基于单片机步进电机的控制系统

目录

摘要 „„„„„„„„„„„„„„„„„„4 Abstract „„„„„„„„„„„„„„„„„„4

第一章 绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 1.1课题的来源和意义„„„„„„„„„„„„„5 1.2课题研究的内容„„„„„„„„„„„„„„„6

1.3国内外研究概况及发展趋势„„„„„„„„„„7

第二章 单片机的的步进电机控制器系统设计方案选择„„8 2.1总体方案选择„„„„„„„„„„„„„„„„8

2.2 各部分电路方案选择„„„„„„„„„„„„„ 8 第三章 硬件电路设计„„„„„„„„„„„„„ 9 3.1 c51单片机简介„„„„„„„„„„„„„ 10 3.2 驱动电路设计„„„„„„„„„„„„„10 3.3时钟电路设计„„„„„„„„„„„„„ 11 3.4复位与控制电路设计„„„„„„„„„„„„„ 11 3.5显示电路设计„„„„„„„„„„„„„ 12

3.6步进电机工作原理„„„„„„„„„„„„„ 12 3.7单片机对步进电机的控制原理„„„„„„„„14 第四章 系统软件设计„„„„„„„„„„„„„14 4.1方案论证„„„„„„„„„„„„„ 14 4.2主程序设计„„„„„„„„„„„„„15

4.3定时中断设计„„„„„„„„„„„„„16

第五章 仿真与调试„„„„„„„„„„„„„17 5.1Proteus软件介绍„„„„„„„„„„„„„ 17 5.2开发软件Keil介绍„„„„„„„„„„„„„ 18 5.3仿真结果„„„„„„„„„„„„„ 18 附录„„„„„„„„„„„„„ 19 参考文献„„„„„„„„„„„„„19

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摘要

能够实现步进电机控制的方式有多种,可以采用前期的模拟电路、 数字电路或模拟与数字电路相结合的方式。近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断深入,同时带动传统控制检测日新月异更新。本文介绍一种用ATC51作为核心部件进行逻辑控制及信号产生的单片机技术和汇编语言编程设计的步进电机控制系统，步进电机背景与现状、硬件设计、软件设计及其仿真都做了详细的介绍，使我们不仅对步进电机的原理有了深入的了解，也对单片机的设计研发过程有了更加深刻的体会。

本控制系统采用单片机控制，通过人为按动开关实现步进电机的开关，复位。该系统还增加了步进电机的加速及减速功能。具有灵活方便、适用范围广的特点，基本能够满足实践需求。

Abstract

Stepper motor control can be achieved in different ways, can be used early analog circuits, digital circuits or a combination of analog and digital circuit means. With the rapid development of science and technology in recent years, the application of SCM is a growing, while traditional control test drive rapid updates. This paper describes a core component of the ATC51, as the signal generated by logic control and microcontroller technology and assembly language programming designed stepper motor control system, stepping motor background and present, hardware design, software design and simulation have made a detailed introduction, so we not only have a stepper motor-depth understanding of the principles, but also the design of microcontroller development process have a more profound experience.

The control system uses SCM control, pressing the switch through the realization of human stepper motor switch, reset. The system also increased the stepper motor acceleration and deceleration. Has the flexibility for a wide range of features, the basic practice to meet the demand.

Keywords: stepper motor microcontroller

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第一章 绪论

1.1课题的来源和意义

步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的控制电机，其位移速度与脉冲频率成正比，位移量与脉冲数成正比。步进电机在结构上也是由定子和转子组成，可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场，该矢量场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁极磁场方向与定子的磁场方向一着该磁场旋转一个角度。因此，控制电机转子旋转 实际上就是以一定的规律控制定子绕组的电流来产生旋转的磁场。

在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，同时步进电机只有周期性的误差而无累积误差，精度高，步进电动机可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速、快速起停、正反转控制等，这是步进电动机最突出的优点[1]。

正是由于步进电机具有突出的优点，所以成了机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用[2]。比如在数控系统中就得到广泛的应用。目前世界各国都在大力发展数控技术，我国的数控系统也取得了很大的发展，我国已经能够自行研制开发适合我国数控机床发展需要的各种档次的数控系统。虽然与发达国家相比，我们我国的数控技术方面整体发展水平还比较低，但已经在我国占有非常重要的地位，并起了很大的作用。除了在数控系统中得到广泛的应用，近年来由于微型计算机方面的快速发展，使步进电机的控制发生了性变革。优点明显的步进电机被广泛应用在电子计算机的许多外围设备中，例如打印机，纸带输送机构，卡片阅读机，主动轮驱动机构和存储器存取机构等，步进电机也在军用仪器，通信和雷达设备，摄影系统，光电组合装置，阀门控制，数控机床，电子钟，医疗设备及自动绘图仪，数字控制系统，工具机控制，程序控制系统以及许多航天工业的系统中得到应用[3]。因而，对于步进电机控制的研究也就显得尤为重要了。

为了得到良好的控制性能，对步进电机的控制的研究就一直没有停止过，许多重大的技术得以实现。上世纪80年代以后，由于微型计算机以多功能的姿态出现，步进电动机的控制方式变得更加灵活多样。原来的步进电机控制系统采用分立元件的控制回路，或者集成电路，不仅调试安装复杂，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改变控制方案就一定要重新设计电路，不利于系统的改进升级。基于微型单片机的控制系统则通过软件来控制步进电机，能够更好地发挥步

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进电机的潜力。因此，用微型单片机控制步进电机己经成为了一种必然的趋势，也符合数字化的时代发展要求。还比如为了适应一些领域中高精度定位和运行平稳性的要求，出现的步进电机细分驱动技术，就包括振荡器、环行分配器控制的细分驱动、基于单片机斩波恒流驱动、基于单片机的直流电压驱动三种常见驱动方式，除上述三种步进电机的驱动方案之外，目前报道的驱动方案还有根据汇编语言或C语言进行软件开发，通过串行或并行通行的方式实现ｐｃ机与步进电机 控制器之间的数据通信，最终实现由PC机直接控制步进电机的方法。

1.2课题研究的内容

本论文的设计思路是：实现系统硬件结构简单，成本低；功能较为齐全；适应性强；电机各种运行状态指示一目了然，操作方便；系统抗干扰能力强，可靠性高等要求。一般步进电机控制器都用硬件实现，虽然电路可以做到了高集成度，可价格较贵，功能相对较单一，并且设计要求有所改变，就得改变整个硬件电路，比较麻烦。而采用单片机的软件和硬件结合进行控制，运用其强大的可编程和运算功能，充分利用单片机的各种资源，能灵活的对步进电机进行控制，实现其不同模式、步数、正反转、转速等控制，如果需改变控制要求，一般只需改变软件就能适应新的环境，并且在本设计中利用动态扫描技术，把显示电路和键盘电路有机的结合起来，能做到一定的人机交换，而且为了抗干扰，提高可靠性，具有一定的应用价值。

此种控制电路设计简单，功能强大，可实现一般步进电机的细分任务。这个系统由三部分组成：脉冲信号产生电路、脉冲信号分配电路、功率放大驱动电路。

系统组成如图1.1所示。

脉冲控制器环形分配器功率放大驱动电路步进电机

图1.1 基于电子电路控制系统

此种方案即可为开环控制，也可闭环控制。开环时，其平稳性好，成本低，设计简单，但未能实现高精度细分。采用闭环控制，即能实现高精度细分，实现无级调速。闭环控制是不断直接或间接地检测转子的位置和速度，然后通过反馈

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和适当的处理，自动给出脉冲链，使步进电机每一步响应控制信号的命令，从而只要控制策略正确电机不可能轻易失步[4]。

1.3国内外研究状况及发展趋势

步进电机的原始模型起源于1830年至1860年，1870年前后开始以控制为目的的尝试，应用于氩弧灯的电极输送机构中，这被认为最早的步进电机。

1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，对于数字化的控制变得更为容易。到20世纪60年代后期，在步进电机本体方面随着永磁材料的发展，各种实用性步进电机应运而生。步进电机往后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。

我国步进电机的研究及制造起始于本世界50年代后期，从50年代后期到60年代后期，主要是高等院校和科研机构为研究一些装置而使用或开发少量产品。我国在文化大中开始大量生产和应用步进电机，例如江苏、浙江、北京、南京、四川等各地都有投入生产，而且都在各行业使用，其中的驱动电路所有半导体器件都是完全国产化的，当时是全分立元器件构成的逻辑运算电路，还有电容耦合输入的计数器，触发器，环形分配器。中等耐压的大功率半导体器件也完全国产化。70年代初期，步进电机的生产和研究都有所突破，除反映在驱动器设计方面的长足进步以外，对反应式步进电机本体的设计研究发展到一个较高的水平。70年代中期至80年代中期为成品发展阶段，新品种高性能电动机不断被开发。至80年代中期以来，由于步进电机精确模型做了大量研究工作，各种混合式步进电机及驱动器作为产品广泛利用。

国外在大功率的工业设备驱动上，目前基本不使用大扭矩步进电动机，因为从驱动电路的成本，效率，噪音，加速度，绝对速度，系统惯量与最大扭矩比来比较，比较不划算，还是用直流电动机，加电动机编码器整体技术和经济指标高。一些少数高级的应用，就用空心转杯电机，交流电机。国外在小功率的场合，还使用步进电机，例如一些工业器材，工业生产装备，打印机，复印件，速印机，银行自动柜员机。国内过去是用大力矩步进电动机实现机床数控，有实力的公司现在也采用交流电动机驱动数控机床，在驱动设备的主要差距，是国外对交流电动机的控制理论与工程分析和应用能力强，先进的控制理论作为软件，写在控制器内部。

目前,生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。这就给户在产品选型、使用中造成许多麻烦。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。

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第二章 单片机的的步进电机控制器系统设计方案选择

2.1总体方案选择

采用单片机来控制步进电机，实现了软件与硬件相结合的控制方法。用软件代替环形分配器，达到了对步进电机的最佳控制。系统中采用单片机接口线直接去控制步进电机各相驱动线路。由于单片机的强大功能，还可设计大量的外围电路，键盘作为一个外部中断源，设置了步进电机正转、反转、档次、停止等功能，采用中断和查询相结合的方法来调用中断服务程序，完成对步进电机的最佳控制，显示器及时显示正转、反转速度等状态。环形分配器其功能由单片机系统实现，采用软件编程的办法实现脉冲的分配。

本方案有以下优点：(1)单片机软件编程可以使复杂的控制过程实现自动控制和精确控制，避免了失步、振荡等对控制精度的影响；(2)用软件代替环形分配器，通过对单片机的设定，用同一种电路实现了多相步进电机的控制和驱动，大大提高了接口电路的灵活性和通用性；(3)单片机的强大功能使显示电路、键盘电路、复位电路等外围电路有机的组合，大大提高系统的交互性[5]。

基于以上优点，本次设计采用基于单片机的控制方案。

2.2各部分电路方案选择

1）驱动部分

为改善恒流驱动方式的低频特性，设计一个低速时低电压驱动，高速时高电压驱动的电路，使其成为一个由脉冲频率控制的可变输出电压的开关稳压驱动电源。在低速运行时，电子控制器调节功率开关管的导通角，使线路输出的平均电压较低，电动机不会像在恒流斩波驱动下那样在低速容易出现过冲或共振现象，从而避免产生明显的振荡。当运行速度逐渐变快时，平均电压渐渐提高以提供给绕组足够的电流。调频调压线路性能优于恒电压和恒电流线路，但实际运行中需要针对不同参数的电机，相应调整其输出电压与输入频率的特性。

2）控制部分

在一般的步进电机工作中，其电源均采用单极性直流电，通过对步进电机的各相绕组按恰当的时序方式通电，就可使其执行步进转动。当某一相绕组通电时相应的两个磁极就分别形成N-S极产生磁场，并与转子形成磁路。在磁场的作用

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下，转子将转动一定的角度，使转子齿与定子齿对其，从而使步进电机向前“走”一步。转子的角位移大小及转速分别与输入的电脉冲数及频率成正比，并在时间上与输入的脉冲同步。只要能正确控制输入的电脉冲数、频率以及电机各相绕组通电的相序，即可得到所需要的转角、转速及转向，通过单片机很容易实现对步进电机的数字控制。

本设计采用ATC51单片机实现对两相步进电机的转速控制。由单片机产生的脉冲信号经过脉冲分配器后分解出对应的四相脉冲，分解出的四相脉冲经驱动电路功率放大后驱动步进电机的转动。

步进电机的速度控制是通过单片机发出的步进脉冲频率来实现，对于软脉冲分配方式，可以采用调整两个控制字之间的时间间隔来实现调速，对于硬脉冲分配方式，可以控制步进脉冲的频率来实现调速。控制步进电机的速度的方法可有两种：

1. 软件延时法：改变延时的时间长度就可以改变输出脉冲的频率，但这种方法CPU长时间等待，占用大量的机时，因此没有实践价值。

2. 定时器中断法：在中断服务子程序中进行脉冲输出操作，调整定时器的定时常数就可以实现调速，这种方法占有的CPU时间较少，在各种单片机中都能实现，是一种比较实用理想的调速方法。

定时器法利用定时器进行工作，为了产生步进脉冲，要根据给定的脉冲频率和单片机的机器周期来计算定时常数，这个定时器决定了定时时间，当定时时间到而使定时器产生溢出时发生中断，在中断子程序中进行改变P1.0的电平状态的操作，这样就可以得到一个给定频率的方波输出，改变定时常数，就可以改变方波的频率，从而实现调速。

第三章 硬件电路设计

总硬件电路图如图所示：

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U2347813141718111D0D1D2D3D4D5D6D7OELE74LS373+5VQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7256912151619C122pF+5VC222pFU119XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD393837363534333221222324252627281011121314151617X11811.0592MHz9RSTXTAL2RSTC320uF1kU312345671B2B3B4B5B6B7BCOM1C2C3C4C5C6C7C916151413121110R1293031PSENALEEAk0k1k212345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7ATC51+88.8ULN2003Ak3k4k5k6k7k8k9Enter开始/停止减速加速正转/反转 总硬件图

3.1 c51单片机简介

Atmel公司生产的C51单片机是一种低功耗/低电压‘高性能的8位单片机，它采用CMOS和高密度非易失性存储技术，而且其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容；片内的Flash ROM允许在系统内改编程序或用常规的非易失性编程器来编程，内部除CPU外，还包括256字节RAM，4个8位并行I/O口，5个中断源，2个中断优先级，2个16位可编程定时计数器，C51单片机是一种功能强、灵活性高且价格合理的单片机，完全满足本系统设计需要。

3.2驱动电路设计 如图1所示，通过c51单片机的p2.3～p2.6输出脉冲到ULN2003A的1B～4B，经信号放大由1C～4C输出到步进电机。 9RSTP0.6/AD6P0.7/AD73221222324252627281011121314151617P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDU312345671B2B3B4B5B6B7BCOM1C2C3C4C5C6C7C916151413121110293031PSENALEEA+88.812345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7ATC51ULN2003A开始/停止 图1 9

3.3时钟电路设计

8051单片机的时钟信号通常用两种电路形式电路得到：内部震荡方式和外部中断方式。在引脚XTAL1和XTAL2外部接晶振电路器（简称晶振）或陶瓷晶振器，就构成了内部晶振方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。内部振荡方式的外部电路如图5示。其电容值一般在5~30pf,晶振频率的典型值为12MHz,采用6MHz的情况也比较多。内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定，实用电路实用较多。

3.4复位及控制电路设计

复位电路：使用了式键盘，单片机的P1口键盘的接口。该设计要求只需4个键对步进电机的状态进行控制，但考虑到对控制功能的扩展，使用了11路式键盘，进行步数的输入与确定。复位电路采用手动复位，所谓手动复位，是指通过接通一按钮开关，使单片机进入复位状态，晶振电路用30PF的电容和一12M晶体振荡器组成为整个电路提供时钟频率。如图2所示。

C122pF+5VC222pFU119XTAL1X11811.0592MHz9RSTXTAL2RSTC320uF1kR1293031PSENALEEAk0k1k212345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7ATC51k3k4k5k6k7k8k9Enter图2

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3.5显示电路设计

在该步进电机的控制其中，电机可以正转，反转，加速，减速。这里设计

了显示电机转速的五个等级的显示器。主要应用了51的p0口。0表示停转，1～4转速依次递增。如图3所示。

U234D0Q027D1Q158D2Q2613D3Q3914D4Q41217D5Q51518D6Q616D7Q719111OELE74LS373+5V图3

3.6步进电机工作原理

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图4 电机内部结构

（一）结构：如图4所示，步进电机分为转子和定子两部分：

1. 定子：由硅钢片叠成的，定子上有6大磁极，每2个相对的磁极（Ｎ，S）组成一对，共有3对。定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。 0、1/3π、2/3π,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以π表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3π，C与齿3向右错开2/3π，A'与齿5相对齐，（A'就是A，齿5就是齿1）。

2. 转子：由软磁材料制成，其外表面也均匀地分布着小齿,与定子上的小齿相同，并且小齿的大小相同，间距相同。

（二）原理：如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同）。 如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3π，此时齿3与C偏移为1/3π，齿4与A偏移（π-1/3π）=2/3π。 如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3π，此时齿4与A偏移为1/3π对齐。 如A相通电，B，C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3π 这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A，B，C，A……通电，电机就每步（每脉冲）1/3π,向右旋转。如按A，C，B，A……通电，电机就反转。 由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。 不过，出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BC－C-CA-A这种导电状态，这样将原来每步1/3π改变为1/6π。甚至于通过二相电流不同的组合，使其1/3π变为1/12π，1/24π，这就是电机细分驱动的基本理论依据。 不难推出：电机定子上有m相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是旋转的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多。

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3.7单片机对步进电机的控制原理

与传统步进控制器相比较有以下优点：

1. 用微型机代替了步进控制器把并行二进制码转换成串行脉冲序列，并实现方向控制。

2. 只要负载是在步进电机允许的范围之内，每个脉冲将使电机转动一个固定的步距角度。

3. 根据步距角的大小及实际走的步数，只要知道初始位置，便可知道步进电机的最终位置。

第四章系统软件设计

4.1方案论证

（一） 需求分析，程序需要实现的功能：

1. 步进电机可以通电转动且数码管显示当前档位； 2. 按加速、减速键可以实现电机加速和减速； 3. 按开始/停止键可以实现电机的停与开始； 4. 按正转/反转键可以实现电机的正反转；

5. 按ENTER键程序等待输入电机旋转步数且数码管显示一横杠； 6. 在按下 ENTER键后按k0~k9键输入电机旋转步数且数码管显示所按数字；

7. 当键入的旋转步数不为0的情况下按下ENTER键电机旋转键入的步数之后进入停止状态；

（二） 可行性分析

1．在中断程序一中给步进电机脉冲，中断n次后给步进电机一个脉冲，

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n通过按加速、减速键改变，n越大脉冲频率越小，n越小脉冲频率越大，通过这种方式改变步进电机速度；

2．由于数码管静态显示，所以可以每改变一次档位改变一次，无须在主程序死循环中扫描显示；

3．在主程序中对按键循环扫描

4. 子程序包括延时函数，time0的初始化，中断一的动作，和各按键的动作。

4.2 主程序设计

开始 初始化 获取加速键状态 getKey1 获取减速键状态 getKey2 获取转停键状态 getKey3 获取正反键状态 getKey4 获取输入键状态 getKeyEnter

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main() {

P0=0x86; //数码管初始化，显示1 Time0_init();//定时器0初始化 P3=0xff;//设置P3为输入状态 while(1)//死循环 {

P1=0x0f;//设置P1口高四位输出，低四位输入（矩阵键盘扫描用） getKey1();//扫描加速键（是否被按下，是则执行if后动作） getKey2();//扫描减速键（是否被按下，是则执行if后动作） getKey3();//扫描转停键（是否被按下，是则执行if后动作） getKey4();//扫描正反键（是否被按下，是则执行if后动作） getKeyEnter();//扫描enter键（是否被按下，是则执行if后动作） } }

4.3 定时中断设计

（一）定时器初始化程序：

void Time0_init() {

TMOD=0x01;//使用定时器0的方式一 IE=0x82;//定时器0开中断，总中断开中断 TH0=0x4c;//设置计数初始值高八位 TL0=0x00; //设置计数初始值低八位 TR0=1;//定时器开 }

（二）定时器中断程序：

void Time0_int() interrupt 1 using 1 {

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static uchar j=0;//设置标志变量（循环给步进电机A.B.C.D脉冲） TH0=0x4c;//重新载入初始值 TL0=0x00;

if(k==keyvalue2&&k!=0)//检测矩阵键盘输入的步数是否已执行完 {

keyvalue2=0; TR0=0; } else { if(t==0)t=table1[i];//脉冲频率的选择 t--; if(t==0) { k++; if(j==4)j=0;

if(!flag)//flag为正反转的标志位 { P2=run_pos[j++];//正转

}

else {

P2=run_neg[j++];//反转 }

}

} }

第五章 仿真与调试

5.1Proteus简介

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Proteus(海神)的ISIS是一款Labcenter出品的电路分析实物仿真系统，可仿真各种电路和IC，并支持单片机，元件库齐全，使用方便，是不可多得的专业的单片机软件仿真系统。

① 全部满足我们提出的单片机软件仿真系统的标准，并在同类产品中具有明显的优势。

②具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS一232动态仿真、1 C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。③ 目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。④ 支持大量的存储器和外围芯片。总之该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大 ，可仿真51、AVR、PIC。

Proteus与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机CPU的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。因此在仿真和程序调试时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。对于这样的仿真实验，从某种意义上讲，是弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象。

5.2 keil软件介绍

Keil 软件是目前最流行开发 MCS-51 系列单片 机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持 Keil 即可看出。Keil 提供了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通 过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。

[1] 王晓明、 胡晓柏，电动机的单片机控制[M].北京航空航天大学出版社,2002年5月第1版：181-208

[2] 刘宝延、 程树康，步进电动机及其驱动控制系统 [M] .1997年11月第一版：134-167

[3] 史敬灼， 步进电动机伺服控制技术[M] .2007年3月第2版：23-35

[4] 李海滨、 片春媛、 许瑞雪， 单片机技术课程设计与项目实例[J]. 中国电力出版社, 2009版：56-65

17

[5]刘国永, 陈杰平. 单片机控制步进电机系统设计. 安徽: 安徽技术师范学院学报, 2002, 16 (4) : 61-63.

[6]孙笑辉,韩曾晋. 减少感应电动机直接转矩控制系统转矩脉动的方法[J]. 电气传动, 2001 (1) : 8-11.

[7]冯江华,陈高华,黄松涛. 异步电动机的直接转矩控制[J]. 电工技术学报, 1999 (6) : 29-33.

[8]江一,朱凌,申仲涛. 异步电动机直接转矩控制仿真研究[J]. 华北电力大学学报, 2003 (1) : 10-13.

[9]徐益民. 步进电机的单片机控制系统的设计[D].哈尔滨:黑龙江科技学院. 2005：45-65

[10]廖高华. 高性能步进电机控制系统的研制[D]. 西安:西安科技大学，2004：76-98

[11] 王福瑞. 单片机微机测控系统设计大全[M]. 北京:北京航空航天大学出版社, 1998：87-90

18