入参数。

所谓执行控制是指步进电机的启动停止以及复位。

各功能键具体设计如下键启动。

键停止。

键正转。

键反转。

键加速。

键减速。

键相数。

键由于外因导致系统死机时可按此键，经动态自检过程后返回系统初态。

非编码式键盘识别按键的方法有两种。

是行扫描法，二是线反转法。

在本系统中选择行扫描法，个功能键可看成个行列的矩阵式键盘。

因行线接地线，各行线均为低电平。

行线键无键按下时，行线列线断开，行线所接端口得到的全是信号，当列线输出是高电平时，有键按下列线变为低电平。

此时读到的键值就是按下的键。

为防止双键或者多键同时按下，往往从第行直扫描到最后行，若发现个闭合键，则有效否则全部作废。

本系统从第键扫描到第键。

扫描全部键盘时间很短，仅十几微秒，而按键时间次至少几十毫秒，所以只要有键按下，都能被扫描到。

键是机械开关结构，由于机械触点的弹性及电压突跳等原因，在触点闭合或断开的瞬间会出现电压抖动，所以要进行键的去抖动处理。

用软件延时可以躲过抖动，大约延时即可。

本系统键盘接口电路由键盘构成。

的端口发出脉冲对键盘进行扫描，不断对列线置高电平，有按键按下则列线低电平，另外复位键直接和单片机的端口相连，作为外因导致系统死机的重置。

键盘接口的电路如图所示。

图键盘接口电路石英多谐振荡器电路设计多谐振荡器是种自激励振荡器，在接通电源之后，不需要外加触发信号，便能自动的产生矩形脉冲。

本系统对多谐振荡器振荡频率有严格要求，因为振荡器作为模拟步进电机的脉冲源使用，它的频率直接影响着电机运转的稳定性。

在这种情形下，采用在多谐振荡器电路中接入石英晶体，组成石英晶体多谐振荡器。

石英晶体多谐振荡器的振荡频率取决于石英晶体的固有谐振频率，而与外接电阻电容无关。

石英晶体的谐振频率由石英晶体的结晶方向和外行尺寸所决定，具有极高的频率稳定性。

它的频率稳定度可达到，工作频率可达到几十兆赫。

采用工作频率为的石英晶振与对称式的多谐振荡器中的耦合电容串联起来组成了如图所示的石英晶体多谐振荡器。

图石英晶体多谐振荡器接口光电编码器原理及分类光电编码器由光栅盘和光电检测装置组成。

光栅盘是在定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。

由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图所示，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。

此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差的两路脉冲信号。

图光电编码器原理示意图根据编码器的刻度方法及信号输出形式，可分为增量式绝对式以及混合式三种。

增量式编码器增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲和相两组脉冲相位差，从而可方便地判断出旋转方向，而相为每转个脉冲，用于基准点定位。

它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适用于长距离传输。

其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。

绝对式编码器绝对式编码器可直接输出数字量。

在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的侧是光源，另侧对应每码道有光敏元件当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。

这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出个固定的与位置相对应的数字码。

显然，码道越多，分辨率就越高，对于个具有位二进制分辨率的编码器，其码盘必须有条码道。

绝对式编码器是利用自然二进制或循环二进制葛莱码方式进行光电转换的。

编码的设计可采用二进制码循环码二进制补码等。

它的特点是可以直接读出角度坐标的绝对值没有累积误差电源切除后位置信息不会丢失。

但是分辨率是由二进制的位数来决定的，也就是说精度取决于位数，目前有位位等多种。

其缺点是引出线较多，信号线数量与二进制的位数相同。

混合式绝对值编码器混合式绝对值编码器，它输出两组信息组信息用于检测磁极位置，带有绝对信息功能另组则与增量式编码器的输出信息完全相同。

增量式编码器实际上是种旋转式角位移检测装置，它根据轴所转过的角度，输出系列脉冲，能将机械角度变成电脉冲，其输出信号如图所示。

两路信号是相位相差的正交方波脉冲串，每个脉冲代表被测对象旋转了定的角度，之间的相位关系则反映了被测对象的旋转方向，即当相超前相，转动方向为正转当相超前相时，转动方向为反转。

信号是个代表零位的脉冲信号，可用于调零对位。

编码器正转输出编码器反转输出图编码器输出信号编码器测量位移的工作原理如下编码器位移测量系统硬件主要有光栅辨向电路单片机键盘和数码管电路组成。

编码器测量位移系统原理图如图编码器输出两路相角相差度的位移采集信号，经辨向电路得到方波信号和光脉冲信号，由于辨向电路输出的信号是电平，可将方波信号和光脉冲信号分别接入的和进行计数。

采用串行方式与微处理器通讯，串行数据从引脚送入芯片，并与端同步。

当片选信号变为低电平后，引脚上的数据在引脚的上升沿被写入的缓冲寄存器，即单片机得到采集数据通过送数码管显示。

图编码器测量位移系统原理图第五章系统软件设计软件结构系统应用程序由主程序中断服务程序和其它子程序组成。

在设计中采用模块化程序设计技术，根据系统的功能，将软件分成若干个功能相对独立的模块，包括系统初始化程序模块处理程序模块人机接口程序模块等。

系统主程序必须具有系统自检和初始化功能。

主程序主要完成初始化产生脉冲键盘检测数值显示等功能。

开机后首先执行初始化程序，系统初始化程序模块的功能主要是完成对单片机系统资源的初始分配。

主要包括各变量的初始化，时钟振荡器的设置定时器计数器初始化端口的初始化以及标志位的初始化。

系统软件设计采用模块化程序设计。

采用了串行显示程序模块键盘扫描程序模块中断程序模块计数模块。

子程序的调用通过和指令调用。

子程序调用既参数传递中，主程序先把有关参，张志良单片机原理与控制技术北京机械工业出版社，刘保廷，步进电动机及其驱动控制系统，哈尔滨工业大学出版社，，李广弟，单片机基础，北京航空航天大学出版社，刘刚等单片计算机原理，实验及应用技术长春吉林科学技术出版社，余永权世界流行单片机技术手册美国北京北京航空航天大学出版社，曹薇，谢云敏单片机应用及原理北京中国水利水电出版社，李全利单片机原理及应用技术北京高等教育出版社，张洪润，蓝清华单片机应用技术教程北京清华大学出版社，窦振中等编系列单片机应用技术与实例北京航空航天大学出版社，武峰主编系列单片机的开发应用技术北京航空航天大学出版社，王有绪等编系列单片机接口技术与应用系统设计北京航空航天大学出版社，，，致谢在老师和同学的帮助下，经过数月的努力，终于较好地完成了课题的研究开发及写作任务。

在此期间，我的指导老师给了我极大的帮助和悉心的指导。

在设计过程中遇到问题的时候，老师总是为我耐心解答疑问，指正，并给我指点了很多的设计思想和设计技巧。

在此，我对老师表示最衷心的感谢，在设计中我学到不少新的知识，不仅理论水平大有长进，而且积累了丰富的实践经验。

附录串行静态显示模块子程序附录电路图数存入约定位置，子程序执行时，可以从约定位置取得参数，子程序执行完后，将得到的结构存入约定的位置，返回主程序后，主程序可以从约定得到需要的结果。

主程序编程流程图如图所示。

图主程序流程图开始初始化输出脉冲显示判断按键读取键值设定是否合理改变参数子程序模块串行静态显示模块串行静态显示模块硬件采用个位输出口控制移位寄存器来控制发光二极管的恒定导通和截止。

寄存器保存扫描到的高电平，显示器显示出高电平的位，其余为暗，这样就会显示出各种字符。

串行静态显示模块的子程序流程图如下图，程序见附录。

入口系统初始化减法计数器设置开始计数开中断设置中断优先级等待是否分频数据处理显示程序返回分频图静态显示流程图键盘扫描模块系统键盘扫描采用行扫描法。

个功能键可看成个行列的矩阵式键盘。

因行线接地线，各行线均为低电平。

当列线输出是高电平时，有键按下列线变为低电平。

此时读到的键值就是按下的键。

带移位寄存器的键盘扫描程序流程图如图所示。

开始有无键按下键有效标志是否第次按下键两次按键值是否相同置键有效标志返回置第次键值标志，存键值键有效键处理清键有效标志位清第次按键标志位，取小标志，保存键值键盘扫描程序流程图，中断模块单片机的中断系统由与中断有关的特殊功能寄存器中断入口顺序查询逻辑电路组成。

中断源有个，分别为定时器定时器串行口。

本系统中断模块采用外部中断源，它由引脚输入，低电平负跳变有效，在每个机器周期的采样并建立标志。

外部中断的地址入口为。

外部中断服务如下，计数模块单片机都具有定时计数器，是个增量溢出计数器，对外部脉冲进行计数使用的。

可选择用脉冲的上升沿或者下降沿来触发，进行加计数。

计数器有两种工作方式同步计数和异步计数。

流程图如下图。

图计数模块流程图计数模块的程序如下，结论系统采用单片机与步进电机串行通讯控制方案，采用五个发光二极管模拟步进电机绕组，以单片机作为步进电机的控制器，实现步进电机的正反转加速预置步数复位等各项操作。

步进电机的相位转向预置步数由串行显示方式的数码管显示出来，步进电机的各项操作由非线形矩阵键盘实现。

整个系统的设计基于发光二极管的模拟，因此在步进电机与单片机之间并没有使用驱动芯片，设计难度稍微减低，但整个电路在步进电机控制方面功能性还是很强的，其中串行显示电路用于显示运行参数键盘接口电路用于运行参数的设定石英多谐振荡电路用于单片机的内部时钟，作为输出脉冲的频率设定模拟驱动电机电路实现电机相序和相位的控制。