《单片机原理与接口技术 Single Chip Microcomputer》课程教学资源（PPT课件讲稿）第12章 其它应用接口设计

第12章其它应用接口设计 121步进电机的控制 12.1.1控制步进电机的工作原理 1212控制步进电机的设计案例 122直流电机的控制 122.1控制直流电机的工作原理 122.2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 1231DS1302的工作原理 123.2Ds1302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

121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

121.1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

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

双四拍方式 单四拍方式 单、双八拍工作方式 DA AB BC CD DA A b C D A . DA,A AB:B. BC. C, CD, D, DA B C 图121各种工作方式时序图

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 VC上,所以实际控制脉冲是低电平有效。 121.2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122。编写 程序,用四路Jo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

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

10K10K 正转 XTAL1 PO O/ADO PO1/AD1 37 PO2/A XTAL2 PO3/AD3 1N4148 PO 4/AD4 PO.5/AD5 反转 PO. 6/AD6 RST PO.7JAD P20A8 +5V 1N4148 PSEN P23A112 P2412 +5V 319ALE P25A13 P26/A14 P27/A15 COM P10 P3 O/RXD 1C 3■ P1.1 P3.1丌2 P32ANT〔 P3. 3/NT1 13 P340 +450 7P15 P35T1 6C 引P16 P3. 6AR AT89C51 图12-2单片机控制步进电机接口电路

8 图12-2 单片机控制步进电机接口电路

在5V电压下能与TT和CM0S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TL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: ORG 0100H START: MOT DPTR #TAB1 控制数据表首地址送DPTR MOT RO,#3 MOV MOT P2, RO ;初始角度,0度 WAIT: MOV P0, #0FFH JNB P0., POS 判断“正转”按键的状态,正转键按下跳“正转”处理标号P0s JNB PO 1, NEG 判断“反转“按键的状态,反转键按下跳“反转”处理标号NG

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：

M0V P2. #ooH STMP WAIT POS: 1[0V R4. #1 正转”处理,R4装入1 MOV A, R4 正转9度 Movc,的+DP;查表取控制数据,偏移量为1,查得控制数据值为O2H MOV P2,& ;控制欺据送P2口,电机正转 ACALL DELA;调用延时子程序 JM№PKEY NEG:MVR4,#7“反转”9度 原VA2跳4 MOVC A, O8+DPTR MOV P2.A ACALL DELAY 调用延时子程序 MP KEY KEY P,#03H

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Po. 0, NR1 ;“正转”按键松开,跳πR1 INC R4 CJNE R4, #9, LOOPP MOV R4,#1 LOOPP: MOV A, R4 MotC A, @A+DPTR MO矿 P2.A ACALL dELAY 调用延时子程序 AJMP KEY RRl: JB PO. 1. STaRT “反转”按键松开,跳 START DEC R4 CJNE R4, #o, LOOPN M0F4,#8 LOOPN: MOV A, R4 MOVC A, @A+DPTR MO矿 P2. A ACALL dElaY AJMP KEY

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