嵌入式电机系统中基础平台的搭建
嵌入式电机系统中基础平台的搭建[20191218091900]
摘要
21世纪智能化的东西几乎可以随处可见，无论是小到家用电器还是大到军事武器都会涉及到电机的控制。当然便捷的可视化操作平台是其中至关重要的一部分。虽然电机在我们的生活中运用广泛但是其原始的机械控制无法为我们带来更大的便利。本系统通过STC芯片的51单片机和PC端的上位机的控制串口通信实现电机智能控制可以使得电机产品变得具有可操作性。用户可以根据自己的需要对电机进行简单的控制这样就可以提高电机的工作效率。
51单片机自8031单片机被应用以来，作为嵌入式计算机领域的一个重要成员，得到了前有未有的快速发展。它以功能完整，小巧简单，稳定性高等一系列特点，得到了社会广泛的好评。
微软的WINFORM开发软件以它人性化的开发模式也在软件开发领域取得不小的声望。
对于本电机控制系统来说，最核心的问题是智能的控制设计，接口的调用和使用，以及上位机的实时控制的研究。而51单片机和微软的WINFORM作为成熟的开发板和开发工具完全能满足本系统所需要的一切要求。
实践证明本系统具有操作简单，控制到位，人机交互界面人性化等优点。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机电机控制系统WINFORM界面
目 录
1. LY-51S单片机概述 1
1.1 单片机概述 1
1.2 课题现状与趋势 1
1.3 单片机的应用领域 2
2. LY-51S单片机的结构及工作原理 3
2.1 LY-51S单片机的硬件结构图 3
2.2 Y-51S单片机的引脚及其功能描述 3
2.3 LY-51S单片机的指令系统 5
3. 系统的各个模块的介绍 10
3.1 LED显示模块 10
3.2 蜂鸣器模块 11
3.3 步进电机模块 11
3.4 直流电机模块 13
3.5 定时器，中断模块 14
3.6 串行接口 16
3.7 复位电路模块 16
4. 系统平台界面介绍 18
4.1 系统设计要求 18
4.2 系统软件详细设计 18
4.2.1 程序流程图 18
4.2.2 步进电机的代码清单 20
4.2.3 直流电机的代码清单 21
4.2.4 定时器中断代码清单 22
4.2.5串口通讯中断的代码清单 22
4.2.6 蜂鸣器的代码清单 23
4.2.7 LED指示灯代码清单 23
4.2.8 独立按键的代码清单 24
4.2.9 数码管的代码清单 25
4.2.10 单片机端口变量 27
4.2.11 单片机独立按键变量说明 27
5. 论文工作总结 28
参考文献 29
致 谢 30
1. LY-51S单片机概述
1.1 单片机概述
8位单片机在整个单片机市场上占有很大的比重,而且新型的8位单片机也在不断的出现在市场上.8位单片机以其独有的性价比,正广泛被各个领域的人所接收,是单片机的主流机种.随着电路技术，计算机科学的不断创新，不断发展，其价格也在不断降低。
51单片机数据处理能力还是相对比较强大的，它汲取了计算机的精华，只要是计算机的重要功能它都具备。比如：A/D和D/A转换器，微处理器，存储单元，计算运算器，串口通信接口，输入输出模块，定时器模块，ROM和RAM存储器等，它把各种主要的电路模块集成到一块集成电路板上，这些个被集成起来的电路通过软件被紧密的联系在一起，完成各种复杂的功能。
现在，单片机正进一步加强节能环保、抗扰能力强、内存容量大、价格低廉、安装方便等几个方面，以便能更好的满足用户的要求[1]。
节能环保：一般的单片机都是使用3~6V之间的电压值，低电压使得其功耗下降了很多，而且在使用过程中没有辐射，没有污染，对环境没有很大的影响，而且单片机完全可以利用电池进行供电，这样也能提升单片机的稳定性。
电压低：现在市场上95%单片机都有WAIT、STOP等省电模式。这样的模式就让单片机在电压的选择上更加灵活自由，目前单片机最低的电压的下限已经达到了1v到2v之间。
抗扰能力强：在实际的运用中，单片机会遭受复杂的电磁干扰，恶劣的环境的制约，这样会直接影响单片机使用的效果。所以这方面也是今后努力的一方面[8]
1.2 课题现状与趋势
利用单片机在来控制电机在智能化领域已经取得了很大的成就，但仍不是很完善。它的发展方向主要有：
（1）随着智能化领域的不断发展，计算机科学的不断创新，为了处理高难度，高复杂的计算，应该寻求更加便利的新型算法来控制电机。
（2）在实际运用开发中为了寻求较强的动静态性能及鲁棒性，应该改进或创新现有的控制方法。
（3）每一种电机的功能都有自己的优势和劣势，为了提高智能化的控制性能，在实际运用中会配合多种电机的协同工作来取长补短，集成为一体，可完善单控制方法缺陷。
（4）在智能化电机控制领域，测试电机速度一直是个难题，安装速度传感器会在实际运用中带来很多让人意想不到的问题，所以在高性能无传感器控制方法领域已经成为一个研究热点。
（5）随着人类对环保意识的不断增强，电机运作过程中所产生高次谐波可能会对电网会带来不必要的污染，通过降低电机工作噪声以及增强其可靠性、安全性等手段来减少对环境的影响，该领域也是今后的一个热点。
（6）计算机科学的不断创新，利用单片机来实现智能化控制将会在未来的智能化领域占有很大的比重，甚至可能是一种趋势和主流。但在实际开发中一定要结合实际环境，简单，方便的控制系统才能被市场接受。
1.3 单片机的应用领域
单片机以它的高性能，低消耗，稳定性强等特点，征服了无数的用户，现在在社会的各个领域都能见到单片机的身影，可以说是无处不在。
（1）全自动的模式领域：比如生产车间智能化管理、电梯的便捷式的操作控制系统、还有智能化控制的安保系统等等。
（2）高智能的仪表领域：单片机根据产品的要求利用不同的传感器来实现电压，温度，湿度等参数的监控并且能显示在仪器仪表上。
（3）办公设备和仪器领域：我们在办公室常见的复印机，打印机，投影仪都是典型的单片机产品。
（4）家电领域：我们的生活的环境几乎被单片机的产品所包围了，比如：电冰箱，空调，微波炉，洗衣机，榨汁机，吸尘器等等都是单片机的产品。
（5）通讯交互领域：单片机在移动设备方面也是大展拳脚，因为单片机上存在串口通信，这就实现智能化控制了，在电话这种风靡全球的宠儿上就体现得淋漓尽致。
（6）汽车和飞机的电子系统：高集成的电子监控仪表盘、车载系统、车载安保系统、导航系统、等都是利用单片机来实现的。
现在的单片机产品已经无处不在了，我相信在未来的社会，特别在智能化控制领域，单片机将发挥无法代替的作用，所以我相信单片机技术还会不断的发展来适应社会的需要，未来单片机应用领域将会更加广阔。
2. LY-51S单片机的结构及工作原理
2.1 LY-51S单片机的硬件结构图如图2-1所示
图2-1 LY-51S单片机的硬件结构
2.2 Y-51S单片机的引脚及其功能描述
89S52引脚功能介绍如图2-2所示
图2-2 引脚功能图介绍
对Y-51S单片机的各个端口的介绍
VCC +5V GND 地 ALE 地址锁存允许 /PSEN 程序存储器允许 EA/VPP 为0－访问外部程序存储器 为1－访问内部程序存储器 RST 复位信号输入 XTAL1、XTAL2 外部晶振 P0.0到P0.7 I/O端口（P0口） P1.0到P1.7 I/O端口（P1口） P2.0到P2.7 I/O端口（P2口） P3.0到P3.7 I/O端口（P3口）
P1端口电路图如图2-3所示，P2端口电路图如图2-4所示
图2-3 P1端口电路图
图2-4 P2端口电路图
I/O端口到P3口（双功能口）：
P3.0 －RXD 串行接口 P3.1 －TXD P3.2 －/INT0 外部中断输入 P3.3 －/INT1 P3.4 －T0 定时/计数器输入 P3.5 －T1 P3.6 －/WR 外部数据读、写 P3.7 －/RD
P3端口电路图如图2-5所示
图2-5 P3端口电路图
2.3 LY-51S单片机的指令系统
(1).指令中常用符号说明
Rn 当前寄存器区的Ro～R7(其中n＝0～7） Ri 当前寄存器区中的R0和R1(其中i＝0，1) direct 8位直接字节地址(片内RAM和SFR空间) #data 8位立即数。 #data16 16位立即数。 addr16 16位地址值。 Addr11 11位地址值。 rel 8位带符号地址偏移量(－128～＋127) bit 片内RAM和SFR中的可直接寻址位 @ 间接寻址寄存器或基址寄存器的前缀 ( ) 表示括号中的内容 (( )) 表示间址寻址的内容
摘要
21世纪智能化的东西几乎可以随处可见，无论是小到家用电器还是大到军事武器都会涉及到电机的控制。当然便捷的可视化操作平台是其中至关重要的一部分。虽然电机在我们的生活中运用广泛但是其原始的机械控制无法为我们带来更大的便利。本系统通过STC芯片的51单片机和PC端的上位机的控制串口通信实现电机智能控制可以使得电机产品变得具有可操作性。用户可以根据自己的需要对电机进行简单的控制这样就可以提高电机的工作效率。
51单片机自8031单片机被应用以来，作为嵌入式计算机领域的一个重要成员，得到了前有未有的快速发展。它以功能完整，小巧简单，稳定性高等一系列特点，得到了社会广泛的好评。
微软的WINFORM开发软件以它人性化的开发模式也在软件开发领域取得不小的声望。
对于本电机控制系统来说，最核心的问题是智能的控制设计，接口的调用和使用，以及上位机的实时控制的研究。而51单片机和微软的WINFORM作为成熟的开发板和开发工具完全能满足本系统所需要的一切要求。
实践证明本系统具有操作简单，控制到位，人机交互界面人性化等优点。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机电机控制系统WINFORM界面
目 录
1. LY-51S单片机概述 1
1.1 单片机概述 1
1.2 课题现状与趋势 1
1.3 单片机的应用领域 2
2. LY-51S单片机的结构及工作原理 3
2.1 LY-51S单片机的硬件结构图 3
2.2 Y-51S单片机的引脚及其功能描述 3
2.3 LY-51S单片机的指令系统 5
3. 系统的各个模块的介绍 10
3.1 LED显示模块 10
3.2 蜂鸣器模块 11
3.3 步进电机模块 11
3.4 直流电机模块 13
3.5 定时器，中断模块 14
3.6 串行接口 16
3.7 复位电路模块 16
4. 系统平台界面介绍 18
4.1 系统设计要求 18
4.2 系统软件详细设计 18
4.2.1 程序流程图 18
4.2.2 步进电机的代码清单 20
4.2.3 直流电机的代码清单 21
4.2.4 定时器中断代码清单 22
4.2.5串口通讯中断的代码清单 22
4.2.6 蜂鸣器的代码清单 23
4.2.7 LED指示灯代码清单 23
4.2.8 独立按键的代码清单 24
4.2.9 数码管的代码清单 25
4.2.10 单片机端口变量 27
4.2.11 单片机独立按键变量说明 27
5. 论文工作总结 28
参考文献 29
致 谢 30
1. LY-51S单片机概述
1.1 单片机概述
8位单片机在整个单片机市场上占有很大的比重,而且新型的8位单片机也在不断的出现在市场上.8位单片机以其独有的性价比,正广泛被各个领域的人所接收,是单片机的主流机种.随着电路技术，计算机科学的不断创新，不断发展，其价格也在不断降低。
51单片机数据处理能力还是相对比较强大的，它汲取了计算机的精华，只要是计算机的重要功能它都具备。比如：A/D和D/A转换器，微处理器，存储单元，计算运算器，串口通信接口，输入输出模块，定时器模块，ROM和RAM存储器等，它把各种主要的电路模块集成到一块集成电路板上，这些个被集成起来的电路通过软件被紧密的联系在一起，完成各种复杂的功能。
现在，单片机正进一步加强节能环保、抗扰能力强、内存容量大、价格低廉、安装方便等几个方面，以便能更好的满足用户的要求[1]。
节能环保：一般的单片机都是使用3~6V之间的电压值，低电压使得其功耗下降了很多，而且在使用过程中没有辐射，没有污染，对环境没有很大的影响，而且单片机完全可以利用电池进行供电，这样也能提升单片机的稳定性。
电压低：现在市场上95%单片机都有WAIT、STOP等省电模式。这样的模式就让单片机在电压的选择上更加灵活自由，目前单片机最低的电压的下限已经达到了1v到2v之间。
抗扰能力强：在实际的运用中，单片机会遭受复杂的电磁干扰，恶劣的环境的制约，这样会直接影响单片机使用的效果。所以这方面也是今后努力的一方面[8]
1.2 课题现状与趋势
利用单片机在来控制电机在智能化领域已经取得了很大的成就，但仍不是很完善。它的发展方向主要有：
（1）随着智能化领域的不断发展，计算机科学的不断创新，为了处理高难度，高复杂的计算，应该寻求更加便利的新型算法来控制电机。
（2）在实际运用开发中为了寻求较强的动静态性能及鲁棒性，应该改进或创新现有的控制方法。
（3）每一种电机的功能都有自己的优势和劣势，为了提高智能化的控制性能，在实际运用中会配合多种电机的协同工作来取长补短，集成为一体，可完善单控制方法缺陷。
（4）在智能化电机控制领域，测试电机速度一直是个难题，安装速度传感器会在实际运用中带来很多让人意想不到的问题，所以在高性能无传感器控制方法领域已经成为一个研究热点。
（5）随着人类对环保意识的不断增强，电机运作过程中所产生高次谐波可能会对电网会带来不必要的污染，通过降低电机工作噪声以及增强其可靠性、安全性等手段来减少对环境的影响，该领域也是今后的一个热点。
（6）计算机科学的不断创新，利用单片机来实现智能化控制将会在未来的智能化领域占有很大的比重，甚至可能是一种趋势和主流。但在实际开发中一定要结合实际环境，简单，方便的控制系统才能被市场接受。
1.3 单片机的应用领域
单片机以它的高性能，低消耗，稳定性强等特点，征服了无数的用户，现在在社会的各个领域都能见到单片机的身影，可以说是无处不在。
（1）全自动的模式领域：比如生产车间智能化管理、电梯的便捷式的操作控制系统、还有智能化控制的安保系统等等。
（2）高智能的仪表领域：单片机根据产品的要求利用不同的传感器来实现电压，温度，湿度等参数的监控并且能显示在仪器仪表上。
（3）办公设备和仪器领域：我们在办公室常见的复印机，打印机，投影仪都是典型的单片机产品。
（4）家电领域：我们的生活的环境几乎被单片机的产品所包围了，比如：电冰箱，空调，微波炉，洗衣机，榨汁机，吸尘器等等都是单片机的产品。
（5）通讯交互领域：单片机在移动设备方面也是大展拳脚，因为单片机上存在串口通信，这就实现智能化控制了，在电话这种风靡全球的宠儿上就体现得淋漓尽致。
（6）汽车和飞机的电子系统：高集成的电子监控仪表盘、车载系统、车载安保系统、导航系统、等都是利用单片机来实现的。
现在的单片机产品已经无处不在了，我相信在未来的社会，特别在智能化控制领域，单片机将发挥无法代替的作用，所以我相信单片机技术还会不断的发展来适应社会的需要，未来单片机应用领域将会更加广阔。
2. LY-51S单片机的结构及工作原理
2.1 LY-51S单片机的硬件结构图如图2-1所示
图2-1 LY-51S单片机的硬件结构
2.2 Y-51S单片机的引脚及其功能描述
89S52引脚功能介绍如图2-2所示
图2-2 引脚功能图介绍
对Y-51S单片机的各个端口的介绍
VCC +5V GND 地 ALE 地址锁存允许 /PSEN 程序存储器允许 EA/VPP 为0－访问外部程序存储器 为1－访问内部程序存储器 RST 复位信号输入 XTAL1、XTAL2 外部晶振 P0.0到P0.7 I/O端口（P0口） P1.0到P1.7 I/O端口（P1口） P2.0到P2.7 I/O端口（P2口） P3.0到P3.7 I/O端口（P3口）
P1端口电路图如图2-3所示，P2端口电路图如图2-4所示
图2-3 P1端口电路图
图2-4 P2端口电路图
I/O端口到P3口（双功能口）：
P3.0 －RXD 串行接口 P3.1 －TXD P3.2 －/INT0 外部中断输入 P3.3 －/INT1 P3.4 －T0 定时/计数器输入 P3.5 －T1 P3.6 －/WR 外部数据读、写 P3.7 －/RD
P3端口电路图如图2-5所示
图2-5 P3端口电路图
2.3 LY-51S单片机的指令系统
(1).指令中常用符号说明
Rn 当前寄存器区的Ro～R7(其中n＝0～7） Ri 当前寄存器区中的R0和R1(其中i＝0，1) direct 8位直接字节地址(片内RAM和SFR空间) #data 8位立即数。 #data16 16位立即数。 addr16 16位地址值。 Addr11 11位地址值。 rel 8位带符号地址偏移量(－128～＋127) bit 片内RAM和SFR中的可直接寻址位 @ 间接寻址寄存器或基址寄存器的前缀 ( ) 表示括号中的内容 (( )) 表示间址寻址的内容
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