單片機(jī)-控制步進(jìn)電機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　《機(jī)電系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》說明書</p><p>　　題目 單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn) </p><p>　　年 級 10 專 業(yè) </p><p>　　班 級 學(xué) 號 </p><p>　　學(xué)生姓名

2、 </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間 2011.11.07～2011.11.25 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　機(jī)械工程學(xué)院機(jī)電工程系</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)成績評定</b></p>

3、;<p>　　課程名稱： 《機(jī)電系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》 </p><p>　　學(xué)生姓名： 班級 YZ02101 學(xué)號： 45 </p><p><b>　　答辯記錄表</b></p><p><b>　　成績評定表</b></p><p&

4、gt;　　《機(jī)電系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>　　姓名 班級 學(xué)號 </p><p>　　設(shè)計(jì)題目 單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)（軟件設(shè)計(jì)） </p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)：

5、</b></p><p>　　（1）開始通電時(shí)，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。</p><p>　?。?） 單片機(jī)分別接有按鈕開關(guān)K1、K2和K3用來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向，要求如下：</p><p>　?、?當(dāng)按下K1時(shí)，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)；</p><p>　?、?當(dāng)按下K2時(shí)，步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)；</p><p>　?、?當(dāng)按下

6、K3時(shí)，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。</p><p>　?。?）正轉(zhuǎn)采用1相激磁方式，反轉(zhuǎn)采用1～2相激磁方式。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)工作量:</b></p><p><b>　?。?）算法的確定</b></p><p>　　（2）畫程序工作流程度</p><p><

7、b>　?。?）時(shí)序表的繪制</b></p><p>　?。?）匯編程序的編寫</p><p><b>　　指導(dǎo)教師 </b></p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)2011年11月7日～2011年11月25日</p><p><b>　　目 錄</b></p><

8、p><b>　　第1章</b></p><p>　　緒論………………………………………………………………5</p><p>　　1.1 單片機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用</p><p>　　1.2 電動機(jī)的基礎(chǔ)知識</p><p>　　1.3 匯編語言的介紹及應(yīng)用</p><p>　　第2章 硬件電路描述

9、…………………………………………12</p><p>　　2.1 確定元器件的型號</p><p>　　2.1.1 AT89C51單片機(jī)</p><p>　　2.1.2 ULN2003芯片</p><p><b>　　2.2 步進(jìn)電機(jī)</b></p><p>　　2.2.1 永磁式步進(jìn)電機(jī)<

10、/p><p>　　2.2.2 步進(jìn)電機(jī)原理以及原理圖</p><p>　　第3章 程序設(shè)計(jì)………………………………………………16</p><p><b>　　3.1 編程</b></p><p><b>　　3.2 流程圖</b></p><p><b>　　3.3

11、詳細(xì)程序</b></p><p><b>　　3.3.1代碼注解</b></p><p><b>　　3.3.2程序分析</b></p><p>　　致謝……………………………………………………………..22</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………..23

12、</p><p>　　附錄……………………………………………………………..24</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1單片機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用</p><p>　　1.1.1單片機(jī)的簡介</p><p>　　單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（Mic

13、rocontroller Unit），常用英文字母的縮寫MCU表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。 </p><p>　　早期的單片機(jī)都是8

14、位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因?yàn)楹唵慰煽慷阅懿诲e(cuò)獲得了很大的好評。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)。基于這一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位

15、，并且進(jìn)入主流市場。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系

16、統(tǒng)。 </p><p>　　單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)。現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1-2部單片機(jī)。而個(gè)人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。汽車上一般配備40多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)

17、的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過PC機(jī)和其他計(jì)算的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。 </p><p>　　單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 </p&

18、gt;<p>　　單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價(jià)錢也是低的，一般不超過10元即可......用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影！......它主要是作為控制部分的核心部件。 </p><p>

19、;　　它是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計(jì)算機(jī)的（比如家用PC）的主要區(qū)別。 </p><p>　　單片機(jī)是靠程序運(yùn)行的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列

20、這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機(jī)，結(jié)果就會有天壤之別！只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！ </p><p>　　由于單片機(jī)對成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治地位的軟件還是最低級匯編語言，它是除了二進(jìn)制機(jī)器碼以上最低級的語言了，既然這么低級為什么還要用呢？很多高級的語言已經(jīng)達(dá)到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡單，

21、就是單片機(jī)沒有家用計(jì)算機(jī)那樣的CPU，也沒有像硬盤那樣的海量存儲設(shè)備。一個(gè)可視化高級語言編寫的小程序里面即使只有一個(gè)按鈕，也會達(dá)到幾十K的尺寸！對于家用PC的硬盤來講沒什么，可是對于單片機(jī)來講是不能接受的。 單片機(jī)在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理，如果把巨型計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件拿到家用PC上來運(yùn)行，家用PC的也是承受不了的。 </p><p>　　可以說，二

22、十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過，這種電腦，通常是指個(gè)人計(jì)算機(jī)，簡稱PC機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡單運(yùn)算和控制。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在整個(gè)裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在

23、，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等。現(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器件上。</p><p>　　1.1.2單片機(jī)的應(yīng)用<

24、;/p><p>　　目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)

25、、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。 </p><p>　　單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域</p><p>　　1.1.3單片機(jī)的程序語言和軟件</p><p>　　1機(jī)器語言（Machine Language)</p><p>　　2匯編語言 (Ass

26、emble)</p><p>　　3高級語言 (High Level Language)</p><p><b>　　機(jī)器語言：</b></p><p>　　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)只使用機(jī)器語言（指令的二進(jìn)制代碼，又稱指令代碼）。機(jī)器語言指令組成的程序稱目標(biāo)程序。</p><p>　　MCS-51兩個(gè)寄存器相加的機(jī)器語言指令：

27、00101000</p><p>　　匯編語言： </p><p>　　與機(jī)器語言指令一一對應(yīng)的英文單詞縮寫，稱為指令助記符。匯編語言編寫的程序稱為匯編語言程序。</p><p>　　MCS-51兩個(gè)寄存器相加匯編語言指令：ADD A，R0</p><p><b>　　高級語言：</b>

28、;</p><p>　　高級語言源程序C-51、C、PL/M51等。</p><p>　　簡單——控制程序不太長。</p><p>　　復(fù)雜——多種多樣的控制對象，少有現(xiàn)成程序借鑒。</p><p>　　簡單系統(tǒng)——不含管理和開發(fā)功能。</p><p>　　復(fù)雜系統(tǒng)——實(shí)時(shí)系統(tǒng)，需要監(jiān)控系統(tǒng)</p>&l

29、t;p>　?。ㄉ踔翆?shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)）。</p><p>　　1.2 電動機(jī)的基礎(chǔ)知識</p><p>　　1.2.1 電動機(jī)的簡介</p><p>　　電動機(jī)（Motors）是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種設(shè)備。它是利用通電線圈（也就是定子繞組）產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作用于轉(zhuǎn)子鼠籠式式閉合鋁框形成磁電動力旋轉(zhuǎn)扭矩。電動機(jī)按使用電源不同分為直流電動機(jī)和交流電動機(jī)，電力系統(tǒng)中

30、的電動機(jī)大部分是交流電機(jī)，可以是同步電機(jī)或者是異步電機(jī)（電機(jī)定子磁場轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步速）。電動機(jī)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，通電導(dǎo)線在磁場中受力運(yùn)動的方向跟電流方向和磁感線（磁場方向）方向有關(guān)。電動機(jī)工作原理是磁場對電流受力的作用，使電動機(jī)轉(zhuǎn)動。</p><p>　　1.2.2 電動機(jī)的分類</p><p>　　1.按工作電源分類 根據(jù)電動機(jī)工作電源的不同，可分為直流電動機(jī)和

31、交流電動機(jī)。其中交流電動機(jī)還分為單相電動機(jī)和三相電動機(jī)。</p><p>　　2.按結(jié)構(gòu)及工作原理分類 電動機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為直流電動機(jī)，異步電動機(jī)和同步電動機(jī)。同步電動機(jī)還可分為永磁同步電動機(jī)、磁阻同步電動機(jī)和磁滯同布電動機(jī)。異步電動機(jī)可分為感應(yīng)電動機(jī)和交流換向器電動機(jī)。感應(yīng)電動機(jī)又分為三相異步電動機(jī)、單相異步電動機(jī)和罩極異步電動機(jī)等。交流換向器電動機(jī)又分為單相串勵(lì)電動機(jī)、交直流兩用電動機(jī)和推斥電

32、動機(jī)。</p><p>　　3.按啟動與運(yùn)行方式分類 電動機(jī)按起動與運(yùn)行方式可分為電容起動式單相異步電動機(jī)、電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動機(jī)、電容起動運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動機(jī)和分相式單相異步電動機(jī)?！　?lt;/p><p>　　1.2 步進(jìn)電機(jī)的分類及應(yīng)用</p><p>　　1.2.1 步進(jìn)電機(jī)的分類</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它

33、的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器 </p><p>　　雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識。 </

34、p><p>　　步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。 </p><p>　　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)。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個(gè)固定的角度（即步進(jìn)角）。您可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，

35、從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)您可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 </p><p>　　步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（PM） ，反應(yīng)式（VR）和混合式（HB）永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度 或15度；反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國家80年代已被淘汰；混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。

36、它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為 0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。 </p><p>　　現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）、混合式步進(jìn)電機(jī)（HB）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。 </p><p>　　永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度 或15度； </p><p>　　永

37、磁式步進(jìn)電動機(jī)輸出力矩大，動態(tài)性能好，但步距角大。 </p><p>　　反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。 </p><p>　　反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，步距角小，但動態(tài)性能差。 </p><p>　　混合式步進(jìn)電

38、動機(jī)綜合了反應(yīng)式、永磁式步進(jìn)電動機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)，它的步距角小，出力大，動態(tài)性能好，是目前性能最高的步進(jìn)電動機(jī)。它有時(shí)也稱作永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動機(jī)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為 0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。</p><p>　　1.2.2 步進(jìn)電動機(jī)的應(yīng)用</p><p>　　步進(jìn)電動機(jī)多用于數(shù)控車床和機(jī)器人系統(tǒng)中。在現(xiàn)代工業(yè)，特別是航空、航天、電

39、子等領(lǐng)域中，要求完成的工作量大，任務(wù)復(fù)雜，精度高，利用人工操作不僅勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，且難以達(dá)到所要求的精度，還有一些工作環(huán)境是對人體健康有害的或人類無法到達(dá)的，這就需要數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人來完成這些工作。另外，在計(jì)算機(jī)外設(shè)和辦公室自動化設(shè)備中也大量運(yùn)用步進(jìn)電機(jī)，如磁盤驅(qū)動、打印機(jī)、繪圖儀和復(fù)印機(jī)等</p><p>　　1.3匯編語言簡介及應(yīng)用</p><p>　　1.3.1匯編語言簡介&

40、lt;/p><p>　　匯編語言是一種功能很強(qiáng)的程序設(shè)計(jì)語言，也是利用計(jì)算機(jī)所有硬件特性并能直接控制硬件的語言。匯編語言，作為一門語 </p><p><b>　　匯編語言</b></p><p>　　言，對應(yīng)于高級語言的編譯器，需要一個(gè)“匯編器”來把匯編語言原文件匯編成機(jī)器可執(zhí)行的代碼。高級的匯編器如MASM，TASM等等為我們寫匯編程序提供了很

41、多類似于高級語言的特征，比如結(jié)構(gòu)化、抽象等。在這樣的環(huán)境中編寫的匯編程序，有很大一部分是面向匯編器的偽指令，已經(jīng)類同于高級語言?，F(xiàn)在的匯編環(huán)境已經(jīng)如此高級，即使全部用匯編語言來編寫windows的應(yīng)用程序也是可行的，但這不是匯編語言的長處。匯編語言的長處在于編寫高效且需要對機(jī)器硬件精確控制的程序。</p><p><b>　　循環(huán)組織方式</b></p><p>　　

42、1.3.2匯編語言應(yīng)用</p><p>　　匯編語言作為最基本的編程語言之一，匯編語言雖然應(yīng)用的范圍不算很廣，但重要性卻勿庸置疑，因?yàn)樗軌蛲瓿稍S多其它 </p><p>　　語言所無法完成的功能。就拿Linux內(nèi)核來講，雖然絕大部分代碼是用C語言編寫的，但仍然不可避免地在某些關(guān)鍵地方使用了匯編代碼，其中主要是在Linux的啟動部分。由于這部分代碼與硬件的關(guān)系非常密切，即使是C語言也會有些

43、力不從心，而匯編語言則能夠很好揚(yáng)長避短，最大限度地發(fā)揮硬件的性能。 </p><p>　　1.70%以上的系統(tǒng)軟件是用匯編語言編寫的。 </p><p>　　2.某些快速處理、位處理、訪問硬件設(shè)備等高效程序是用匯編語言編寫的。 </p><p>　　3.某些高級繪圖程序、視頻游戲程序是用匯編語言編寫的。 </p><p>　　匯編語言是理解整

44、個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的最佳起點(diǎn)和最有效途徑，人們經(jīng)常認(rèn)為匯編語言的應(yīng)用范圍很小，而忽視它的重要性。其實(shí)匯編語言對每一個(gè)希望學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的人來說都是非常重要的，是不能不學(xué)習(xí)的語言。所有可編程計(jì)算機(jī)都向人們提供機(jī)器指令，通過機(jī)器指令人們能夠使用機(jī)器的邏輯功能。所有程序，不論用何種語言編制，都必須轉(zhuǎn)成機(jī)器指令，運(yùn)用機(jī)器的邏輯功能，其功能才能得以實(shí)現(xiàn)。機(jī)器的邏輯功能，軟件系統(tǒng)功能構(gòu)筑其上，硬件系統(tǒng)功能運(yùn)行于下。匯編語言直接描述機(jī)器指令，比機(jī)器指

45、令容易記憶和理解。通過學(xué)習(xí)和使用匯編語言，能夠感知、體會、理解機(jī)器的邏輯功能，向上為理解各種軟件系統(tǒng)的原理，打下技術(shù)理論基礎(chǔ)；向下為掌握硬件系統(tǒng)的原理，打下實(shí)踐應(yīng)用基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)匯編語言，向上可以理解軟件，向下能夠感知硬件，是我們理解整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的最佳起點(diǎn)。</p><p>　　第2章 硬件電路描述</p><p>　　2.1確定元器件的型號</p><p>　　2.

46、1.1 AT89C51 單片機(jī)</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(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和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯

47、片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且廉價(jià)的方案。</p><p>　　圖2.1 AT89C51單片機(jī)</p><p>　　2.1.2 ULN2003芯片</p><p>　　單片機(jī)的輸出電流太小，不能直接連接步進(jìn)電機(jī)，需要加驅(qū)動電路。對于電流小于0.5

48、A的步進(jìn)電機(jī)，可以采用ULN2003類的驅(qū)動IC.</p><p>　　如圖2.2所示為ULN2003系列驅(qū)動器引腳圖，圖左邊1-7引腳為輸入端，接單片機(jī)輸入端，引腳8接地；右側(cè)10-16引腳為輸入端，接步進(jìn)電機(jī)，引腳9接電源+5V，該驅(qū)動器可提供最高0.5A的電流。</p><p>　　圖2.2 ULN2003</p><p><b>　　2.2 步進(jìn)電

49、機(jī)</b></p><p>　　2.2.1 永磁式步進(jìn)電機(jī)</p><p>　　選取35BY48S03型步進(jìn)電機(jī)，內(nèi)部接線圖如下：</p><p>　　從圖2.4中可以看出，電機(jī)共有四組線圈，四組線圈的一個(gè)端點(diǎn)連在一起引出，這樣一共有5根引出線。要使用步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，只要輪流給各引出端通電即可。將COM端標(biāo)識為C，只要AC、C、BC、

50、 C，輪流加電就能驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，加電的方式可以有多種，如果將COM端接正電源，那么只要用開關(guān)元件（如三極管），將A、 、B、 輪流接地。</p><p>　　圖2.4 永磁型步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖</p>

51、;<p>　　2.2.2 步進(jìn)電機(jī)原理以及原理圖 </p><p>　　圖2.2所示。K1、K2和K3按鈕開關(guān)分別接在單片機(jī)的P3.2～P3.4</p><p>　　引腳上，作為控制信號的輸入端，輸入端直接采用ULN2003驅(qū)動電路控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向。</p><p>　　圖2.2 ULN2003</p><p><b&g

52、t;　　第3章 程序設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　本程序通過K1、K2和K3三個(gè)按鈕開關(guān)控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動和改變轉(zhuǎn)向，電動機(jī)使用1-2相激磁，我將通過匯編語言，編寫程序以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模幊虝r(shí)采用制表的方法。正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的脈沖信號頻率是相通的故，正轉(zhuǎn)使用1相激磁法，但由于使用激磁方式不一樣，反轉(zhuǎn)使用了

53、1-2相激磁法，故反轉(zhuǎn)速度為正轉(zhuǎn)的一半。從而來控制步進(jìn)電機(jī)接受一定的脈沖信號，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)運(yùn)動。</p><p><b>　　編程的步驟</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┓治鰡栴} </b></p><p><b>　?。ǘ┐_定算法</b></p><p>　

54、?。ㄈ┊嫵绦蛄鞒虉D </p><p><b>　?。ㄋ模┚帉懗绦?</b></p><p><b>　　（五）上機(jī)調(diào)試 </b></p><p><b>　　3.1 編程</b></p><p>　　編程采用制表的方法，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)采用1相激磁方式，時(shí)序如表所示</p&

55、gt;<p>　　表3-1 1相激磁方式正轉(zhuǎn)時(shí)序</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)采用1-2相激磁方式，時(shí)序如表</p><p>　　表3-2 1-2相激磁反轉(zhuǎn)時(shí)序</p><p><b>　　3.2 流程圖</b></p><p>　　匯編語言程序具有4種結(jié)構(gòu)形式，即順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)和子程序結(jié)

56、構(gòu)。 根據(jù)本次設(shè)計(jì)課題，選用分支結(jié)構(gòu)： 程序分支是通過條件轉(zhuǎn)移指令實(shí)現(xiàn)的，即根據(jù)條件對程序的執(zhí)行進(jìn)行判斷，滿足條件則進(jìn)行程序轉(zhuǎn)移，不滿足條件就順序執(zhí)行程序。程序設(shè)計(jì)流程如圖所示：</p><p><b>　　3.3 詳細(xì)程序</b></p><p>　　01 K1 EQU P3.2 ；設(shè)定P3.2以K1表示&

57、lt;/p><p>　　02 K2 EQU P3.3 ；設(shè)定P3.3以K2表示</p><p>　　03 K3 EQU P3.4 ；設(shè)定P3.4以K3表示</p><p><b>　　04 </b></p><p>　　05

58、 STOP: MOV P0,#OFFH ；步進(jìn)電機(jī)停止</p><p>　　06 LOOP: JNB K1,Z_M2 ；是否按K1，是則正傳</p><p>　　07 JNB K2,F_M2 ；是否按K2，是則反轉(zhuǎn)</p><p>　　08

59、 JNB K3,STOP1 ；是否按K3，是則停止</p><p>　　09 JMP LOOP ；跳轉(zhuǎn)至LOOP處</p><p><b>　　10</b></p><p>　　11 STOP1: ACALL DELAY

60、 ；按K3的消除抖動</p><p>　　12 JNB K3,$ ；K3放開否</p><p>　　13 ACALL DELAY ；放開消除抖動</p><p>　　14 JMP STOP ；電機(jī)

61、停止</p><p><b>　　15</b></p><p>　　16 Z_M2: ACALL DELAY ；按K1的消除抖動</p><p>　　17 JNB K1,$ ；K1放開否</p><p>　　18

62、 ACALL DELAY ；放開消除抖動</p><p>　　19 JMP Z_M ；轉(zhuǎn)至Z_M處</p><p><b>　　20</b></p><p>　　21 F_M2: ACALL DELAY ；按K2的消

63、除抖動 </p><p>　　22 JNB K2,$ ；K2放開否</p><p>　　23 ACALL DELAY ；放開消除抖動</p><p>　　24 JMP F_M ；轉(zhuǎn)至F_M處，循環(huán)<

64、/p><p>　　25 ；正轉(zhuǎn)子程序 </p><p>　　26 Z_M: MOV R0,#00H ；正轉(zhuǎn)到TABLE取碼指針初值</p><p>　　27 Z_M1: MOV A,R0 ；到TABLE取碼</p><p>　　28 MOV

65、 DPTR,#TABLE ；存表</p><p>　　29 MOVC A,@A+DPTR ；取表代碼</p><p>　　30 JZ Z_M ；是否取到結(jié)束碼？</p><p>　　31 MOV P0,A

66、 ；輸出至P0，正轉(zhuǎn)</p><p>　　32 JNB K3,STOP1 ；是否按K3，是則停止運(yùn)轉(zhuǎn) </p><p>　　33 JNB K2,F_M2 ；是否按K2,是則反轉(zhuǎn)</p><p>　　34 ACALL DE

67、LAY ；步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速</p><p>　　35 INC R0 ；取下一個(gè)碼</p><p>　　36 JMP Z_M1 ；轉(zhuǎn)至Z_M處，循環(huán)</p><p>　　37 RET</p><

68、;p>　　38 ；反轉(zhuǎn)子程序</p><p>　　39 F_M: MOV R0,#05 ；反轉(zhuǎn)到TABLE取碼指針初值</p><p>　　40 F_M1: MOV A,R0 ；到TABLE取碼</p><p>　　41 MOV DPTR,#T

69、ABLE ；存表</p><p>　　42 MOVC A,@A+DPTR ；取表代碼</p><p>　　43 JZ F_M ；是否取到結(jié)束碼？</p><p>　　44 MOV P0,A ；

70、輸出至P0,反轉(zhuǎn)</p><p>　　45 JNB K3,STOP1 ；是否按K3，是則停止運(yùn)轉(zhuǎn)</p><p>　　46 JNB K1,Z_M2 ；是否按K1，是則正轉(zhuǎn)</p><p>　　47 ACALL DELAY

71、 ；步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速</p><p>　　48 INC R0 ；取下一個(gè)碼</p><p>　　49 JMP F_M1 ；轉(zhuǎn)至F_M1處，循環(huán)</p><p>　　50 RET</p><p><b>　

72、　51</b></p><p>　　52 DELAY: MOV R6,#40 ；延時(shí)時(shí)間20ms</p><p>　　53 D1: MOV R7,#248</p><p>　　54 DJNZ R7,$</p><p>　　55

73、 DJNZ R6,D1</p><p>　　56 RET</p><p>　　57 ；控制碼表</p><p><b>　　58 TABLE</b></p><p>　　59 DB 0FCH, OF9H, 0F3H, 0F6H ；正轉(zhuǎn)</p&

74、gt;<p>　　60 DB 00H ；正轉(zhuǎn)結(jié)束碼</p><p>　　61 DB 0F7H, 0F3H, 0FBH, 0F9H ；反轉(zhuǎn)</p><p>　　62 DB 0FDH, 0FCH, 0FEH, 0F6H</p>

75、<p>　　63 DB 00H ；反轉(zhuǎn)結(jié)束碼</p><p><b>　　64</b></p><p>　　65 END ；程序結(jié)束</p><p>　　3.3.1 代碼注解<

76、;/p><p><b>　　主要標(biāo)號說明</b></p><p>　　LOOP: 按鍵掃描</p><p>　　STOP1： K3鍵消除抖動</p><p>　　Z_M2: K1鍵消除抖動</p><p>　　F_M2: K2鍵消除抖動</p><p>　　Z_M:

77、 反轉(zhuǎn)子程序</p><p>　　F_M: 正轉(zhuǎn)子程序</p><p>　　DELAY: 延時(shí)子程序</p><p>　　TABLE: 控制碼表</p><p>　　3.3.2 程序分析</p><p>　　01～03: 將P3.2、P3.3、P3.4引腳分別用K1、K2、K3表示。</p>

78、;<p>　　05： 使步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。</p><p>　　06～09： 對按鍵掃描。當(dāng)按鍵開關(guān)未按下時(shí)，相應(yīng)引腳為高電平；當(dāng)開關(guān)按下時(shí)，相應(yīng)引腳為低電平。所以通過循環(huán)檢測按鍵開關(guān)所連接的引腳電平的高低，就可以判斷出開關(guān)狀態(tài)。</p><p>　　11： 按K3時(shí)，調(diào)延時(shí)子程序，延時(shí)一小段時(shí)間來消除按鍵時(shí)的抖動。</p><p>　　12： 按鍵未

79、開放時(shí)，程序?qū)⒃诖说却挥邪存I開放后，程序才會向下運(yùn)行。</p><p>　　13：按鍵放開時(shí)，調(diào)延時(shí)子程序，延時(shí)一小段時(shí)間來消除按鍵放開時(shí)的抖動。</p><p>　　14： 當(dāng)確定K3按鍵被按下又被放開后，才認(rèn)定是一次有效按鍵，程序?qū)⑻D(zhuǎn)到STOP處，執(zhí)行停機(jī)語句，使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。</p><p>　　16～19： 與上述11-14行語句原理相同，是對K1鍵按

80、下和放開時(shí)消除抖動的處理，并跳轉(zhuǎn)到Z_M處，執(zhí)行正傳子程序。</p><p>　　21～24： 對按K2鍵時(shí)消除抖動的處理，并跳轉(zhuǎn)到Z_M處，執(zhí)行反轉(zhuǎn)子程序。</p><p>　　26： 正轉(zhuǎn)子程序開始，將R0賦值為0，使取表指針指向表TABLE的第一個(gè)碼位置。</p><p>　　27： 將R0值送入累加器A。</p><p>　　28：

81、將編制的電機(jī)控制碼表TABLE存入特殊寄存器DPTR。</p><p>　　29： 從特殊寄存器DPTR中取出第一個(gè)控制碼。</p><p>　　30： 檢查是否取到結(jié)束碼，結(jié)束碼為00H。如果取到結(jié)束碼00H，JZ指令會使程序跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號Z_M處，從第一個(gè)碼開始讀??；如果取到的不是結(jié)束碼00H，程序向下運(yùn)行。</p><p>　　31： 將取到的數(shù)據(jù)由P0端輸出。&

82、lt;/p><p>　　32： 檢查是否按K3，是則停止運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　33： 檢查是否按K2，是則反轉(zhuǎn)。</p><p>　　34： 調(diào)用延時(shí)子程序。此處調(diào)用延時(shí)子程序與前邊調(diào)用的不同，前邊調(diào)用延時(shí)子程序是為了消除按鍵的抖動。</p><p>　　此處調(diào)用延時(shí)子程序是電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)兩步之間的間隔時(shí)間，決定電機(jī)的轉(zhuǎn)速，延時(shí)時(shí)間長，送入電機(jī)的

83、脈沖信號頻率低，電機(jī)轉(zhuǎn)速慢；延時(shí)時(shí)間短，送入電機(jī)的脈沖信號頻率高，電機(jī)轉(zhuǎn)速快。所以在此處改變延時(shí)時(shí)間就可以改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。</p><p>　　35： 使R0的值為1，取下一個(gè)碼。</p><p>　　36：跳轉(zhuǎn)到Z_M處，開始新的循環(huán)。</p><p>　　37：正轉(zhuǎn)子程序返回。</p><p>　　39～50:反轉(zhuǎn)子程序。其中，第39行語句

84、將R0賦值為5，是為了取碼時(shí)從反轉(zhuǎn)控制碼中第一個(gè)碼開始讀取。</p><p>　　52～56：延時(shí)子程序，延時(shí)的時(shí)間為20ms。</p><p>　　58～63:步進(jìn)電機(jī)激磁信號編碼表。其中第59行為電機(jī)正轉(zhuǎn)一相激磁碼；第60行為正轉(zhuǎn)結(jié)束碼；第61、62行為反轉(zhuǎn)1-2激磁碼；第63行為反轉(zhuǎn)結(jié)束碼。</p><p><b>　　65：程序結(jié)束。</b&

85、gt;</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》 北京理工大學(xué)出版社 倪志蓮 </p><p>　　《單片機(jī)實(shí)訓(xùn)教程》 北京大學(xué)出版社 張營輝、貢雪梅</p><p>　　《單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)》 電子工業(yè)出版社 張毅剛、彭

86、喜元</p><p>　　《基于Proteus的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》 電子工業(yè)出版社 江世明</p><p>　　《51單片機(jī)開發(fā)入門與典型實(shí)例》 人民郵電出版社 王守中、聶元銘</p><p>　　《開發(fā)技術(shù)實(shí)例單片機(jī)》 機(jī)械工業(yè)出版社 張?jiān)?王建軍 </p><p>　　《單片機(jī)設(shè)計(jì)案例時(shí)間教程》

87、 北京郵電大學(xué)出版社 王慶利 袁建敏</p><p>　　《匯編語言程序設(shè)計(jì)》 清華大學(xué)出版社 王爽</p><p><b>　　致謝詞</b></p><p>　　在本文完成之際，無論我的設(shè)計(jì)是否能夠真的投入使用，這里面每一個(gè)控件的繪制，每一行語句的調(diào)試，每一段文本的輸入之中都有我辛勤的汗水。半年的設(shè)計(jì)時(shí)間雖然短暫，我卻

88、從中學(xué)到了很多的東西。我由衷地感謝關(guān)懷、教誨、幫助、支持和鼓勵(lì)我完成學(xué)業(yè)的老師、朋友和親人.。在這次課程設(shè)計(jì)的撰寫過程中，我得到了許多人的幫助。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)是對我們知識運(yùn)用能力的一次全面的考核，也是對我們進(jìn)行科學(xué)研究基本功的訓(xùn)練，培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識獨(dú)立地分析問題和解決問題的能力，為以后撰寫專業(yè)學(xué)術(shù)論文和工作打下良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　特別感謝我的導(dǎo)師xx老

89、師，三個(gè)星期以來他在學(xué)習(xí)、科研上一直對我悉心指導(dǎo)，嚴(yán)格要求、熱情鼓勵(lì)，為我創(chuàng)造了很多鍛煉提高的機(jī)會。X老師洞察全局、高屋建瓴，為我的課程設(shè)計(jì)的順利完成指出了很好的方向，老師們淵博的知識、寬廣無私的胸懷、夜以繼日的工作態(tài)度、對事業(yè)的執(zhí)著追求、誨人不倦的教師風(fēng)范和對問題的敏銳觀察力，都將使我畢生受益。</p><p>　　在此我謹(jǐn)向我的導(dǎo)師以及在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中給予我很大幫助的老師、同學(xué)們致以最誠摯的謝意！</p

90、><p>　　附錄（匯編語言常用指令）</p><p><b>　　數(shù)據(jù)傳送指令集 </b></p><p><b>　　MOV</b></p><p>　　功能: 把源操作數(shù)送給目的操作數(shù)</p><p>　　語法: MOV 目的操作數(shù),源操作數(shù)</p><

91、p>　　格式: MOV r1,r2</p><p><b>　　MOV r,m</b></p><p><b>　　MOV m,r</b></p><p>　　MOV r,data</p><p><b>　　位運(yùn)算指令集 </b></p><p>

92、;　　AND,OR,XOR,NOT,TEST</p><p>　　功能: 執(zhí)行BIT與BIT之間的邏輯運(yùn)算</p><p>　　語法: AND r/m,r/m/data OR r/m,r/m/data XOR r/m,r/m/data TEST r/m,r/m/data NOT r/m</p><p>　　影響標(biāo)志: C,O,P,Z,S(其中C與O兩個(gè)標(biāo)志會被設(shè)為0

93、) NOT指令不影響任何標(biāo)志位</p><p><b>　　JMP</b></p><p>　　功能: 跳往指定地址執(zhí)行</p><p>　　語法: JMP 地址</p><p><b>　　LOOP</b></p><p><b>　　功能: 循環(huán)指令集</

94、b></p><p>　　語法: LOOP 地址</p><p><b>　　LOOPE(Z)</b></p><p>　　地址 LOOPNE(Z) 地址</p><p><b>　　標(biāo)志位: 無</b></p><p><b>　　CALL,RET</

95、b></p><p>　　功能: 子程序調(diào)用,返回指令</p><p>　　語法: CALL 地址 RET RET n</p><p><b>　　標(biāo)志位: 無</b></p><p>　　REP,REPE,REPNE</p><p>　　功能: 重復(fù)前綴指令集</p><

96、;p>　　語法: REP 指令S REPE 指令S REPNE 指令S</p><p>　　標(biāo)志位: 依指令S而定</p><p>　　5）控制轉(zhuǎn)移指令：用來控制程序的執(zhí)行流程。 </p><p>　　控制轉(zhuǎn)移指令類型 指 令 說 明</p><p>　　無條件轉(zhuǎn)移指令 JMP（段間和段內(nèi)轉(zhuǎn)移）</p><p&

97、gt;　　條件轉(zhuǎn)移指令 JZ（結(jié)果為0（或相等）則轉(zhuǎn)移）、JS（結(jié)果為負(fù)則轉(zhuǎn)移）、JNS（結(jié)果為正則轉(zhuǎn)移）、JO（溢出則轉(zhuǎn)移）、JNO（不溢出則轉(zhuǎn)移）、JP（奇偶位為1則轉(zhuǎn)移）、JNP（奇偶位為0則轉(zhuǎn)移）</p><p>　　循環(huán)指令 LOOP（循環(huán)指令）、LOOPPZ/LOOPE（當(dāng)為0或相等時(shí)循環(huán)指令）、LOOPNZ/LOOPNE（當(dāng)不為0或不相等時(shí)循環(huán)指令）</p><p>　　子程