《微机原理与接口技术》课程教学课件（PPT讲稿）第12章 其他接口设计

第12章其它应用接口设计

1 第12章 其它应用接口设计

第12章其它应用接口设计12.1步进电机的控制12.1.1控制步进电机的工作原理12.1.2控制步进电机的设计案例12.2直流电机的控制12.2.1控制直流电机的工作原理12.2.2控制直流电机的设计案例12.3基于时钟/日历芯片DS1302的电子钟设计12.3.1DS1302的工作原理12.3.2DS1302的应用设计案例

第12章 其它应用接口设计 12.1 步进电机的控制 12.1.1 控制步进电机的工作原理 12.1.2 控制步进电机的设计案例 12.2 直流电机的控制 12.2.1 控制直流电机的工作原理 12.2.2 控制直流电机的设计案例 12.3 基于时钟/日历芯片DS1302的电子钟设计 12.3.1 DS1302的工作原理 12.3.2 DS1302的应用设计案例 2

【内容概要】本章介绍AT89S52单片机系统中其他的常用应用接口设计，内容主要包括单片机与步进电机、直流电机以及时钟/日历芯片DS1302的接口设计，供读者的应用设计参考

【内容概要】 本章介绍AT89S52单片机系统中其他的常用应用接口设计 ，内容主要包括单片机与步进电机、直流电机以及时钟/日 历芯片DS1302的接口设计，供读者的应用设计参考。 3

12.1单片机控制步进电机的设计步进电机是将脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。非超载的情况下，电机转速、停止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，给电机加一脉冲信号，电机则转过一个步距角。因而步进电机只有周期性误差而无累积误差，在速度、位置等控制领域有较为广泛的应用

12.1 单片机控制步进电机的设计 步进电机是将脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制 元件。 非超载的情况下，电机转速、停止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，给电机加一脉冲信 号，电机则转过一个步距角。因而步进电机只有周期性误差而 无累积误差，在速度、位置等控制领域有较为广泛的应用。 4

12.1.1控制步进电机的工作原理驱动步进电机由单片机通过对每组线圈中的电流的顺序切换来使电机作步进式旋转，切换是单片机输出脉冲信号来实现，调节脉冲信号频率就可改变步进电机转速；改变各相脉冲先后顺序，就可改变电机旋转方向。步进电机驱动可采用双四拍（AB→BC-→CD-→DA→AB）方式，也可采用单四拍（A→B→C→D→A）方式。为使步进电机旋转平稳，还可采用单、双八拍方式（A→AB-→B-→BC-→C→CD-→D→DA→A）。各种工作方式时序见图12-15

5 12.1.1 控制步进电机的工作原理 驱动步进电机由单片机通过对每组线圈中的电流的顺序切换 来使电机作步进式旋转，切换是单片机输出脉冲信号来实现。 调节脉冲信号频率就可改变步进电机转速；改变各相脉冲先 后顺序，就可改变电机旋转方向。 步进电机驱动可采用双四拍（AB→BC→CD→DA→AB）方式， 也可采用单四拍（A→B→C→D→A）方式。为使步进电机旋转平 稳，还可采用单、双八拍方式（A→AB→B→BC→C→CD→D→DA →A）。各种工作方式时序见图12-1

单四拍方式双四拍方式单、双八拍工作方式DBCAADAABBCCDDABC.AR:RCDDDAA8BOD图12-1各种工作方式时序图6

6 图12-1 各种工作方式时序图

图12-1脉冲信号是高电平有效，但实际控制时公共端是接在VCC上，所以实际控制脉冲是低电平有效。12.1.2电路设计与编程【例12-1】单片机对步进电机控制的原理电路见图12-2。编写程序，用四路/O口输出实现环形脉冲分配，控制步进电机按固定方向连续转动。同时，通过“正转”和“反转”两个按键来控制电机的正转与反转。按下“正转”按键，步进电机正转；按下“反转”按键，步进电机反转；松开按键，电机停止转动，ULN2003是高耐压、大电流达林顿阵列系列产品，7个NPN达林顿管组成。多用于单片机、智能仪表、PLC等控制电路中。1

7 图12-1脉冲信号是高电平有效，但实际控制时公共端是接在 VCC上，所以实际控制脉冲是低电平有效。 12.1.2 电路设计与编程 【例12-1】单片机对步进电机控制的原理电路见图12-2。编写 程序，用四路I/O口输出实现环形脉冲分配，控制步进电机按固 定方向连续转动。同时，通过“正转”和“反转”两个按键来控 制电机的正转与反转。按下“正转”按键，步进电机正转；按下 “反转”按键，步进电机反转；松开按键，电机停止转动。 ULN2003是高耐压、大电流达林顿阵列系列产品，7个NPN达 林顿管组成。多用于单片机、智能仪表、PLC等控制电路中

+5VR3R410K10KU1正转3919PXTAL1CPO.0/ADO38P0.11AD1D237P0.2/AD21836XTAL2PO.3IAD3351N4148PO.4/AD434反转-PO.5IAD533OPO.6IAD6932RSTPO.ZIAD7MD1E21P2.0A82221N4148+5VP2.1/A923P2.2/A10小2924PSENP2.3/A11+5V43025ALEP2.4/A1231026EAP2.5/A1327P2.6/A14U228P2.71A159COM￥101￥1610P1.0P3.0/RXD1B1C2112￥154P1.12C2BP3.1/TXDT301214P123C3BP3.2/NTOL1341314CP3.3./NT14B51L1412+45.05C5BP3.4/T0C156011P1.56C6BP3.5/T17-1016P1.67B7CP3.6AR817P1.7P3.7/RDULN2003AAT89C51图12-2单片机控制步进电机接口电路8

8 图12-2 单片机控制步进电机接口电路

在5V电压下能与TTL和CMOS电路直接相连，可直接驱动继电器等负载。具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点。输入5V的TTL电平，输出可达500mA/50V。适于各类高速大功率驱动的系统。参考程序：ORG0100HMOV，控制数据表首地址送DPTRSTART:DPTR,#TAB1MOVRO,#3MOVR4,#0MOVP2,RO，初始角度，0度WAIT:MOVPO,#OFFHJNBPO.O,POS，判断“正转”按键的状态，正转键按下跳“正转”处理标号POSJNB判断“反转“按键的状态，反转键按下跳“反转”处理标号EGPO. 1,NEG91

9 在5V电压下能与TTL和CMOS电路直接相连,可直接驱动继电器 等负载。具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负 载能力强等特点。输入5V的TTL电平，输出可达500mA/50V。 适于各类高速大功率驱动的系统。 参考程序：

MOVP2,#O0HSTIPWAITPOS:MOVR4,#1“正转”处理，R4装入1MOYA,R4正转9度MOVCA,@A+DPTR查表取控制数据，偏移量为1，查得控制数据值为02H·MOVP2,8控制数据送P2口，电机正转ACALLDELAY调用延时子程序KEYATIPMOYR4,#7MEG:“反转”9度A,R4MOVMOVCA,@A+DPTRMOVP2,AACALLDELAY：调用延时子程序KEYAJMPKEY:MOVPO,#03H10

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