圖3 復(fù)位電路
復(fù)位信號的產(chǎn)生有3種方式:外部復(fù)位電路上電或手動復(fù)位、監(jiān)督定時器溢出復(fù)位、執(zhí)行指令RST。監(jiān)督定時器溢出產(chǎn)生復(fù)位信號和執(zhí)行RST指令產(chǎn)生復(fù)位信號屬于89C51內(nèi)部復(fù)位控制邏輯，其前提是單片機(jī)已開始運(yùn)行程序。比較實(shí)用的復(fù)位方式是上電復(fù)位。此種方法是從RESET腳連接一個合適的電容到地，每lμs時間需電容約1~2μF。電路上電時，電容C迫使RESET引腳處于電平，然后由內(nèi)部上拉器件將RESET引腳拉向高電平。此電路僅適用與VCC上升較快的情況。當(dāng)系統(tǒng)掉電時，二極管為電容C提供了迅速放電的通路，從而保護(hù)系統(tǒng)在反復(fù)通電時均能可靠復(fù)位。
3.4 存儲模塊與振蕩電路設(shè)計(jì)
單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)比較小巧，一般存儲量也不會很大，因此，大都采用靜態(tài)RAM ,使用方便，不需要刷新。常用的芯片有6116(2K), 6264(8K), 62256(32K)。由于89C51片內(nèi)只有128個字節(jié)的RAM，而本系統(tǒng)中需要存儲的數(shù)據(jù)比較多，需要擴(kuò)展外部RAM ,系統(tǒng)采用1片6264。
AT89C51單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，輸入端與輸出端為XTAL1和XTAL2，與作為反饋元件的片外晶體振蕩器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。外接晶體以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路種，這時內(nèi)部振蕩器便自激振蕩，對C1和C2的大小會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性等。外接晶體時，C1和C2值常選擇為30pF左右，本系統(tǒng)選C1和C2值為30pF。
3.5 電源模塊設(shè)計(jì)
控制系統(tǒng)能否穩(wěn)定、可靠的工作，電源的設(shè)計(jì)是非常重要的。在本系統(tǒng)中，需要三種電源:+5V, +12V和-12V。為此設(shè)計(jì)了由集成穩(wěn)壓塊7805, 7812, 7912組成的集成電壓電路。    在電路中使用的7805, 7812, 7912穩(wěn)壓塊不僅有輸入端、輸出端和公共端，在芯片內(nèi)部設(shè)有過流、過熱保護(hù)以及調(diào)整管安全保護(hù)電路，使用簡便，具有保護(hù)功能好，安全可靠、輸出穩(wěn)定度高等特點(diǎn)。這個電路給系統(tǒng)提供穩(wěn)定的直流供電電壓、為電路提供精密基準(zhǔn)電壓源，在進(jìn)行光電隔離時，為隔離電路提供獨(dú)立的供電電源。集成穩(wěn)壓塊的作用為把非穩(wěn)定的直流電壓變換成穩(wěn)定的直流電壓。
電源電路如圖4所示。該電路由變壓器、橋式整流器B1、濾波電容和集成穩(wěn)壓塊7805, 7812, 7912組成。其工作原理為220V交流電經(jīng)變壓器降壓后由次級線圈輸出后電壓降為24V的交流電，然后經(jīng)過橋式電路整流后成為波動的直流電源，經(jīng)過高低通濾波后，輸入集成電壓穩(wěn)壓器7805, 7812和7912，輸出+5V±5%, +12V±5%、-12V±5%直流電壓，提供給單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。該電路經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，具有結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用等特點(diǎn)。
 
圖4 電源電路原理圖
4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
為了使控制系統(tǒng)各種硬件設(shè)備能夠正常運(yùn)行，有效地實(shí)現(xiàn)實(shí)時控制和管理，除了要設(shè)計(jì)合理的硬件電路，還必須要有高質(zhì)量的軟件支持。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括單片機(jī)應(yīng)用軟件和PC機(jī)應(yīng)用軟件。單片機(jī)軟件采用MCS-51匯編語言編寫，PC機(jī)軟件采用Delphi7.0編寫。單片機(jī)程序主要實(shí)現(xiàn)了位置控制、過程控制、信號處理、插補(bǔ)、通信處理等功能;PC機(jī)軟件主要是對數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)界面、實(shí)時位置動態(tài)顯示、曲線顯示等功能。
 
圖5 系統(tǒng)應(yīng)用軟件分層圖
本軟件系統(tǒng)是在Windows98平臺上，利用Delphi7.0開發(fā)成功的，系統(tǒng)軟件由許多功能模塊組成。系統(tǒng)軟件界面友好，使用方便，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)運(yùn)動控制功能。該軟件共有三個窗體:簡單運(yùn)動窗體、插補(bǔ)運(yùn)動窗體、E即接口測試窗體。其軟件分層框圖如圖5所示。
本文作者創(chuàng)新點(diǎn): 本文借助計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、電子技術(shù)、接口技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)了一個步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)�？刂破鞑捎脝纹瑱C(jī)作為主體，與PC機(jī)構(gòu)成上下位機(jī)控制結(jié)構(gòu)。該控制器可以輸出頻率可調(diào)的方波信號，可以滿足步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的頻率范圍。系統(tǒng)無論是在硬件還是軟件系統(tǒng)中都采用模塊化的設(shè)計(jì)方法。這使得系統(tǒng)擴(kuò)展起來比較方便，系統(tǒng)可移植性高，增加了系統(tǒng)的靈活性和可靠性，具有廣泛的適應(yīng)性。
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作者簡介: 李存志(1971.12-), 男(漢族), 河南省舞陽縣人, 河南經(jīng)貿(mào)職業(yè)學(xué)院講師, 鄭州大學(xué)碩士研究生, 主要從事嵌入式系統(tǒng)、自動控制研究。
張松煒（1971.09-）,男, 漢, 河南省義馬市人, 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院機(jī)電工程系, 研究方向:通信網(wǎng)信令系統(tǒng)。
詳細(xì)通訊地址：河南省鄭州市農(nóng)業(yè)路36號河南經(jīng)貿(mào)職業(yè)學(xué)院  單位郵編: 450053
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