《單片機原理與應用系統設計》第10章1課件

《《單片機原理與應用系統設計》第10章1課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《《單片機原理與應用系統設計》第10章1課件（74頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、第10章 單片機應用系統設計選題10.1 基于單片機的溫度檢測系統設計10.2 基于單片機控制的智能充電器設計10.3 基于單片機的紅外通信系統設計10.4 主從式多機通信系統設計10.5 CAN總線站點設計與通信實驗10.6 利用單片機和GSM模塊實現短消息通信10.7 基于單片機的安全計算機結構設計與實驗10.8 基于單片機的步進電機控制系統設計10.9 基于單片機的無刷直流電機調速器設計10.10 簡易MP3播放器設計 10.1 基于單片機的溫度檢測系統設計 溫度檢測通?？衫脺囟葌鞲衅骱蛦纹瑱C來實現。常用的溫度傳感溫度檢測通?？衫脺囟葌鞲衅骱蛦纹瑱C來實現。常用的溫度傳感器有熱電偶、熱

2、敏電阻以及集成溫度傳感器等。熱電偶通常用于工業爐器有熱電偶、熱敏電阻以及集成溫度傳感器等。熱電偶通常用于工業爐等高溫環境；熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化，測量其電阻值即可得等高溫環境；熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化，測量其電阻值即可得到環境溫度；集成溫度傳感器內部集成有感溫元件、補償和放大電路等，到環境溫度；集成溫度傳感器內部集成有感溫元件、補償和放大電路等，具有誤差小、體積小、使用方便等優點，如具有誤差小、體積小、使用方便等優點，如AD590AD590、DS18B20DS18B20等。本例使等。本例使用用PICPIC單片機、測溫型熱敏電阻或集成溫度傳感器單片機、測溫型熱敏電阻或集成溫度傳感器

3、DS18B20DS18B20設計一個溫度設計一個溫度檢測系統，以掌握溫度傳感器在單片機系統中的使用方法。檢測系統，以掌握溫度傳感器在單片機系統中的使用方法。10.1 溫度檢測：系統組成 溫度檢測系統由溫度敏感電路、溫度檢測系統由溫度敏感電路、PICPIC單片機及顯示和報警電路組成，單片機及顯示和報警電路組成，本例采用兩種溫度敏感電路來實現溫度測量。一種是使用熱敏電阻，利本例采用兩種溫度敏感電路來實現溫度測量。一種是使用熱敏電阻，利用它和用它和555555芯片組成振蕩電路，其振蕩頻率隨著熱敏電阻的阻值的變化芯片組成振蕩電路，其振蕩頻率隨著熱敏電阻的阻值的變化而變化，利用單片機測量出振蕩器輸出信號

4、的頻率，再通過查表或計算而變化，利用單片機測量出振蕩器輸出信號的頻率，再通過查表或計算即可得到溫度。另一種是采用單總線集成數字溫度傳感器即可得到溫度。另一種是采用單總線集成數字溫度傳感器DS18B20DS18B20直接直接測得溫度，利用單片機構造適當的時序，以從測得溫度，利用單片機構造適當的時序，以從DS18B20DS18B20中取得數據。溫中取得數據。溫度的測量值用數碼管顯示，并在超過限定溫度時用蜂鳴器報警。系統組度的測量值用數碼管顯示，并在超過限定溫度時用蜂鳴器報警。系統組成結構見下圖。成結構見下圖。10.1 溫度檢測：系統組成溫度檢測系統結構框圖溫度檢測系統結構框圖 10.1 溫度檢測：

5、設計要求 選用選用PIC16C54PIC16C54型單片機進行設計。在調試過程中采用可重復編程的型單片機進行設計。在調試過程中采用可重復編程的PIC16F54PIC16F54型單片機，程序定型后采用型單片機，程序定型后采用PIC16C54PIC16C54型單片機。型單片機。方法一方法一：自行設計溫度敏感電路，該電路主要由負溫度系數的測溫：自行設計溫度敏感電路，該電路主要由負溫度系數的測溫型熱敏電阻和型熱敏電阻和555555器件組成。建議選用標稱阻值為器件組成。建議選用標稱阻值為5 510K10K、B B值為值為34703470的負溫度系數熱敏電阻。的負溫度系數熱敏電阻。方法二方法二：選用單總線

6、器件：選用單總線器件DS18B20DS18B20設計溫度敏感電路。設計溫度敏感電路。溫度的測量范圍為溫度的測量范圍為-10-10+120+120，測量精度為，測量精度為0.50.5。溫度用四位數碼管實時顯示。溫度用四位數碼管實時顯示。在溫度超過在溫度超過100100時利用蜂鳴器發出警報。時利用蜂鳴器發出警報。10.1 溫度檢測：設計提示 負溫度系數的測溫型熱敏電阻的電阻負溫度系數的測溫型熱敏電阻的電阻-溫度特性為：溫度特性為：其中，其中，T0T0是熱敏電阻在絕對溫度下的阻值；是熱敏電阻在絕對溫度下的阻值；RT0RT0是熱敏電阻在絕對溫是熱敏電阻在絕對溫度下的阻值，即標稱阻值；度下的阻值，即標稱

7、阻值；B B稱為熱敏電阻的熱敏指數。在購買熱敏稱為熱敏電阻的熱敏指數。在購買熱敏電阻時，必須要明確標稱阻值和電阻時，必須要明確標稱阻值和B B值這兩個指標。值這兩個指標。檢測溫度有直接法和間接法。直接法通過采樣熱敏電阻上的電壓和檢測溫度有直接法和間接法。直接法通過采樣熱敏電阻上的電壓和電流，計算其電阻，查表得到溫度。這種方法需要電流，計算其電阻，查表得到溫度。這種方法需要A/DA/D轉換電路。間轉換電路。間接法是指將熱敏電阻作為振蕩電路的一個元件，振蕩輸出隨阻值變接法是指將熱敏電阻作為振蕩電路的一個元件，振蕩輸出隨阻值變化而變化，化而變化，CPUCPU檢測到這種變化，據此可檢測出溫度。比如，將

8、熱敏檢測到這種變化，據此可檢測出溫度。比如，將熱敏電阻和電阻和555555器件組成多諧振蕩器，其輸出頻率就與熱敏電阻的阻值對器件組成多諧振蕩器，其輸出頻率就與熱敏電阻的阻值對應，由此可檢測出溫度值。應，由此可檢測出溫度值。使用頻率法測量溫度時，為了防止電源電壓波動引起的干擾，可采使用頻率法測量溫度時，為了防止電源電壓波動引起的干擾，可采用測量波形的占空比來代替測量波形的頻率。用測量波形的占空比來代替測量波形的頻率。0011exp()TTRRBTT 10.1 溫度檢測：設計提示 采用采用DS18B20DS18B20設計時，應參考其數據手冊，了解單總線器件的使用方設計時，應參考其數據手冊，了解單總

9、線器件的使用方法。法。DS18B20DS18B20內部集成有補償電路和內部集成有補償電路和A/DA/D轉換器等，它輸出的溫度數轉換器等，它輸出的溫度數據直接就是數字量，因此具有模塊化、精度高等優點。其缺點是成據直接就是數字量，因此具有模塊化、精度高等優點。其缺點是成本較高，同時利用單總線讀取數據需要較長的時間。在對成本和實本較高，同時利用單總線讀取數據需要較長的時間。在對成本和實時性要求不高的場合，可優先采用時性要求不高的場合，可優先采用DS18B20DS18B20進行設計。進行設計。單總線器件與單片機接口時只占用單片機的一位單總線器件與單片機接口時只占用單片機的一位I/OI/O口，而且具有信

10、口，而且具有信號傳輸距離遠的優點，但單片機對它的讀寫要占用較長的時間。在號傳輸距離遠的優點，但單片機對它的讀寫要占用較長的時間。在集總式設計場合，中央處理器要采集大量數據，因此不能在每路信集總式設計場合，中央處理器要采集大量數據，因此不能在每路信號的讀寫上都花費大量時間，此時，可以用號的讀寫上都花費大量時間，此時，可以用FPGAFPGA或或CPLDCPLD等器件專門等器件專門進行多路信號的串并轉換工作，并通過中斷方式與進行多路信號的串并轉換工作，并通過中斷方式與CPUCPU交換數據。交換數據。10.2 基于單片機控制的智能充電器設計 充電電池廣泛應用于工業生產和日常生活中，其充放電過程對電池充

11、電電池廣泛應用于工業生產和日常生活中，其充放電過程對電池 的安全使用、壽命等具有重要影響。傳統的模擬電路充電器一般以恒流的安全使用、壽命等具有重要影響。傳統的模擬電路充電器一般以恒流或恒壓方式對電池充電，難以滿足電池對充電過程的特殊要求，容易造或恒壓方式對電池充電，難以滿足電池對充電過程的特殊要求，容易造成電池因過充、過熱、記憶效應等而縮短壽命，甚至引起安全事故。本成電池因過充、過熱、記憶效應等而縮短壽命，甚至引起安全事故。本例設計基于單片機的智能充電器，通過對充電過程進行精確的檢測和控例設計基于單片機的智能充電器，通過對充電過程進行精確的檢測和控制，最大限度地發揮充電電池的作用。制，最大限度

12、地發揮充電電池的作用。10.2 智能充電器：系統組成 智能充電器主要由單片機電路和功率模塊組成，其功率模塊包括充智能充電器主要由單片機電路和功率模塊組成，其功率模塊包括充電和放電電路，此外還包括溫度檢測電路和顯示電路。單片機電路是智電和放電電路，此外還包括溫度檢測電路和顯示電路。單片機電路是智能充電器的核心，它檢測充電電壓、充電電流及電池溫度等信息，并按能充電器的核心，它檢測充電電壓、充電電流及電池溫度等信息，并按照設定的充電曲線，輸出指令給功率放大電路，以控制電池的充電過程，照設定的充電曲線，輸出指令給功率放大電路，以控制電池的充電過程，在必要時還可以顯示有關數據，以便用戶了解電池的充電狀態

13、。功率放在必要時還可以顯示有關數據，以便用戶了解電池的充電狀態。功率放大電路則根據單片機發出的充電指令，向電池提供相應大小的充電電流。大電路則根據單片機發出的充電指令，向電池提供相應大小的充電電流。系統組成結構見下圖。系統組成結構見下圖。10.2 智能充電器：系統組成智能充電器系統結構框圖智能充電器系統結構框圖 10.2 智能充電器：設計要求 針對某針對某24V-10AH24V-10AH的鉛酸蓄電池設計智能充電器，要求采用脈沖法對的鉛酸蓄電池設計智能充電器，要求采用脈沖法對電池充電，即在一個充電周期內，有電池充電，即在一個充電周期內，有9090的時間充電，的時間充電，5 5的時間停的時間停止充

14、電，止充電，5 5的時間放電。每個充電周期為的時間放電。每個充電周期為100ms100ms。該方法充電速度。該方法充電速度快，充電效率高。整個充電過程分為快，充電效率高。整個充電過程分為3 3個階段：當電池電壓小于個階段：當電池電壓小于20V20V時為預充階段，以時為預充階段，以500mA500mA電流對電池充電，這有利于保護電池；當電電流對電池充電，這有利于保護電池；當電池電壓處于池電壓處于20V20V25V25V之間時為快充階段，以之間時為快充階段，以2A2A1A1A電流對電池快速電流對電池快速充電，充電電流隨著電池容量的增加而逐漸減??；當電池電壓大于充電，充電電流隨著電池容量的增加而逐漸

15、減??；當電池電壓大于25V25V為涓充階段，此時電池已經充飽，以為涓充階段，此時電池已經充飽，以100mA100mA電流對電池充電。所電流對電池充電。所述脈沖充電法的原理見下圖。述脈沖充電法的原理見下圖。脈沖電流充電法原理示意圖脈沖電流充電法原理示意圖 10.2 智能充電器：設計要求 當電池表面溫度高于當電池表面溫度高于5050時，停止充電，并進行過熱指示或報警。時，停止充電，并進行過熱指示或報警。充電狀態指示功能。利用發光管指示出預充、快充和涓充等階段。充電狀態指示功能。利用發光管指示出預充、快充和涓充等階段。用數碼管顯示充電電壓和電流，分別精確到用數碼管顯示充電電壓和電流，分別精確到0.1

16、V0.1V和和0.01A 0.01A。10.2 智能充電器：設計要求 10.2 智能充電器：設計提示 單片機選用集成有單片機選用集成有A/DA/D轉換器的轉換器的5151型或型或PICPIC型單片機，如型單片機，如ADuC814ADuC814、ADuC812ADuC812、PIC16C73PIC16C73等；電池電壓和充電電流信號經采樣后，送入單等；電池電壓和充電電流信號經采樣后，送入單片機的片機的A/DA/D管腳，進行管腳，進行A/DA/D轉換，根據電壓的大小決定充電方式。轉換，根據電壓的大小決定充電方式。充放電的功率電路可選用下圖所示的基于充放電的功率電路可選用下圖所示的基于MOSFETM

17、OSFET管的開關型電路。管的開關型電路。當功率管當功率管Q1Q1導通、導通、Q2Q2截止時對電池充電，截止時對電池充電，Q1Q1工作于工作于PWMPWM方式，通過調方式，通過調節占空比來控制平均充電電流的大小，節占空比來控制平均充電電流的大小，PWMPWM的頻率可取為的頻率可取為202050kHz50kHz。當功率管當功率管Q1Q1截止、截止、Q2Q2導通時電池放電，用放電電阻或導通時電池放電，用放電電阻或PWMPWM方式控制放方式控制放電電流的大小。電電流的大小。10.2 智能充電器：設計提示基于基于MOSFETMOSFET的功率模塊電路圖的功率模塊電路圖 用單片機產生控制用的用單片機產生

18、控制用的PWMPWM信號，經光電耦合器隔離、驅動后，控制信號，經光電耦合器隔離、驅動后，控制MOSFETMOSFET管。管。脈沖法充電過程中還需要對電池放電，放電電流值應通過實驗確定。脈沖法充電過程中還需要對電池放電，放電電流值應通過實驗確定。其基本要求是，在其基本要求是，在5 5的放電時間完成后，如果既不充電也不放電，的放電時間完成后，如果既不充電也不放電，那么電池電壓應相對維持穩定，既不上升也不下降。如果完成后電那么電池電壓應相對維持穩定，既不上升也不下降。如果完成后電壓還上升，說明反向放電過多，反之，說明反向放電電流不足，據壓還上升，說明反向放電過多，反之，說明反向放電電流不足，據此可調

19、整反向放電電流的大小。此可調整反向放電電流的大小。單片機檢測電池電壓的采樣時間點，選擇在每個控制周期反向放電單片機檢測電池電壓的采樣時間點，選擇在每個控制周期反向放電完成的瞬間。完成的瞬間。單片機通常還可完成對電池表面溫度的檢測、顯示及超溫報警。單片機通常還可完成對電池表面溫度的檢測、顯示及超溫報警。10.2 智能充電器：設計提示 紅外無線通信具有結構簡單、成本低廉、抗干擾能力強、通信可靠紅外無線通信具有結構簡單、成本低廉、抗干擾能力強、通信可靠性高、適合批量生產等優點，是近距離、尤其是室內非接觸式數據傳送性高、適合批量生產等優點，是近距離、尤其是室內非接觸式數據傳送的優選方式，在家用電器遙控

20、、密碼鎖遙控、轉速測量等方面獲得廣泛的優選方式，在家用電器遙控、密碼鎖遙控、轉速測量等方面獲得廣泛應用。本實驗利用單片機、紅外發射管和紅外接收管設計紅外通信電路，應用。本實驗利用單片機、紅外發射管和紅外接收管設計紅外通信電路，實現基于紅外光的半雙工通信。實現基于紅外光的半雙工通信。10.3 基于單片機的紅外通信系統設計 10.3 紅外通信：系統組成 紅外通信系統主要由單片機、紅外發射管、紅外接收管、脈沖振蕩紅外通信系統主要由單片機、紅外發射管、紅外接收管、脈沖振蕩器、鍵盤及數碼管等組成。單片機對本地信號進行采集、編碼并轉換成器、鍵盤及數碼管等組成。單片機對本地信號進行采集、編碼并轉換成一定波特

21、率的串行信號，經紅外調制后向外發射，同時對接收到的紅外一定波特率的串行信號，經紅外調制后向外發射，同時對接收到的紅外信號進行解調、解碼以及顯示。本例設計的紅外通信電路同時具有紅外信號進行解調、解碼以及顯示。本例設計的紅外通信電路同時具有紅外發送與接收功能，利用兩塊電路可以實現兩點之間的紅外半雙工通信。發送與接收功能，利用兩塊電路可以實現兩點之間的紅外半雙工通信。系統組成結構見下圖。系統組成結構見下圖。10.3 紅外通信：系統組成紅外通信系統結構框圖紅外通信系統結構框圖 10.3 紅外通信：設計要求 設計基于單片機的紅外通信板，利用兩塊相同的紅外通信板實現無設計基于單片機的紅外通信板，利用兩塊相

22、同的紅外通信板實現無線通信，用鍵盤輸入數據并控制發送，用數碼管顯示發送和接收的線通信，用鍵盤輸入數據并控制發送，用數碼管顯示發送和接收的數據。數據。紅外載波頻率選為紅外載波頻率選為37.9kHz37.9kHz，采用幅度鍵控調制方式（，采用幅度鍵控調制方式（ASKASK），即，），即，有無紅外信號分別對應數字信號的低電平和高電平。有無紅外信號分別對應數字信號的低電平和高電平。數據位的寬度為數據位的寬度為5ms5ms。通信距離達到通信距離達到6m6m。自動識別接收到的是本地信號還是異地信號。自動識別接收到的是本地信號還是異地信號。10.3 紅外通信：設計提示 定義傳送一個字符的異步串行通信協議如下

23、圖所示。每次傳送一個定義傳送一個字符的異步串行通信協議如下圖所示。每次傳送一個字符，起始位字符，起始位0 0表示字符的開始，數據位的第表示字符的開始，數據位的第1 1位定義為地址信息，位定義為地址信息，以后的以后的7 7位為數據信息，最后位為數據信息，最后1 1位為校驗信息，然后用停止位位為校驗信息，然后用停止位1 1表示字表示字符的結束。符的結束。數據通信協議定義數據通信協議定義 10.3 紅外通信：設計提示 當需要傳送更多的信息時，可以將一定量的信息組合成一幀信息來當需要傳送更多的信息時，可以將一定量的信息組合成一幀信息來進行傳送。每幀信息由幀開始字符、信息字符串、進行傳送。每幀信息由幀開

24、始字符、信息字符串、CRCCRC校驗字符和幀校驗字符和幀結束字符組成。如果在信息字符串中有幀開始字符或幀結束字符，結束字符組成。如果在信息字符串中有幀開始字符或幀結束字符，需要利用字符轉義方法進行處理。此外，為了提高通信的可靠性，需要利用字符轉義方法進行處理。此外，為了提高通信的可靠性，還可設置幀序列號、應答機制和重發機制等措施。還可設置幀序列號、應答機制和重發機制等措施。單片機接收到信號后，可通過地址信息判斷是否為本地發送的信號。單片機接收到信號后，可通過地址信息判斷是否為本地發送的信號。如果發現是本地發送的信號，可以將之與發送數據進行對比，來判如果發現是本地發送的信號，可以將之與發送數據進

25、行對比，來判斷發送是否成功。這相當于是一種自檢方法，接收到的本地數據應斷發送是否成功。這相當于是一種自檢方法，接收到的本地數據應直接丟棄。如果發現是異地發送來的信號，則進行顯示。直接丟棄。如果發現是異地發送來的信號，則進行顯示。10.3 紅外通信：設計提示 紅外線的頻率。市場上常用的紅外管發射的紅外線的峰值波長是紅外線的頻率。市場上常用的紅外管發射的紅外線的峰值波長是880nm880nm。下面兩個表格分別給出了一種紅外發射管和接收管的典型參。下面兩個表格分別給出了一種紅外發射管和接收管的典型參數，使用時應參照手冊中更為詳盡的說明。數，使用時應參照手冊中更為詳盡的說明。參數值響應時間響應時間80

26、0ns800ns峰值波長峰值波長880nm880nm半強度角半強度角2020正向工作電壓正向工作電壓1.8V1.8V正向工作電流正向工作電流100mA100mA最大反向漏電流最大反向漏電流(Vr=5V)(Vr=5V)10uA10uA參數值接收角接收角2020峰值波長峰值波長880nm880nm暗電流暗電流100nA100nA響應時間響應時間8us8us紅外發射紅外發射管管QED523QED523主要主要參數參數 紅外接收紅外接收管管QSD723QSD723主要主要參數參數 10.3 紅外通信：設計提示 常用的紅外載波頻率是常用的紅外載波頻率是37.9kHz37.9kHz，紅外接收管可采用帶有解

27、調功能的，紅外接收管可采用帶有解調功能的KSM-603LMKSM-603LM，當接收到，當接收到37.9kHz37.9kHz波長為波長為880nm880nm的紅外光時，其的紅外光時，其OUTOUT端輸端輸出低電平，否則出低電平，否則OUTOUT端一直是高電平。端一直是高電平。KSM-603LMKSM-603LM從接收到紅外光到從接收到紅外光到輸出低電平，約需要輸出低電平，約需要1ms1ms的時間，故每位數據比特的寬度不能太小。的時間，故每位數據比特的寬度不能太小。由單片機自行設計調制解調器時，可根據需要選用其它載波頻率。由單片機自行設計調制解調器時，可根據需要選用其它載波頻率?？梢杂每梢杂?

28、8腳單片機腳單片機PIC12C508PIC12C508來產生來產生37.9kHz37.9kHz的脈沖。該單片機體積小，的脈沖。該單片機體積小，且內部集成有復位和看門狗電路，僅需外接一個晶振和一個電阻，且內部集成有復位和看門狗電路，僅需外接一個晶振和一個電阻，即可產生所需的載波脈沖，比即可產生所需的載波脈沖，比555555簡單、方便，且有價格優勢。由于簡單、方便，且有價格優勢。由于采用晶體振蕩器，其輸出頻率的精度比阻容式高出幾個數量級，且采用晶體振蕩器，其輸出頻率的精度比阻容式高出幾個數量級，且波形的占空比可通過軟件靈活調整。波形的占空比可通過軟件靈活調整。10.4 主從式多機通信系統設計 MC

29、S-51 MCS-51單片機的串口具有多機通信機制，利用該機制，可以實單片機的串口具有多機通信機制，利用該機制，可以實現簡單的多機通信。本例即利用多個現簡單的多機通信。本例即利用多個MCS-51MCS-51單片機，實現簡單的主單片機，實現簡單的主從式多機通信從式多機通信。10.4 多機通信：系統組成 本主從式多機通信系統由本主從式多機通信系統由1 1臺主機和臺主機和3 3臺從機構成。主機和從機都稱臺從機構成。主機和從機都稱為通信站點，也簡稱為站點或節點。各個通信站點主要由為通信站點，也簡稱為站點或節點。各個通信站點主要由AT89C51AT89C51單片單片機和總線驅動器機和總線驅動器MAX48

30、5MAX485組成，并可擴展撥碼開關、鍵盤和數碼管等。單組成，并可擴展撥碼開關、鍵盤和數碼管等。單片機實現信號的發送、接收及相應的分析處理，可用撥碼開關設置站點片機實現信號的發送、接收及相應的分析處理，可用撥碼開關設置站點的地址。在串行通信系統中，通常采用差分信號進行物理信號的傳輸，的地址。在串行通信系統中，通常采用差分信號進行物理信號的傳輸，這可以增強抗干擾能力、提高可靠性和增大傳輸距離。這可以增強抗干擾能力、提高可靠性和增大傳輸距離。MAX485MAX485芯片可以芯片可以實現電平信號和差分信號之間的轉換。本系統的組成結構見下圖。實現電平信號和差分信號之間的轉換。本系統的組成結構見下圖。1

31、0.4 多機通信：系統組成主從式多機通信系統結構框圖主從式多機通信系統結構框圖 10.4 多機通信：設計要求 完成主從式多機通信系統的原理設計和電路板制作，用撥碼開關配完成主從式多機通信系統的原理設計和電路板制作，用撥碼開關配置各站點地址，其中站點置各站點地址，其中站點0 0是主機，站點是主機，站點1 13 3為從機。為從機。通信波特率設置為通信波特率設置為9600bps9600bps。實現主機向從機的數據傳輸。通過主機鍵盤依次輸入要通信的從機實現主機向從機的數據傳輸。通過主機鍵盤依次輸入要通信的從機地址和數據，啟動發送；從機接收到數據后通過數碼管顯示。地址和數據，啟動發送；從機接收到數據后通

32、過數碼管顯示。實現從機向主機的數據傳輸。各從機依次通過鍵盤輸入要發送的數實現從機向主機的數據傳輸。各從機依次通過鍵盤輸入要發送的數據，啟動發送；主機接收后，顯示從機地址和數據。據，啟動發送；主機接收后，顯示從機地址和數據。實現從機到從機的數據傳輸。通過一臺從機的鍵盤依次輸入要通信實現從機到從機的數據傳輸。通過一臺從機的鍵盤依次輸入要通信的目標從機地址、主機中轉數據請求以及待發送的數據，然后啟動的目標從機地址、主機中轉數據請求以及待發送的數據，然后啟動發送；經主機中轉后，目標從機應能正確接收并顯示。發送；經主機中轉后，目標從機應能正確接收并顯示。10.4 多機通信：設計提示 MCS-51 MCS

33、-51單片機的串口控制寄存器單片機的串口控制寄存器SCONSCON中的中的SM2SM2為多機通信控制位。串為多機通信控制位。串口以方式口以方式2 2或或3 3接收時，若接收時，若SM2SM2為為1 1，則僅當接收到的第，則僅當接收到的第9 9位數據位數據RB8RB8為為1 1時，數據才裝入時，數據才裝入SBUFSBUF，置位接收中斷標志，置位接收中斷標志RIRI；如果接收到的第；如果接收到的第9 9位數位數據據RB8RB8為為0 0，則不置位中斷標志，信息丟失，則不置位中斷標志，信息丟失，CPUCPU不作任何處理。當不作任何處理。當SM2SM2為為0 0時，則接收到一個數據后，不管第時，則接收

34、到一個數據后，不管第9 9位數據位數據RB8RB8是是1 1還是還是0 0，都，都將數據裝入將數據裝入SBUFSBUF置位中斷標志置位中斷標志RIRI，請求，請求CPUCPU處理。處理。在主從式通信中，從機都初始化為在主從式通信中，從機都初始化為9 9位異步通信方式位異步通信方式(方式方式2 2或或3)3)，置，置位位SM2SM2，允許接收串行中斷。主機要和某一從機通信時，先發出聯絡，允許接收串行中斷。主機要和某一從機通信時，先發出聯絡命令。聯絡命令的命令。聯絡命令的TB8TB8為為1 1，各個從機收到的，各個從機收到的RB8RB8為為1 1，置位，置位RIRI，請求，請求CPUCPU處理。只

35、有目標從機才清零處理。只有目標從機才清零SM2SM2，并給主機作出應答；其它從機，并給主機作出應答；其它從機保持保持SM2SM2為為1 1，不動作。，不動作。10.4 多機通信：設計提示 主機收到應答之后，就可以和從機通信，進行雙向數據傳輸。主機主機收到應答之后，就可以和從機通信，進行雙向數據傳輸。主機發送的信息的第發送的信息的第9 9位位TB8TB8為為0 0，只有聯絡好的從機的，只有聯絡好的從機的SM2SM2為為0 0，它才會收，它才會收到主機的命令或數據，并作相應處理；其它從機由于到主機的命令或數據，并作相應處理；其它從機由于SM2SM2保持為保持為1 1，對主機的通信命令和數據不作任何

36、處理。這樣便實現了主機和從機對主機的通信命令和數據不作任何處理。這樣便實現了主機和從機之間的一對一的通信。之間的一對一的通信。當一次通信結束以后，從機的當一次通信結束以后，從機的SM2SM2恢復為恢復為1 1，主機可以發出新的聯絡，主機可以發出新的聯絡命令，以便和另一臺從機進行通信。命令，以便和另一臺從機進行通信。10.4 多機通信：設計提示 需要指出，以上方式是基于需要指出，以上方式是基于MCS-51MCS-51單片機的多機通信機制的主從式單片機的多機通信機制的主從式多機通信。通過設定幀協議，進行以幀為單位的數據傳輸，是更加多機通信。通過設定幀協議，進行以幀為單位的數據傳輸，是更加靈活的多機

37、通信方法。比如，在每幀中設置一個字節作為目標站點靈活的多機通信方法。比如，在每幀中設置一個字節作為目標站點的地址，當所有的從機都收到一幀信息后，只有目標站點地址與自的地址，當所有的從機都收到一幀信息后，只有目標站點地址與自身地址相同的從機才將這一幀數據作為有效數據，否則不作處理，身地址相同的從機才將這一幀數據作為有效數據，否則不作處理，這樣也能實現多機通信。這相當于利用軟件對通信過程進行管理。這樣也能實現多機通信。這相當于利用軟件對通信過程進行管理。利用軟件來管理復雜的通信過程具有硬件接口簡單的優點，但其缺利用軟件來管理復雜的通信過程具有硬件接口簡單的優點，但其缺點是可靠性差、占用點是可靠性差

38、、占用CPUCPU時間長，故可以采用專門的硬件電路來完成時間長，故可以采用專門的硬件電路來完成這些管理工作，而把這些管理工作，而把CPUCPU解放出來。各種總線控制器正是根據一定的解放出來。各種總線控制器正是根據一定的協議來實施這些工作的，比如協議來實施這些工作的，比如CANCAN總線控制器、以太網控制器等?？偩€控制器、以太網控制器等。10.5 CAN總線站點設計與通信實驗 CAN CAN 總線是一種用于工業現場的串行通信網絡，它由掛接在總線上總線是一種用于工業現場的串行通信網絡，它由掛接在總線上的多個通信站點組成，各站點通常由單片機系統和的多個通信站點組成，各站點通常由單片機系統和CANCA

39、N控制器組成。單控制器組成。單片機系統發送和接收數據都只和片機系統發送和接收數據都只和CANCAN控制器打交道?？刂破鞔蚪坏?。CANCAN控制器是一個通控制器是一個通信管理芯片，它一方面和單片機進行雙向通信，接收從單片機發送的任信管理芯片，它一方面和單片機進行雙向通信，接收從單片機發送的任務，向單片機傳送從總線上接收到的有關數據；另一方面又與總線進行務，向單片機傳送從總線上接收到的有關數據；另一方面又與總線進行雙向通信，檢測總線上的數據，接收其它站點向本站點發送的數據，在雙向通信，檢測總線上的數據，接收其它站點向本站點發送的數據，在總線允許的情況下，向總線發送本站點要求發送的數據本例利用總線允

40、許的情況下，向總線發送本站點要求發送的數據本例利用CANCAN控控制器制器SJA1000SJA1000來設計來設計CANCAN站點，進行通信實驗。站點，進行通信實驗。10.5 CAN總線站點設計與通信實驗CANCAN通信網絡組成通信網絡組成 10.5 CAN站點：系統組成 本例所設計的本例所設計的CANCAN站點主要由站點主要由AT89C52AT89C52單片機和單片機和CANCAN控制器控制器SJA1000SJA1000組組成，采用成，采用PCA82C250PCA82C250作為總線驅動器。作為總線驅動器。PCA82C250PCA82C250的作用與前述的作用與前述MAX485MAX485的

41、的作用類似，用于實現電平信號和差分信號之間的轉換。單片機上還連接作用類似，用于實現電平信號和差分信號之間的轉換。單片機上還連接有數碼管和撥碼開關，數碼管用于顯示接收和發送的數據，撥碼開關用有數碼管和撥碼開關，數碼管用于顯示接收和發送的數據，撥碼開關用于設置本站點的地址。系統組成結構見下圖。于設置本站點的地址。系統組成結構見下圖。10.5 CAN站點：系統組成基于基于MCS-51MCS-51單片機的單片機的CANCAN節點實現框圖節點實現框圖 10.5 CAN站點：設計要求 完成完成CANCAN站點的電路原理圖設計和電路板制作，每個站點用站點的電路原理圖設計和電路板制作，每個站點用4 4位數碼位

42、數碼管顯示。管顯示。編寫程序，實現編寫程序，實現3 3個站點間的循環通信，每個數據包發送個站點間的循環通信，每個數據包發送2 2個字節，個字節，各個站點都顯示本站點發送的數據。三個站點的操作如下：各個站點都顯示本站點發送的數據。三個站點的操作如下：站點站點A A：初始化完畢或發送完畢后開始計時，若在初始化完畢或發送完畢后開始計時，若在2 2秒內收到數據，秒內收到數據，則則1 1秒后將收到的數據加秒后將收到的數據加1 1發送給站點發送給站點B B；否則向站點；否則向站點B B發送發送 0 x00000 x0000。站點站點B B：初始化完畢后等待接收中斷，一旦接收到數據，將數據加初始化完畢后等待

43、接收中斷，一旦接收到數據，將數據加 1 1，并轉發給站點，并轉發給站點C C。站點站點C C：初始化完畢后等待接收中斷，一旦接收到數據，將數據加初始化完畢后等待接收中斷，一旦接收到數據，將數據加 1 1，并轉發給站點，并轉發給站點A A。10.5 CAN站點：設計要求 如上所述，所設計的如上所述，所設計的CANCAN總線站點在正常情況下，每個站點每隔總線站點在正常情況下，每個站點每隔1 1秒，秒，都會進行一次接收數據、數據加都會進行一次接收數據、數據加1 1、發送數據的操作，每個站點發送的、發送數據的操作，每個站點發送的數據都不相同，發送的數據將在本站點顯示。如果偶爾出錯，將由站點數據都不相同

44、，發送的數據將在本站點顯示。如果偶爾出錯，將由站點A A重新啟動這種循環。只有在故障情況下，才不能實現通信。重新啟動這種循環。只有在故障情況下，才不能實現通信。10.5 CAN站點：設計提示 SJA1000 SJA1000是單片機系統的典型外設，需通過并行擴展方式，將其連接是單片機系統的典型外設，需通過并行擴展方式，將其連接到到MCS-51MCS-51單片機的并行總線上。其相應的軟件包括初始化程序、發單片機的并行總線上。其相應的軟件包括初始化程序、發送接收程序等，通常采用中斷方式來實現發送和接收。送接收程序等，通常采用中斷方式來實現發送和接收。學習學習SJA1000SJA1000的數據手冊，了

45、解的數據手冊，了解SJA1000SJA1000的工作原理、硬件電路原理的工作原理、硬件電路原理和初始化編程的方法。和初始化編程的方法。學習學習PCA82C250PCA82C250的數據手冊，了解其應用電路的連接方法。的數據手冊，了解其應用電路的連接方法。SJA1000 SJA1000占用占用MCS-51MCS-51單片機的外部數據存儲器空間，見系統組成框圖。單片機的外部數據存儲器空間，見系統組成框圖。SJA1000SJA1000采用地址采用地址-數據復用總線，連接時，將數據復用總線，連接時，將SJA1000SJA1000的的8 8位數據口位數據口和和ALEALE線與線與MCS-51MCS-51

46、單片機的單片機的P0P0端口和端口和ALEALE線直接連接即可。線直接連接即可。10.5 CAN站點：設計提示 利用撥碼開關設置本站點的利用撥碼開關設置本站點的IDID號。號。在聯調之前，應首先對單個站點的功能進行調試?？衫迷诼撜{之前，應首先對單個站點的功能進行調試?？衫肧JA1000SJA1000的的自檢功能對單個站點進行測試。自檢功能對單個站點進行測試。不完全了解不完全了解CANCAN通信協議，僅學習通信協議，僅學習SJA1000SJA1000的數據手冊，是可以完成的數據手冊，是可以完成該設計的。但是，深入了解該設計的。但是，深入了解CANCAN通信原理和學習通信原理和學習CAN2.0

47、CAN2.0通信協議，對通信協議，對于設計出一個好的通信網絡是至關重要的。于設計出一個好的通信網絡是至關重要的。10.6 利用單片機和GSM模塊實現短消息通信 短消息服務（短消息服務（Short Message ServiceShort Message Service，簡稱，簡稱SMSSMS），也稱短信服務，），也稱短信服務，是移動通信系統（是移動通信系統（Global System for Mobile CommunicationGlobal System for Mobile Communication，簡稱，簡稱GSMGSM）提供的）提供的GSMGSM終端（比如手機）之間的一種應用服務。

48、基于該服務，終端（比如手機）之間的一種應用服務?；谠摲?，通過通過GSMGSM網絡，網絡，GSMGSM終端之間可以實現文本信息的收發，如下圖所示。如終端之間可以實現文本信息的收發，如下圖所示。如果我們能設計果我們能設計GSMGSM終端，并利用終端，并利用SMSSMS進行遠程數據的雙向傳送，就能實現進行遠程數據的雙向傳送，就能實現無線遠程監測和控制。本設計例就是利用單片機和無線遠程監測和控制。本設計例就是利用單片機和GSMGSM模塊設計一套模塊設計一套GSMGSM終端，通過它以短消息的方式向手機發送監測信息。終端，通過它以短消息的方式向手機發送監測信息。10.6 利用單片機和GSM模塊實現短消

49、息通信GSMGSM網絡連接結構網絡連接結構 10.6 短消息通信：系統組成 本例所設計的本例所設計的GSMGSM終端主要包括單片機和終端主要包括單片機和GSMGSM模塊，此外設置有鍵盤模塊，此外設置有鍵盤和數碼管用于輸入和顯示。單片機通過和數碼管用于輸入和顯示。單片機通過UARTUART口與口與GSMGSM模塊通信，并通過模塊通信，并通過發送一定的命令，實現對發送一定的命令，實現對GSMGSM模塊的操作，如短消息的接收和發送等。模塊的操作，如短消息的接收和發送等。單片機用于控制單片機用于控制GSMGSM模塊的控制命令稱為模塊的控制命令稱為ATAT命令集。命令集。GSMGSM模塊在工作時需模塊在

50、工作時需要插入要插入SIMSIM卡，即手機卡，并通過外接天線提高通信質量。實驗時，用卡，即手機卡，并通過外接天線提高通信質量。實驗時，用另外的手機接收所設計的另外的手機接收所設計的GSMGSM終端發送的短消息，或通過手機向所設計終端發送的短消息，或通過手機向所設計的的GSMGSM終端發送短消息。系統的組成結構見下圖。終端發送短消息。系統的組成結構見下圖。10.6 短消息通信：系統組成GSMGSM終端結構終端結構 10.6 短消息通信：設計要求 設計單片機系統，完成單片機與設計單片機系統，完成單片機與GSMGSM模塊的連接。模塊的連接。單片機向單片機向GSMGSM模塊發送模塊發送ATAT命令，命

51、令，GSMGSM能夠返回應答信息，表明單片機能夠返回應答信息，表明單片機與與GSMGSM模塊連接成功。模塊連接成功。用鍵盤模擬單片機所監測對象的狀態，單片機以短消息形式與手機用鍵盤模擬單片機所監測對象的狀態，單片機以短消息形式與手機 保持通信，需要完成下面功能：保持通信，需要完成下面功能：功能功能1 1：鍵盤輸入故障鍵盤輸入故障1 1，GSMGSM終端能夠向手機發送終端能夠向手機發送1 1號故障信息；號故障信息；功能功能2 2：鍵盤輸入故障鍵盤輸入故障2 2，GSMGSM終端能夠向手機發送終端能夠向手機發送2 2號故障信息；號故障信息；功能功能3 3：手機向手機向GSMGSM終端發送狀態查詢命

52、令終端發送狀態查詢命令0 0，GSMGSM終端中的單片機能終端中的單片機能 夠接收到命令，并向手機發送狀態信息；夠接收到命令，并向手機發送狀態信息；單片機發送或者接收短消息時，通過數碼管顯示。單片機發送或者接收短消息時，通過數碼管顯示。10.6 短消息通信：設計提示 盡管盡管GSMGSM模塊要完成大量的復雜工作，但對于單片機來說，它僅僅相模塊要完成大量的復雜工作，但對于單片機來說，它僅僅相當于一個當于一個UARTUART串行外設，因此，其硬件電路和軟件設計比較簡單。串行外設，因此，其硬件電路和軟件設計比較簡單。在硬件上，只需把在硬件上，只需把GSMGSM的的TXDTXD和和RXDRXD引腳與單

53、片機的對應引腳相連即可。引腳與單片機的對應引腳相連即可。在軟件上，單片機是通過向在軟件上，單片機是通過向GSMGSM模塊發送一些指令，來指導模塊發送一些指令，來指導GSMGSM模塊模塊的工作，以及與的工作，以及與GSMGSM模塊交換數據。這些指令稱為模塊交換數據。這些指令稱為ATAT指令集，已形成指令集，已形成相應的標準。相應的標準。單片機與單片機與GSMGSM模塊之間的串行異步通信的速率可設定，通常設為模塊之間的串行異步通信的速率可設定，通常設為 9600bps9600bps。GSM GSM通信過程中包含大量的數據處理，系統可擴展一片通信過程中包含大量的數據處理，系統可擴展一片E2PROME

54、2PROM來擴展來擴展單片機的程序以及數據存儲空間單片機的程序以及數據存儲空間 10.6 短消息通信：設計提示 GSM GSM模塊支持模塊支持GSM07.05GSM07.05規定的規定的ATAT指令集。該指令集由指令集。該指令集由ETSIETSI（歐洲通信（歐洲通信技術委員會）發布，包含對技術委員會）發布，包含對SMSSMS的控制。單片機通過向的控制。單片機通過向GSMGSM模塊的串模塊的串行接口收發一系列行接口收發一系列ATAT命令，達到控制命令，達到控制GSMGSM模塊收發短消息的目的。單模塊收發短消息的目的。單片機發送的指令與接收到的響應都是字符的片機發送的指令與接收到的響應都是字符的A

55、SCIIASCII碼。常用的碼。常用的ATAT指令指令見下表所示。見下表所示。10.6 短消息通信：設計提示AT指令功能描述AT+OFFAT+OFF關機并重新啟動關機并重新啟動AT+CMGF=1AT+CMGF=1選擇短信格式為選擇短信格式為TEXTTEXT模式模式AT+CMGSAT+CMGS發送短信息發送短信息AT+CMGRAT+CMGR讀取短信息讀取短信息AT+CMGD=0AT+CMGD=0刪除全部短信息刪除全部短信息常用常用ATAT指令指令 10.7 基于單片機的安全計算機結構設計與實驗 安全計算機在列車運行控制、銀行系統等可靠性要求高的領域得到安全計算機在列車運行控制、銀行系統等可靠性要

56、求高的領域得到廣泛應用。在安全計算機內部，一般通過避錯和容錯設計來提高系統的廣泛應用。在安全計算機內部，一般通過避錯和容錯設計來提高系統的可靠性。避錯是提高原部件本身可靠性的技術，容錯則是通過冗余設計可靠性。避錯是提高原部件本身可靠性的技術，容錯則是通過冗余設計使系統在故障條件下仍可實現既定功能。雙模冗余是常用的容錯設計方使系統在故障條件下仍可實現既定功能。雙模冗余是常用的容錯設計方法，它利用兩套計算機系統同時處理同一輸入信息，并由表決器對處理法，它利用兩套計算機系統同時處理同一輸入信息，并由表決器對處理結果進行仲裁。該方法通過增加硬件數量來獲取更高的系統可靠性。雙結果進行仲裁。該方法通過增加

57、硬件數量來獲取更高的系統可靠性。雙模冗余通常又有雙機比較和雙機熱備兩種實現結構，見下圖。模冗余通常又有雙機比較和雙機熱備兩種實現結構，見下圖。10.7 基于單片機的安全計算機結構設計與實驗雙機比較結構雙機比較結構 10.7 基于單片機的安全計算機結構設計與實驗雙機熱備結構雙機熱備結構 10.7 基于單片機的安全計算機結構設計與實驗 雙機比較由兩套處理系統和一套仲裁系統組成，輸入信號經兩套處雙機比較由兩套處理系統和一套仲裁系統組成，輸入信號經兩套處理系統理系統PU2PU2處理后，由仲裁處理后，由仲裁CPUCPU將兩個處理結果進行比較，只有當結果一將兩個處理結果進行比較，只有當結果一致時才輸出。雙

58、機熱備結構由兩套致時才輸出。雙機熱備結構由兩套“處理處理CPU”CPU”和一套和一套“雙機切換仲裁雙機切換仲裁CPU”CPU”組成，正常情況下組成，正常情況下CPU1CPU1作為主機正常運行，作為主機正常運行，CPU2CPU2作為從機，只對作為從機，只對數據進行熱備份，不參與輸出。當數據進行熱備份，不參與輸出。當CPU1CPU1出現故障時，由出現故障時，由“雙機切換仲裁雙機切換仲裁CPU”CPU”控制控制CPU2CPU2代替代替CPU1CPU1成為新的主機進行信號處理，同時對成為新的主機進行信號處理，同時對CPU1CPU1進行進行檢修，待修復好以后重新接入系統，但作為從機運行。本設計例要求以檢

59、修，待修復好以后重新接入系統，但作為從機運行。本設計例要求以MCS-51MCS-51單片機作為處理單片機作為處理CPUCPU及仲裁及仲裁CPUCPU，設計一套基于雙機熱備結構的安，設計一套基于雙機熱備結構的安全計算機演示系統。全計算機演示系統。10.7 安全計算機：系統組成 本例所設計的雙機熱備系統由本例所設計的雙機熱備系統由3 3臺以臺以AT89C52AT89C52為核心的單片機系統組為核心的單片機系統組成。其中兩臺作為處理成。其中兩臺作為處理CPUCPU，另外一臺作為雙機切換仲裁，另外一臺作為雙機切換仲裁CPUCPU。為了便于。為了便于操作，在每套單片機系統中設計一個操作，在每套單片機系統

60、中設計一個4 44 4的鍵盤作為系統輸入，的鍵盤作為系統輸入，4 4位數位數碼管用于顯示系統的運行狀態。碼管用于顯示系統的運行狀態。10.7 安全計算機：設計要求 了解了解CPUCPU切換的基本原理和方法，設計基本的安全方案和切換機制。切換的基本原理和方法，設計基本的安全方案和切換機制。完成完成3 3臺單片機系統的硬件電路和接口設計，完成臺單片機系統的硬件電路和接口設計，完成PCBPCB設計，利用設計，利用4 44 4的鍵盤作為處理的鍵盤作為處理CPUCPU的系統輸入，利用的系統輸入，利用4 4位數碼管顯示輸出鍵值位數碼管顯示輸出鍵值和運行狀態。和運行狀態。10.7 安全計算機：設計要求 完成

61、雙機熱備系統實驗。系統上電時，仲裁完成雙機熱備系統實驗。系統上電時，仲裁CPUCPU設置設置CPU1CPU1作為主機，作為主機，CPU2CPU2作為從機，測試以下項目：作為從機，測試以下項目：項目項目1 1：斷開斷開CPU1CPU1，仲裁，仲裁CPUCPU立即將控制權限移交給立即將控制權限移交給CPU2CPU2，數碼管顯，數碼管顯 示出數據輸出仍然正常，但同時顯示出示出數據輸出仍然正常，但同時顯示出CPU1CPU1出現故障；出現故障；項目項目2 2：重新接入重新接入CPU1CPU1，仲裁，仲裁CPUCPU判斷系統恢復正常運行狀態，判斷系統恢復正常運行狀態，CPU2CPU2作為主機，作為主機，C

62、PU1CPU1設為從機，數碼管顯示系統運行正常；設為從機，數碼管顯示系統運行正常；項目項目3 3：斷開：斷開CPU2CPU2，仲裁，仲裁CPUCPU立即將控制權限移交給立即將控制權限移交給CPU1CPU1，數碼管顯，數碼管顯 示出數據輸出仍然正常，但同時顯示出示出數據輸出仍然正常，但同時顯示出CPU2CPU2出現故障；出現故障；項目項目4 4：斷開斷開CPU1CPU1和和CPU2CPU2，仲裁，仲裁CPUCPU顯示不能輸出數據，同時顯示顯示不能輸出數據，同時顯示 CPU1CPU1和和CPU2CPU2都出現故障。都出現故障。10.7 安全計算機：設計提示 冗余系統的設計方法可以參考冗余系統的設計

63、方法可以參考計算機應用系統的故障診斷以及可計算機應用系統的故障診斷以及可靠性技術基礎靠性技術基礎，鄒逢興編著，高等教育出版社。，鄒逢興編著，高等教育出版社。在雙機熱備設計中，首先要保證仲裁在雙機熱備設計中，首先要保證仲裁CPUCPU是充分可靠的，其次要有判是充分可靠的，其次要有判斷斷CPUCPU發生故障的依據，這兩者是設計的難點，通常由相關的安全設發生故障的依據，這兩者是設計的難點，通常由相關的安全設計標準來約定。本實驗的關鍵是實現計標準來約定。本實驗的關鍵是實現CPUCPU之間的切換，這兩個技術難之間的切換，這兩個技術難點暫不考慮。點暫不考慮。處理單片機與仲裁單片機之間可以通過雙口處理單片機

64、與仲裁單片機之間可以通過雙口RAMRAM實現數據通信。實現數據通信。實驗中也可以通過鍵盤輸入來模擬實驗中也可以通過鍵盤輸入來模擬CPUCPU出現故障。出現故障。10.8 基于單片機的步進電機控制系統設計 步進電機在伺服控制、精密加工等領域得到廣泛應用，它適于采用步進電機在伺服控制、精密加工等領域得到廣泛應用，它適于采用單片機進行控制。利用單片機控制步進電機，主要是控制其通電順序和單片機進行控制。利用單片機控制步進電機，主要是控制其通電順序和換相頻度?？刂仆婍樞蛴址Q為脈沖分配，例如，對于三相步進電機，換相頻度?？刂仆婍樞蛴址Q為脈沖分配，例如，對于三相步進電機，通常有三拍和六拍兩種工作方式，三

65、拍工作方式的通電順序為通常有三拍和六拍兩種工作方式，三拍工作方式的通電順序為A-B-C-AA-B-C-A，六拍工作方式的通電順序為六拍工作方式的通電順序為A-AB-B-BC-C-CA-AA-AB-B-BC-C-CA-A。單片機需要嚴格按照這。單片機需要嚴格按照這一順序或反序分別控制一順序或反序分別控制A A、B B、C C相的通斷。如果按反序通電，則電機就相的通斷。如果按反序通電，則電機就反轉。調整單片機發出脈沖的頻率，就可以調整步進電機的轉速。本設反轉。調整單片機發出脈沖的頻率，就可以調整步進電機的轉速。本設計例根據此原理設計步進電機的轉角控制和速度調節系統。計例根據此原理設計步進電機的轉角

66、控制和速度調節系統。10.8 步進電機控制：系統組成 步進電機控制系統由單片機控制電路、功率放大電路和三相混合式步進電機控制系統由單片機控制電路、功率放大電路和三相混合式步進電機組成。用戶接口有鍵盤和顯示等，用于設定控制要求和顯示控步進電機組成。用戶接口有鍵盤和顯示等，用于設定控制要求和顯示控制效果，該系統的組成結構見下圖：制效果，該系統的組成結構見下圖：利用單片機控制步進電機利用單片機控制步進電機 10.8 步進電機控制：設計要求 采用采用AT89C2051AT89C2051或或PIC16C54PIC16C54單片機設計步進電機控制電路。單片機設計步進電機控制電路。功率放大電路的功率管采用功率放大電路的功率管采用IRF540IRF540，線圈工作電流，線圈工作電流0.5A0.5A。用鍵盤將電機設置為步進運動狀態，每按一次步進鍵前進一步，數用鍵盤將電機設置為步進運動狀態，每按一次步進鍵前進一步，數碼管顯示步進的步數。碼管顯示步進的步數。用鍵盤將電機設置為連續運動狀態，給定轉速后，電機能夠連續運用鍵盤將電機設置為連續運動狀態，給定轉速后，電機能夠連續運動。數碼管顯示給定轉速。用轉速測量儀