設(shè)計(jì)詳解
本次設(shè)計(jì)以CPU選用89C5l作為步進(jìn)電機(jī)的控制芯片．89C51的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并可以在編程器上實(shí)現(xiàn)閃爍式的電擦寫達(dá)幾萬(wàn)次以上．使用方便等優(yōu)點(diǎn)，而且完全兼容MCS5l系列單片機(jī)的所有功能。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—FAlsh ProgrAmmABle And ErAsABle ReAd Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。
顯示電路的用8279芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)，8279芯片分別接兩排顯示器，每排為4位顯示，分別用來(lái)顯示步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速。
8279與CPU的連接框圖如4-11所示：
8279芯片的具體介紹如下；
1） DB0～DB7：雙向數(shù)據(jù)總線。在CPU于827數(shù) 據(jù)與命令的傳送。
2） CLK：8279的系統(tǒng)時(shí)鐘，100KHZ為最佳選擇。
3） RESET：復(fù)位輸入線，高電平有效。當(dāng) RESET 輸入端出現(xiàn)高電平時(shí)，8279被初始復(fù)位。
4） /CS：片選信號(hào)。低電平使能，使能時(shí)可將命令寫入8279或讀取8279的數(shù)據(jù)。
5） A0：用于區(qū)分信息的特性。當(dāng)A0=1時(shí)，CPU向8279寫入命令或讀取8279的狀態(tài)；當(dāng)A0為0時(shí)，讀寫一數(shù)據(jù)。
6） /RD：讀取控制線。/RD=0，8279會(huì)送數(shù)據(jù)至外部總線。
7） /WR：寫入控制線。/WR=0，8279會(huì)從外部總線捕捉數(shù)據(jù)。
8） IRQ：中斷請(qǐng)求輸出線，高電平有效。當(dāng)FIFO RAM 緩沖器中存有鍵盤上閉合鍵的鍵碼時(shí)，IRQ線升高，向CPU請(qǐng)求中斷，當(dāng)CPU將緩沖器中的輸入鍵數(shù)的數(shù)據(jù)全部讀取時(shí)，中斷請(qǐng)求線下降為低電平。
9） L0～SL3：掃描輸出線，用于對(duì)鍵盤顯示器掃 描。可以是編碼模式（16對(duì)1）或譯碼模式（4對(duì)1）。
10） ～RL7：反饋輸入線，由內(nèi)部拉高電阻拉成高電平，也可由鍵盤上按鍵拉成低電平。
11） FT、CNTL/STB ：控制鍵輸入線，由內(nèi)部拉高電 阻拉成高電平，也可由外部控制按鍵拉成低電平。
12） TB0～3、OUTA0～3：顯示段數(shù)據(jù)輸出線，可分別作為兩個(gè)半字節(jié)輸出，也可作為8位段數(shù)據(jù)輸出口，此時(shí)OUTB0為最低位， OUTA3位最高位。
13） 消隱輸出線，低電平有效。當(dāng)顯示器切換時(shí)或使用消隱命令時(shí)，將顯示消隱。
8279的初始化程序如下：
INIT:MOV DPTR，#7FFFH ；置8279命令/狀態(tài)口地址
MOV A，#0D1H ；置清顯示命令字
MOVX @DPTR，A ；送清顯示命令
WEIT:MOVX A，@DPTR ；讀狀態(tài)
JB ACC.7，WEIT ；等待清顯示RAM結(jié)束
MOV A，#34H ；置分頻系數(shù)，晶振12MHz
MOVX @DPTR，A ；送分頻系數(shù)
MOV A，#00H ；置鍵盤/顯示命令
MOVX @DPTR，A ；送鍵盤/顯示命令
MOV IE，#84H ；允許8279中斷
RET
顯示子程序如下：
DIS:MOV DPTR，#7FFFH ；置8279命令/狀態(tài)口地址
MOV R0，#30H ；字段碼首地址
MOV R7，#08H ；8位顯示
MOV A，#90H ；置顯示命令字
MOVX @DPTR，A ；送顯示命令
MOV DPTR，#7FFEH ；置數(shù)據(jù)口地址
LP:MOV A，@R0 ；取顯示數(shù)據(jù)
ADD A，#6 ；加偏移量
MOVC A，@A＋PC ；查表，取得數(shù)據(jù)的段碼
MOVX @DPTR，A ；送段碼顯示
INC R0 ；調(diào)整數(shù)據(jù)指針
DJNZ R7，LP ；
RET
SEG:DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH
?。蛔址?、1、2、3、4、5段碼
DB 7DH，07H，7EH，6FH，77H，7CH
??；字符6、7、8、9、A、B段碼
DB 39H，5EH，79H，71H，73H，3EH
?。蛔址鸆、d、E、F、P、U段碼
DB 76H，38H，40H，6EH，F(xiàn)FH，00H
?。蛔址鸋、L、-、Y、“空”段碼
鍵盤中斷子程序如下：
KEY:PUSH PSW
PUSH DPL
PUSH DPH
PUSH ACC
PUSH B
SETB PSW.3
MOV DPTR，#7FFFH ；置狀態(tài)口地址
MOVX A，@DPTR ；讀FIFO狀態(tài)
ANL A，#0FH ；
JZ PKYR ；
MOV A，#40H ；置讀FIFO命令
MOVX @DPTR，A ；送讀FIFO命令
MOV DPTR，#7FFEH ；置數(shù)據(jù)口地址
MOVX A，@DPTR ；讀數(shù)據(jù)
LJMP KEY1 ；轉(zhuǎn)鍵值處理程序
PKYR： POP B
POP ACC
POP DPH
POP DPL
POP PSW
RETI ；
KEY1： … … ；鍵值處理程序
鍵盤程序清單：
KEY1： ACALL KS1 ； 有無(wú)鍵按下子程序
JNZ LK1 ；有鍵按下，轉(zhuǎn)去抖延時(shí)
AJMP KEY1 ；無(wú)鍵按下，繼續(xù)掃描
LK1： ACALL DELA12 ；12ms延時(shí)程序調(diào)用
ACALL KS1 ；判斷鍵是否真正按下
JNZ LK2 ；有鍵按下，轉(zhuǎn)逐列掃描
AJMP KEY1 ；無(wú)鍵按下，繼續(xù)掃描
LK2： MOV R2，#0FEH ；設(shè)置首列掃描字
MOV R4，#00H ；保存首列號(hào)
LK4： MOV DPTR，#7F01H；列掃描字送至PA口
MOV A，R2
MOVX @DPTR，A
INC DPTR ；指向PC口
INC DPTR
MOVX A，@DPTR ；讀入行狀態(tài)
JB ACC.0，LONE ；第0行無(wú)鍵按下，轉(zhuǎn)LONE
MOV A，#00H ；有鍵按下，設(shè)置行首鍵號(hào)
AJMP LKP ；轉(zhuǎn)求鍵號(hào)
LONE： JB ACC.1，LTWO ；第1行無(wú)鍵按下，轉(zhuǎn)LTWO
MOV A，#08H ；有鍵按下，設(shè)置行首鍵號(hào)
AJMP LKP ；轉(zhuǎn)求鍵號(hào)
LTWO： JB ACC.2，LTHR ；第2行無(wú)鍵按下，轉(zhuǎn)LTHR
MOV A，#10H ；有鍵按下，設(shè)置行首鍵？
AJMP LKP ；轉(zhuǎn)求鍵號(hào)
LTHR： JB ACC.3，NEXT ；第3行無(wú)鍵按下，查下一列
MOV A，#18H ；有鍵按下，設(shè)置行首鍵
LKP： ADD A，R4 ；求鍵號(hào)，鍵號(hào)=行首鍵號(hào)+列號(hào)
PUSH ACC ；保護(hù)鍵號(hào)
LK3： ACALL KS1 ；等待鍵釋放
JNZ LK3 ；鍵未釋放，繼續(xù)等待
POP ACC ；鍵釋放，鍵號(hào)送A
AJMP OVER ；鍵掃描結(jié)束
NEXT： INC R4 ；列號(hào)加1，指向下一列
MOV A，R2 ；判斷8列掃描完否
JNB ACC.7，KND ；8列掃描完，繼續(xù)
RL A ；掃描字左移一位
MOV R2，A ；送掃描字
AJMP LK4 ；轉(zhuǎn)下一列掃描
KND： AJMP KEY1
OVER： RET ；鍵掃描結(jié)束
KS1： MOV DPTR，#7F01H ；指向PA口
MOV A，#00H ；設(shè)置掃描字
MOVX @DPTR，A ；掃描字送PA口
INC DPTR ；指向PC口
INC DPTR
MOVX A，@DPTR ；讀入PC口狀態(tài)
CPL ；以高電平表示有鍵按下
ANL A，#0FH ；屏蔽高4位
RET
初始化程序如下：
INIT:MOV DPTR，#7FFFH ；置8279命令/狀態(tài)口地址
MOV A，#0D1H ；置清顯示命令字
MOVX @DPTR，A ；送清顯示命令
WEIT:MOVX A，@DPTR ；讀狀態(tài)
JB ACC.7，WEIT ；等待清顯示RAM結(jié)束
MOV A，#34H ；置分頻系數(shù)，晶振12MHz
MOVX @DPTR，A ；送分頻系數(shù)
MOV A，#00H ；置鍵盤/顯示命令
MOVX @DPTR，A ；送鍵盤/顯示命令
MOV IE，#84H ；允許8279中斷
RET
顯示子程序如下：
DIS:MOV DPTR，#7FFFH ；置8279命令/狀態(tài)口地址
MOV R0，#30H ；字段碼首地址
MOV R7，#08H ；8位顯示
MOV A，#90H ；置顯示命令字
MOVX @DPTR，A ；送顯示命令
MOV DPTR，#7FFEH ；置數(shù)據(jù)口地址
LP:MOV A，@R0 ；取顯示數(shù)據(jù)
ADD A，#6 ；加偏移量
MOVC A，@A＋PC ；查表，取得數(shù)據(jù)的段碼
MOVX @DPTR，A ；送段碼顯示
INC R0 ；調(diào)整數(shù)據(jù)指針
DJNZ R7，LP ；
RET
鍵盤中斷子程序如下：
KEY:PUSH PSW
PUSH DPL
PUSH DPH
PUSH ACC
PUSH B
SETB PSW.3
MOV DPTR，#7FFFH ；置狀態(tài)口地址
MOVX A，@DPTR ；讀FIFO狀態(tài)
ANL A，#0FH ；
JZ PKYR ；
MOV A，#40H ；置讀FIFO命令
MOVX @DPTR，A ；送讀FIFO命令
MOV DPTR，#7FFEH ；置數(shù)據(jù)口地址
MOVX A，@DPTR ；讀數(shù)據(jù)
LJMP KEY1 ；轉(zhuǎn)鍵值處理程序
PKYR： POP B
POP ACC
POP DPH
POP DPL
POP PSW
RETI ；
驅(qū)動(dòng)電路子程序的設(shè)計(jì)
PUSH:MOV R3 ， # NUM
PUSH A
PUSH PSW
LOOP： SETB P1.0
ACALL DELAY1
CLR P1.0
ACALL DELAY2
DJNZ R3，LOOP
POP PSW
POP A
RET
延時(shí)子程序的設(shè)計(jì)
MOV R2，#18H
LCALL 7FEBH
RET
ORG 7FEBH ;通用延時(shí)子程序
?。?7EBH & 0FEBH & 。。。）
L7FEB： PUSH 02H ;R2（復(fù)位后R2即為02H）存放時(shí)間常數(shù)，進(jìn)棧保護(hù)
L7FED： PUSH 02H ; R2進(jìn)棧保護(hù)
L7FEF： PUSH 02H ; 進(jìn)棧
L7FF1： DJNZ R2，$ ;R2不為零等待
POP 02H ;出棧
DJNZ R2，L7FEF ; R2不為零轉(zhuǎn)
POP 02H ; 出棧
DJNZ R2，L7FED ; R2不為零轉(zhuǎn)
POP 02H ; 出棧
DJNZ R2，L7FEB ; R2不為零轉(zhuǎn)
RET ;子程序返回
END
圖6-4-1 主程序流程圖
主程序如下：
CON： MOV R3， # N
MOV TMOD ， # 10H
MOV TL1 ， # LOW
MOV TH1 ， # H IGH
JNB FLAG ，LEFT
MOV R0 ， RM
AJMP TIME - S
LEFT： MOV R0 ， LM
TIME： SETB EA
SETB ET1
SETB TR1
步進(jìn)電機(jī)控制程序p3.2正轉(zhuǎn)，p3.3反轉(zhuǎn)，p3.4停止 步進(jìn)電機(jī)接p1.0p1.1p1.2p1.3
org 00h
stop： orl p1，#0ffh ; 步進(jìn)電機(jī)停止
loop:jnB p3.2，for2 ; 如果p3.2按下正轉(zhuǎn)
jnB p3.3，rev2 ; 如果p3.3按下反轉(zhuǎn)
jnB p3.4，stop1 ; 如果p3.4按下停止
jmp loop ;反復(fù)監(jiān)測(cè)鍵盤
for： mov r0，#00h ;正轉(zhuǎn)到tAB取碼指針初值
for1:mov A，r0 ;取碼
mov dptr，#tABle ;
movC A，@A+dptr
jz for ;是否到了結(jié)束碼00h
Cpl A ;把ACC反向
mov p1，A ;輸出到p1開(kāi)始正轉(zhuǎn)
jnB p3.4，stop1 ; 如果p3.4按下停止
jnB p3.3，rev2 ; 如果p3.3按下反轉(zhuǎn)
CAll delAy ;轉(zhuǎn)動(dòng)的速度
inC r0 ;取下一個(gè)碼
jmp for1 ;繼續(xù)正轉(zhuǎn)
rev:mov r0，#05h ;反轉(zhuǎn)到tAB取碼指針初值
rev1:mov A，r0
mov dptr，#tABle ;取碼
movC A，@A+tABle
jz rev ;是否到了結(jié)束碼00h
Cpl A ;把ACC反向
mov p1，A ;輸出到p1開(kāi)始反轉(zhuǎn)
jnB p3.4，stop1 ; 如果p3.4按下停止
jnB p3.3，rev2 ; 如果p3.3按下反轉(zhuǎn)
CAll delAy ;轉(zhuǎn)動(dòng)的速度
inC r0 ;取下一個(gè)碼
jmp rev1 ;繼續(xù)反轉(zhuǎn)
stop1:CAll delAy ; 按p3.4的消除抖動(dòng)
jnB p3.4，$ ; p3.4放開(kāi)否？
CAll delAy ;放開(kāi)消除抖動(dòng)
jmp stop
for2:CAll delAy ; 按p3.2的消除抖動(dòng)
jnB p3.2，$ ; p3.2放開(kāi)否？
CAll delAy ;放開(kāi)消除抖動(dòng)
jmp for
rev2:CAll delAy ; 按p3.3的消除抖動(dòng)
jnB p3.3，$ ; p3.3放開(kāi)否？
CAll delAy ;放開(kāi)消除抖動(dòng)
jmp rev
delAy:mov r1，#40 ;步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速20ms
d1:mov r2，#248
djnz r2，$
djnz r1，d1
ret
tABle：
dB 03h，09h，0Ch，06h ;正轉(zhuǎn)表
dB 00 ;正轉(zhuǎn)結(jié)束
dB 03h，06h，0Ch，09h ;反轉(zhuǎn)
dB 00 ;反轉(zhuǎn)結(jié)束
end
步進(jìn)電機(jī)正反快慢程序
org 00h
x1:mov r3，#48 ;一圈48步
stArt:mov r0，#00h ;正轉(zhuǎn)取碼初值
stArt1：
mov p1，#0ffh ;先停止
mov A，r0
mov dptr，#tABle
movC A，@A+dptr
jz stArt ;是否到了結(jié)束碼00？
Cpl A
mov p1，A ;輸出運(yùn)轉(zhuǎn)
CAll delAy ;調(diào)用慢速的延時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)
inC r0 ;取碼指針加1取下一個(gè)碼
djnz r3，stArt1 ;是否走了48步？
mov r3，#48 ;是則重新設(shè)定48步
stArt2：
mov p1，#0ffh
mov r0，#05 ;逆轉(zhuǎn)的取碼初值
stArt3:mov A，r0
mov dptr，#tABle
movC A，@A+dptr
jz stArt2
Cpl A
mov p1，A
CAll delAy2
inC r0
djnz r3，stArt3
jmp x1 ; 重復(fù)開(kāi)始
DELAY： ; 延時(shí)程序 （慢速）
MOV R7，#255
D1:MOV R6，#50
D2： DJNZ R6，D2
DJNZ R7，D1
RET
DELAY2： ; 延時(shí)程序 （快速）
MOV R5，#255
D3:MOV R2，#25
D4： DJNZ R2，D4
DJNZ R5，D3
RET
tABle：
dB 03h，09h，0Ch，06h ;正轉(zhuǎn)表
dB 00
dB 06h，0Ch，09h，03h ;反轉(zhuǎn)表
dB 00
end
中斷服務(wù)程序如下：
INTTO： PUSH A
PUSH PSW
MOV A ， @R0
MOV P1 ，A
INC R0
MOV A ， # 00H
XRL A ， @R0
JNZ NEXT
MOV A ， R0
CLR C
SUBB A ， # 03H
MOV R0 ， A
NEXT： DJNZ R3 ， RETU
CLR ET1
CLR EA
RETU： POP PSW
POP A
RETI
利用軟件形成脈沖序列的程序清單：
PULSE_S： MOV R7，#NUM ；設(shè)定脈沖個(gè)數(shù)
PUSH A ；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)
PUSH PSW
LOOP： SETB P1.0 ；輸出高電平
ACALL DELAY1 ；延時(shí)
CLR P1.0 ；輸出低電平
ACALL DELAY2 ；延時(shí)
DJNZ R7，LOOP ；R7≠0，繼續(xù)輸出脈沖
POP PSW ；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)
POP A
RET
定時(shí)中斷子程序
TIME0： CLR EA ；關(guān)中斷
INC 30H
MOV A，30H
XRL A，#50H ；判斷是否到8秒
JZ S_8 ；8秒定時(shí)到，轉(zhuǎn)至S_8
AJMP RECOUN ；未到8秒，繼續(xù)計(jì)時(shí)
S_8： SETB P3.2 ；觸發(fā)外部中斷0
NOP
CLR P3.2
NOP
RECOUN： MOV TH0，#3CH
MOV TL0，#0B0H ；設(shè)定定時(shí)器初值
SETB EA ；開(kāi)中斷
RETI ；中斷返回
中斷子程序
T_CON： PUSH A ；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)
PUSH PSW
MOV R7，#N ；設(shè)定控制步數(shù)
JNB FLAG，LEFT ；判斷旋轉(zhuǎn)方向
RIGHT： MOV R0，RM ；正轉(zhuǎn)模型起始地址
AJMP ROTATE
LEFT： MOV R0，LM
ROTATE： MOV A，@R0 ；取第一拍控制模型
MOV P1，A ；輸出第一拍控制模型
ACALL DELAY1 ；延時(shí)
INC R0
MOV A，@R0 ；取第二拍控制模型
MOV P1，A ；輸出第二拍控制模型
ACALL DELAY1 ；延時(shí)
INC R0
MOV A，@R0 ；取第三拍控制模型
MOV P1，A ；輸出第三拍控制模型
ACALL DELAY1 ；延時(shí)
DJNZ R7，ROTATE ；未走完要求的步數(shù)，繼續(xù)
POP PSW ；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)
POP A
RET ；返回
工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論