一、實驗目的和要求

了解步進電機的工作原理，學習用單片機的步進電機控制系統(tǒng)的硬件設計方法，掌握定時器和中斷系統(tǒng)的應用，熟悉單片機應用系統(tǒng)的設計與調(diào)試方法。

二、實驗設備

1.單片機測控實驗系統(tǒng)

2.步進電機控制實驗模塊

3.Keil開發(fā)環(huán)境

4.STC-ISP程序下載工具

三、實驗內(nèi)容

1.編制MCS-51程序使步進電機按照規(guī)定的轉速和方向進行旋轉，并將已轉動的步數(shù)顯示在數(shù)碼管上。

2.步進電機的轉速分為兩檔，當按下S1開關時，進行快速旋轉，速度為60轉/分。當松開開關時，進行慢速旋轉，速度為10轉/分。當按下S2開關時，按照順時針旋轉；當松開 時，按照逆時針旋轉。

3.本程序要求使用定時器中斷來實現(xiàn)，不準使用程序延時的方式。

四、實驗步驟

1.預習 參考輔助材料，學習C51編程語言使用和步進電機原理。

2.簡單程序錄入和調(diào)試

本程序需要使用定時器定時，并使用中斷來同步。

中斷程序的典型例子如下：

格式：void 函數(shù)名()interrupt 中斷號 using 工作組 　

{ 　　

中斷服務程序內(nèi)容 　　

} 　

注意：中斷不能返回任何值，所以前面是 void 后面是函數(shù)名，名字可以自己起，但不要與c語言的關鍵字相同；中斷函數(shù)不帶任何參數(shù)，所以 函數(shù)名后面的（）內(nèi)是 空的，中 斷號是指單片機的幾個中斷源的序號。這個序號是單片機識別不同中斷的唯一標志。所以一定要寫正確。 后面的using 工作組 是指這個這個中斷使用單片機內(nèi)存中 4 個工作寄 存器的哪一組，c51 編譯后會自動分配工作組，因此最后這句話我們通常省略不寫。

c51 中斷寫法實例 　

void T1-time() interrupt 3 　　

{ 　　

TH1=(65536-50000)/256; 　

TL1=（65536-50000）%256; 　　

}

上面的意思是定時器 1 的中斷服務程序，定時器 1 的中斷服務序號是 3 ，因此我們要寫成 interrupt 3 ，服務程序的內(nèi)容是給 兩個初值寄存器裝入新值。。 　　

寫中斷前的準備:

2.1. TMOD 賦值 確定工作方式。T0 還是T1 的工作方式。 　

2.2.計算初值 裝入 TH0 TL0 或者 TH1 TL1 　　

2.3.中斷方式時 ，對 IE 賦值，開放中斷。 　　

2.4. 使 TR0 和 TR1 置位，啟動定時器/計數(shù)器 定時/計數(shù)。

3.程序調(diào)試及現(xiàn)象觀測

用單步、斷點、連續(xù)方式調(diào)試程序，觀察狀態(tài)指示燈及電機狀態(tài)，檢查運行結果。如果需要，可以將四個輸出信號的狀態(tài)同時輸出到P0口的某些位上，便于觀察。

五、實驗原理

1. 定時器中斷

使用定時器時，首先應由外部條件得到要定時的時間長度t，如本實驗中，就是根據(jù)要求的速度計算出的每一步之間的間隔。然后選擇適當?shù)亩〞r器工作方式，去計算想要設定 的計數(shù)器初值s，使用如下方程。

（2定時器最大位數(shù) － s）× 定時周期 =t (2的多少次方)

定時周期 = 12/CPU晶振頻率

注意#1. 得到的s需要分成高8位和低8位，分別放入計數(shù)器THx和TLx中（x為0或1）。如果s為負數(shù)，說明需要的定時時間太長，即使定時器的最大時間也無法滿足要求。這 種情況下，需要加入軟件循環(huán)才能實現(xiàn)。我們可以將需要的定時時間分成n份，利用定時器達到t/n的時間長度，然后在定時器處理程序中，累計某一變量，如果到達 n，說明總的時間t已經(jīng)達到。

#2.要想使用定時器中斷，除了上面的定時器初值設定外，還需要將其他相關的特殊功能寄存器也都設置好。如果使用方式0和方式1，不要忘記在計數(shù)結束后重新恢復計數(shù)器初 值。

2.我們使用的單片機系統(tǒng)的頻率是12M；步進電機轉動一周需要24步。

本步進電機實驗板，使用FAN8200作為驅動芯片。CPU通過如下4個引腳與FAN8200相連。

本實驗使用簡單的雙四拍工作模式即可，這也是FAN8200比較方便的工作方式。只要將CE1和CE2分別置為高，然后IN1和IN2按照預定的脈沖輸出，即01->11->10->00- >01這個循環(huán)構成一個方向旋轉的輸出脈沖，將此序列翻轉，就是相反方向的輸出脈沖。

六、思考題

1. 如采用單四拍工作模式，每次步進角度是多少，程序要如何修改？

2. 如采用單雙八拍工作模式，每次步進角度是多少，程序要如何修改？

3. 步進電機的轉速取決于那些因素？有沒有上、下限？

4. 如何改變步進電機的轉向？

5. 步進電機有那些規(guī)格參數(shù)，如何根據(jù)需要選擇型號？

以下是匯編程序：

ORG 0000H ;復位起始地址
LJMP START
ORG 000BH ;中間地址保留給中斷向量表
LJMP EINT0 ;定時器0中斷程序入口地址
ORG 0040H ;程序實際起始地址
START:
P4 EQU 0C0H
P4SW EQU 0BBH
CLK EQU P4.4 ;時鐘線
DAT EQU P4.5 ;數(shù)據(jù)線
SW EQU P3.6

MOV P4SW,#70H
MOV DPTR,#TAB ;s = 23869 --5D3E

LP:
MOV R3,#0 ;計數(shù)
MOV R4,#0
MOV R5,#0
I1: MOV TMOD,#01H ; 選擇工作方式，即對TMOD 賦初值。T0都工作在方式1，16位的計數(shù)器 GATE(GATE －門控位，控制定時器的兩種啟動方式，)等于0，不受外部控制

MOV IE,#82H ;全局中斷，T0中斷允許 中斷控制字;直接對中斷允許寄存器IE 和 優(yōu)先級寄存器 IP 設置
;ORL IP,#2H ;邏輯或，T0中斷優(yōu)先級高

SETB P1.1 ;CE1置高
SETB P1.4 ;CE2置高



NEXT:
JB P3.7,OPP ;如果P3.7等于1則轉移
MOV R0,#00101101B ;按下，順時針
MOV 20H,R0

LJMP SS1
OPP: MOV R0,#01111000B ;松開，逆時針
MOV 20H,R0
SS1:
JB P3.6,SPD
MOV R2,#0H ;按下，快速 ;23870 5D3E
LJMP L0
SPD: MOV R2,#1H ;松開，慢速


L0: MOV R1,#4
MOV R0,20H
L1: MOV A,R0
RLC A ;循環(huán)左移操作
MOV P3.2,C ;IN1
RLC A
MOV P1.0,C ;IN2
MOV R0,A
LCALL NUM
LCALL TIME
DJNZ R1,L1

LJMP NEXT

TIME:
CJNE R2,#1,QUICK
MOV R6,#6 ;慢速 ;分6次來記時
TIM2: MOV TH0,#5DH
MOV TL0,#3EH
SETB TR0
MOV R7,#0H
TIM3: CJNE R7,#1H,TIM3
DJNZ R6,TIM2
LJMP OUT

QUICK: MOV TH0,#5DH ;定時器0啟動;;快速,60轉/分
MOV TL0,#3EH
SETB TR0
MOV R7,#0H
TIM1: CJNE R7,#1H,TIM1
OUT:
RET
EINT0:
MOV R7,#1
RETI
NUM: ;顯示已轉動的步數(shù)，每轉動一次顯示一個數(shù)
S0: MOV A,R3
CALL EXP
MOV A,R4
CALL EXP
MOV A,R5
CALL EXP

CJNE R3,#10,S1
MOV R3,#0
CJNE R4,#10,S2
MOV R4,#0
CJNE R5,#10,S3
MOV R5,#0

S1: INC R3
LJMP STOP
S2: INC R4
LJMP STOP
S3: INC R5
LJMP STOP
STOP:
RET

EXP:
MOV 21H,R0
MOVC A,@A+DPTR
MOV R0,#8
CLY: CLR CLK ;P4.4 ;時鐘線低電平
RLC A ;累加器A 的邏輯操作指令
MOV DAT,C
SETB CLK ;P4.4 ;時鐘線高電平

DJNZ R0,CLY
MOV R0,21H
RET

TAB:
DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H
END