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1、基于STC89C52单片机自动窗帘控制系统摘 要随着社会发展的越来越快，人们生活的越来越好，人们对于自己生活环境的要求越来越高，特别是我们的居住环境，随着生活节奏越来越快，人们想要舒适、快捷、方便的居住环境。现在的房屋多是有很大的落地窗，所以对于窗帘要求也是越来越高。因此，自动窗帘控制系统应运而生。自动窗帘控制系统多种多样。如有声控的、光控的、遥控的。现在的自动窗帘控制系统的核心器件多为单片机，动力部分多种多样，有直流电机和步进电机等。本次设计也是采用单片机控制步进电机来达到窗帘的关闭和打开，采用步进电机是因为步进电机能够精确速度及转动距离。单片机使用STC89C52，编写程序来控制步进电机的
2、转动方向和速度。本次设计我准备采用两种方式来控制步进电机，第一种是用按钮来控制，这种方式方便。第二种是使用定时来控制电机的转动。关键词：单片机，步进电机，自动窗帘 BASED ON STC89C52 MICROCONTROLLERS AUTOMATIC CURTAIN CONTROL SYSTEMABSTRACTWith the rapid development of society，peoples lives getting better，People for life environmental requirements will be more and more high especi
3、ally living environment. The rhythm of peoples living is becoming more and more quickly，so people want to comfortable，fast and convenient living environment. Now our houses have large French window，so our requirements of the curtain is becoming more and more high. So automatic curtain arises at the
4、historic moment . Automatic curtain control system is varied，such as voice controlling、light controlling、Remote control. Now the automatic curtain controlling system as the core component is generally Microcontroller ，the motor is varied，such as Stepping motor、DC motor.The design also used Microcont
5、roller control stepping motor to open curtain or close curtain. Using Stepping motor is because that Stepping motor can exactly control working time and distance. Microcontroller is STC89C52. Programming controls Stepping motors direction and instance. The design used two ways to control stepping mo
6、tor working，one controls uses button，another uses timing controlled.KEY WORDS: Microcontroller，Automatic curtain，Stepping motor目录前 言1第1章 单片机智能控制概述41.1单片机智能控制发展41.2自动窗帘控制系统概述61.3自动窗帘控制系统设计概述7第2章 自动窗帘控制系统102.1控制系统概述102.2控制模块102.3显示模块112.4执行模块13第3章 自动窗帘控制系统硬件163.1单片机概述163.1.1 STC89C52 单片机概述173.1.2 STC8
7、9C52 系列单片机的内部结构173.1.3单片机复位电路193.1.4单片机最小系统203.2步进电机213.2.1步进电机工作原理213.2.2步进电机驱动电路213.3 LED显示器223.3.1 LED显示原理223.3.2数码管的驱动方式24第4章 自动窗帘控制系统仿真与调试254.1 Proteus及其功能概述254.2 Keil概述264.3自动窗帘控制系统仿真与调试274.4流程图28结 论31谢 辞32参考文献33前 言随着我国文化、经济、科技等各方面的发展，单片机的应用也随之越来越广泛。在这样一个高速发展的环境下，各种新兴产品犹如雨后春笋，单片机的作用也显得越发重要。单片机
8、是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z8
9、0是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。在中国这个发展中大国，单片机的出现意味着计算机分为通用计算机系统和嵌入式计算机系统（单片机的最明显的优势，就是可以嵌入到各种仪器、设备中）。单片机单芯片因它的体积微小和成本低廉的优点而广泛的应用到工业控制，智能家电，汽车电子，楼宇自动化，医疗器械方面都有应用，智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器常用的有验钞机，门禁系统，电子监控，变频空调等，它是现代电子系统中极其重要的智能化工具。在未来，单片机将会进一步的走向低功耗、小体积、大容量、高性能、低价位和混合信号集成化。随着材料科学、工艺技术、计算机技术的
10、发展与进步，电路系统向着集成度极高的方向发展。CPU的生产制造技术，也朝着综合性、技术性、实用性发展。可以说是日新月异的发展着。其中单片机在控制系统中的应用是越来越普遍了。单片机控制系统是以单片机（CPU）为核心部件，扩展一些外部接口和设备，组成单片机工业控制机，主要用于工业过程控制。要进行单片机系统设计首先必须具有一定的硬件基础知识；其次，需要具有一定的软件设计能力，能够根据系统的要求，灵活地设计出所需要的程序；第三，具有综合运用知识的能力。最后，还必须掌握生产过程的工艺性能及被测参数的测量方法，以及被控对象的动、静态特性，有时甚至要求给出被控对象的数学模型。 另外，单片机也经常应用于一些小
11、系统的设计，它有体积小 质量轻 抗干扰能力强 性价比高、灵活、方便、节省硬件开销、高效，最重要的是可实现智能化的特点。本次设计就用到了单片机在控制方面的作用。随着科学技术的快速发展，人们生活的不断提高，人们对于居住空间和环境的也有了更高的要求，这是社会发展的必然规律。生活的不断提高，家用电器的应用也越来越广泛，随之智能系统的出现也被越来越多的人认可，它不仅使人们的生活越来越来方便，也是人们的生活越来越来快捷。现在的建筑，对于窗帘的要求越来越高，单片机控制的自动窗帘系统，既能解决每天手动拉开和关窗帘的不便，又显出了生活的档次，更加能够能满足人们的享受要求，所以以后窗帘自动系统会越来越普及、流行。
12、另外这种窗帘系统不仅能满足广大市民住宅使用，还能广泛应用于公寓、宾馆饭店、写字楼等各种场所，因此该种产品具有广阔的市场前景，因此我们应该更加研究这方面的产品和该系统。由于我国的科技还是刚刚开始发展起来，各种科技产品明显落后发达国家，人们生活刚富裕起来，各种流行生活产品也是流入我国不久。自动窗帘系统在我国还是刚刚兴起，但是发展前景广阔，推广此系统具有很大的意义，如它改变了我们的生活方式，这种系统它为我们营造的了一个高效、舒适、便捷的居住环境。并且它牵动了一大批产业。单片机控制的自动窗帘产品面向了广大的家庭用户，其应用场景非常庞大，发展前景也是很广阔，因此这必将吸引大批有远见的企业介入，从而牵动一
13、大批产业发展。在欧美等发到国家，自动窗帘已广泛应用，10年前自动窗帘就已经进入我国，但是一直没有大的推广，这几年随着电控技术的不断提高及价格的不断下降，自动窗帘才有兴盛起来，据了解我国共有170多种自动窗帘获得了国家专利，但是技术方面还是大同小异，价格也是有很大的起伏。尽管自动窗帘系统在我国是一个新兴的行业，但是发展确实很快，进入我国以来由以前很少的厂家逐渐发展到几百家企业。目前，自动窗帘在我过已经形成了规模，现在有许多企业都进个行业，如海尔、清华同方、TCL等。随着自动窗帘日渐兴起，我国电子技术飞速发展，还有生活水平的不断提高，自动窗帘已经成为未来家居装饰潮流发展的新方向，从目前发展趋势来看
14、，在未来几十年里，自动窗帘必将成为我国主流行业之一。第1章 单片机智能控制概述1.1单片机智能控制发展伴随着人类的进化，人类智慧逐步提高。人类正从大自然学习并力图通过机器来模仿自身的认知过程和智能。人类已经发明了目前称之为计算机和自动机的高级机器，创建了能够为人类的进化和发展服务的智能系统，并应用机器智能来模仿人类智能，扩展了人脑的功能。在这一领域，形形色色的“智能制品”大放异彩，为经济、科技、教育、文化和人民生活服务。CAD、CAM、CAI、CAP、CIMS、互联网、数据挖掘、真体（agent）、机器人、自动机器和智能软件包等，已成为人类学习、工作和生活的组成部分。可以把智能控制系统这个主题
15、看作智能机器这个广阔领域的一个子集。智能自动化技术已成为高级决策的必不可少的得力工具。控制技术在20世纪经历了最重要的发展过程，发生了许多重要事件。从20世纪40年代至60年代，控制学科研究线性和非线性控制机理。这类控制器的设计主要是建立在频域模型基础上的。从20世纪60年代至80年代，控制系统领域获得迅速发展,引入了许多新的理论创新。这些创新包括状态空间模型的应用、可控性和可观性概念的开发以及最优和随机控制理论的演化等。其中某些成果被应用于过程控制和航空航天制导。在此期间,还提出了一些新的概念,如自适应、自学习、最优性和鲁棒性等。然而,受控装置和随机环境的模型是根据其物理特性通过离线和在线参
16、数估计而建立的，所有控制方法仍然非常依赖数学模型。从1980年起,控制学科获得快速发展,产生许多创新理论,包含了老策略与新技术（如应用知识库、模糊逻辑和神经网络等）的融合。这些新出现的理论可以归类于智能控制领域。实际上,现在智能控制已成为一个很有名的术语,并被控制系统科学家们广为研究和接受。尽管这些理论发展的某些方面仍然采用基于模型控制的老概念,但出现在该领域的许多新观念正导致非模型控制。在设计基于模型的控制器时,设计者采用了受控装置及其环境的先验知识； 这类知识通过装置及其环境的物理特征,或通过实验、辨识和估计来积累。非模型控制方法与在线学习机制相结合。神经网络和模糊逻辑领域出现的技术创新,
17、有助于促进自主机器人系统向智能控制领域发展。智能控制系统表现出许多系统科学家和应用数学家所积累的知识,特别是20世纪60年代，这些科学家首次提出了学习和适应这类术语,对一般研究领域和智能系统做出了贡献。细心的读者可能会发现,在智能控制的背后是反馈这一传统概念;反馈一直为我们所用,而且是所有人工控制机制的固有基础。实际上,反馈不仅对包括智能控制在内的自动控制起到了重大作用,而且在发展和推进人类现代物质文明和精神文明方面也正在起着日益重要的作用。可以预言，具有复杂反馈机制的智能控制必将对21世纪高文明和高技术的社会产生举足轻重的影响。随着单片机的高速发展，单片机也被广泛应用在智能控制系统中，如在智
18、能仪器仪表的应用：单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。还有在工业智能系统的应用，单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理芯片，电梯智能化控制系统等。随着人们生活的越来越好，单片机在智能家居上也是特别的广泛，基于单片机控制系统的智能化家电使我们的生
19、活更加便利。而是否能够实现远程家电的开关控制，又是否能够随时查询电器的工作状况，或者能够事先对家电的定时开关做出控制。这都成为大家的研究方向。家电产品已进入成熟期和稳定期，市场规模稳步上涨，但是竞争越来越激烈，他们的核心部件，即单片机的性能对产品的影响很大。同时经济的快速发展，人们对于家庭生活的舒适、快捷程度也提出了越来越来高的要求，特别是对于家用电器、窗帘，门的便捷方面。在这个背景下，家居智能控制系统就出现了并且逐渐显出竞争力。于是这些背景下自动控制窗帘系统进入市场。1.2自动窗帘控制系统概述自动窗帘控制系统是由发达国家兴起，并且已经广泛应用到许多行业中。如建筑窗帘(家庭、酒吧、会场)、各种
20、车窗、等。近些年，随着我国的逐渐富强，科学技术越来越来发达，人们生活条件越来越好。这一行业已经逐渐进入我国，并且得到了快速的发展，由刚开始的几家小公司，到现在已经有许多大型公司进入这一行业。如海尔、清华同方、TCL等。自动窗帘控制系统多种多样，控制方式也是多种多样。如光控、红外线遥控、声控、定时、开关控制等。上海雅帘窗饰制造有限公司专业生产各种电动窗帘，根据操作机构和装饰效果的不同分为电动开合窗帘系列、电动升降窗帘系列、电动天棚帘(户外电动天蓬和室内电动天棚)、电动遮阳板、电动遮阳蓬等系列。它的主要结构有三部分组成。一、控制窗帘开、闭的智能控制器系统。二、操作和设置主控制器的红外遥控器。三、拉
21、动窗帘的执行机构电机和拉动机构。主机控制电机的正、反转动，通过滑轮拉动窗帘自动闭合或者打开。也可以使红外遥控器可以直接遥控窗帘的开闭，用遥控器对主控制器进行自动功能的设置，一旦设置并开启自动控制功能，主控制器将按设定功能自动完成控制。它的工作方式有好几种。有些用户喜欢使用时控工作方式，即在主控器上设置好开关时间，清晨拉开时间到，窗帘徐徐拉开，傍晚关闭时间到，窗帘自动关闭。临时拉开或者关闭，只需使用遥控器。有的喜欢半自动手动控制即在打开或关闭窗帘的时候，只需要按一下“正转”或“反转”按键后，窗帘到位自动停止。还有就是智能化控制即定时控制或主控制器通过测试环境亮度完成的自动控制。总之分为定时控制、
22、无线控制、智能化联动控制和红外控制等。它还有许多辅助功能。还有许多大公司生产了各种各样的自动窗帘，但是功能，及控制方式大都差不多。我认为这些功能还不够全面，我认为控制窗帘还有许多方面要开发。比如说，我们可以通过检测温度，光照，湿度等许多方面来控制窗帘的拉开合上，还可以控制拉开什么样的窗帘，可以让光照，温度等许多条件达到最好。当然这涉及的方面很广，成本也会大大增加，但是我相信这将是我们研究的一个方面。1.3自动窗帘控制系统设计概述在这样（上面所说）的大环境下，我做了一个简单的基于单片机1的自动窗帘控制系统，并且做出模型实现该系统功能。本系统是由简单的控制器、执行机构（动力机构）和受控对象等组成。
23、控制器是STC89C52单片机；执行机构是步进电机；受控对象是窗帘。本系统比较简单，且功能单一，但是也基本上体现出自动窗帘系统给我们带来的便捷。本系统基于单片机的自动窗帘设计，采用单片机STC89C52控制，使用步进电机作为动力。本次设计采用的是双叶窗帘。在设计之初我第一步是要在Proteus上画出大概的仿真图，仿真之前首先要选择器材，由于本系统的控制器是单片机，所以选择单片机是非常重要的，本系统采用的是STC89C52单片机，STC89C52系列单片机是新推出的新一代超强抗干扰、高速、低功耗的单片机，指令代码与传统8051单片机完全兼容，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任意选择，它能够
24、很好的实现本系统的各项功能。再则是步进电机的选择，步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号到的频率和脉冲数，而不受负载的变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机在转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变得非常简单。步进电机有步距角（涉及到相数）、静转矩、及电流三大要素组成。一旦三大要素确定，步进电机的型号便确定下来了。本系统采用的是二相步进电机。然后需要确定步进电机的驱动方式，使用、控制步进电机必须通过环形脉冲，功率放个等组成的控制系
25、统。本系统采用的是基于ULN2003的驱动方式。ULN2003与单片机之间还需要上拉电阻来提高接口端的电压，步进电机、ULN2003与单片机等的连接方式我就不再说了。由于本系统还需要定时控制步进电机的转动，所以本系统还需要设计一个电子时钟，电子时钟由LED显示器来显示，数码管采用八位LED显示器，由于本系统只需要一个显示时间，调整定时，所以本系统是使用的代码直接编写的时间显示系统，并且LED与单片机之间需要上拉电阻来增加接口的电压。由于需要调整时间和定时，那么就需要一些按钮。本系统采用四个按钮来调整时间和定时，中断方式用的是外部中断。由于大家需要随时的可以控制窗帘的打开和合上。所以还需要一个按
26、钮来直接控制步进电机的转动。所以还需要一个外部中断和这个按钮连接。仿真图画好后，我就开始编写程序，在此我查找的资料可帮了我大忙，并且我还认真向我的同学请教，终于变好了程序。本系统程序采用C语言编写23。最后就是仿真了，仿真时也遇到的许多的麻烦，但是都在同学的帮助下顺利的完成了。接着我就去了电子市场买了应用到的元件，并在同学的帮助下完成了焊接部分。然后就开始调试步进电机的转速，转距。对于窗帘的开合采用两种方式，一、手动按钮控制。设计使用五个按钮，按钮5是直接控制窗帘的开合，按一下步进电机正传，再按一下步进电机反转 ，再按即电机停止转动。二、定时自动控制。此设计采用四位一体的两个数码管，编写程序使
27、其在数码管上显示正确的时间，并且可以进行调整时间和定时，当数码管上显示出的时间与定时的时间一致时，这时步进电机正转（反转）。从而使窗帘打开或者合上。本次系统实践模型（窗帘模型）是比较麻烦的。第一步需要做两个支架，在顶部用一根铁丝连起来，然后做出两片窗帘，用一些环绑在窗帘一端，然后用铁丝穿起来，然后铁丝连在支架上。把步进电机固定在支架顶部一端，在另一端固定一个滑轮。用一段线两端连接上，穿过窗帘上的环，一端固定在滑轮上，另一端固定在步进电机的滑轮上，并绕一圈，增大摩擦。这时窗帘合上，把两根线分本系在中间的环（两扇窗帘最接近的环）上，这样，步进电机一转动（正传和反转）合适的距离，窗帘就同时打开或合上
28、。系统所用元件如下表：表1-1 系统所用元件列表元件名称型号参数个数单片机STC89C521数码管 四位一体共阴极2步进电机两相1按钮小号5电阻11k8电阻210k5电容130p2电容210u1与门74LS211晶振11.0592 MHZ1驱动芯片UIN20031第2章 自动窗帘控制系统2.1控制系统概述自动窗帘控制系统45装置是由显示定时系统、动力系统，窗帘模型等组成的。自动窗帘控制系统要求为：系统在工作状态时，两个四位一体LED显示器显示出正确的时间。由于本系统没有采用的时钟芯片，时间显示程序完全是用程序编写的，所以在系统刚开始工作时，LED显示器上显示的是初始时间，如果不对，则需要自己调
29、整时间，使其与正确时间完全一致，系统上有四个按钮，可以调整时间；在定时时间到的时候，步进电机开始正转，这时窗帘逐渐打开（早上），由于在一天之中有两次定时即到早上定时时间到，步进电机正转，窗帘打开；到下午时，定时时间到，步进电机反转，窗帘逐渐合上。如果你需要调整定时时间，也可以用那四个按钮来调整。如果人们想要随时可以控制窗帘（打开与合上），系统还要求单独用一个按钮来控制步进电机的转动，从而控制窗帘。2.2控制模块控制模块是单片机怎样来控制步进电机工作的，本系统有两种方式来控制步进电机工作。一、定时控制，即采用定时器中断和外部中断。用了两个四位一体LED显示器来显示时间和定时，并且可以调整时间和定
30、时时间。定时时间到，步进电机工作，本次使用定时器中断是为了使其步进电机在工作时，LED数码管显示器仍然工作，不会停顿；二按钮控制，也用到了中断，即单独用一个按钮，连接到外部中断接口，按钮按下步进电机工作。在控制模块中需要用到一个与门74LS21，通过与门确定哪个功能按键的按下。四个按键功能的实现是通过外部中断来进行的。但是外部中断是很少的，资源很宝贵。我们就把这四个键的功能都用在一个外部中断里实现，只要四个按键其中任何一个按下就会产生低电平，与门的输出就会是低电平，就产生中断，根据判断出的按键的位置来实现相应按键的功能。与门芯片采用 74LS21 ，1、2、4、5引脚任意接P1.4P1.7。6
31、引脚接外部中断P3.2。2.3显示模块显示模块采用的是两个四位一体LED显示器6用来显示时间。在仿真中为了方便，仿真图采用的是八位一体的共阴极LED显示器。本系统LED显示器连在单片机的P0和P2口，字型码有P0口提供，数码管的选择由P2口选择。单片机与LED之间还有上拉电阻来增大接口间的电压，LED显示器采取动态扫描驱动方式，编写时间程序使其显示在显示器上。由于一些原因本系统没有采用时钟芯片，而是使用定时器中断延时1s使其能够显示正确的时间。系统在工作状态中，数码管在扫描显示中，每位显示器的点亮时间极为短暂，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余晖效应，尽管实际上各位显示器并非同时点亮，但只要
32、扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会闪烁感。如在本系统显示器初始值是“04-59-55”，它在单片机中实际的工作流程如下：数码管要打开处于工作状态，送“5”到最右边的数码管，延时1s，送“5”到第七个数码管（从左往右数），延时10s；送“-”到第六个数码管，使其一直处于这种状态；送“9”到第五个数码管，延时60s。下面按照这种方式把相应的数送到相应的位置，分别延时10分钟、1小时、10小时。那么我们将会看到“00-59-55”这个时间。显示程序如下：void xianshi(unsigned char h,min,s) unsigned int i,j; i+; if(td
33、%3!=0&yw%3=0&i%2=0) P2=0x7f; P0=zimal12;P2=0xbf;P0=zimal12;for(j=0;j3500;j+); else P2=0x7f; P0=zimalh/10;delay();P2=0xbf;P0=zimalh%10;delay(); P2=0xdf;P0=zimal10;delay();if(td%3!=0&yw%3=1&i%2=0)P2=0xef; P0=zimal12;P2=0xf7;P0=zimal12;for(j=0;j3500;j+); else P2=0xef; P0=zimalmin/10;delay();P2=0xf7;P0=
34、zimalmin%10;delay(); P2=0xfb;P0=zimal10;delay(); if(td%3!=0&yw%3=2&i%2=0) P2=0xfd; P0=zimal12;P2=0xfe;P0=zimal12;for(j=0;j=8) k=0; if (number%3=2) k1-; P1= stepk1%8; a+; if (k1=200)a=0; TR0=0 ;ET0=0; 还有一种方式也可以是步进电机工作，程序如下：void zhengzhuan(unsigned int pulse )unsigned int k;for(k=flag;kj+flag;k-)P1=st
35、epk%8;delay(200);flag=k%8;但是这种程序函数在步进电机工作中会干扰LED显示器，使其出现错误，如显示时间变回初始值。第3章 自动窗帘控制系统硬件3.1单片机概述单片机是一种集成在电路芯片78，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机自动完成赋予它的任务的过程，也就是单片机执行程序的过程，即一条条执行的指令的过程，所谓指令就是把要求单片机执行的
36、各种操作用的命令的形式写下来，这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的，一条指令对应着一种基本操作；单片机所能执行的全部指令，就是该单片机的指令系统，不同种类的单片机，其指令系统亦不同。为使单片机能自动完成某一特定任务，必须把要解决的问题编成一系列指令（这些指令必须是选定单片机能识别和执行的指令），这一系列指令的集合就成为程序，程序需要预先存放在具有存储功能的部件存储器中。存储器由许多存储单元（最小的存储单位）组成，就像大楼房有许多房间组成一样，指令就存放在这些单元里，单元里的指令取出并执行就像大楼房的每个房间的被分配到了唯一一个房间号一样，每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号，该地址号称为
37、存储单元的地址，这样只要知道了存储单元的地址，就可以找到这个存储单元，其中存储的指令就可以被取出，然后再被执行。 程序通常是顺序执行的，所以程序中的指令也是一条条顺序存放的，单片机在执行程序时要能把这些指令一条条取出并加以执行，必须有一个部件能追踪指令所在的地址，这一部件就是程序计数器PC（包含在CPU中），在开始执行程序时，给PC赋以程序中第一条指令所在的地址，然后取得每一条要执行的命令，PC在中的内容就会自动增加，增加量由本条指令长度决定，可能是1、2或3，以指向下一条指令的起始地址，保证指令顺序执行。3.1.1 STC89C52 单片机概述STC89C52系列单片机是宏晶科技推出的新一代
38、超强抗干扰、高速、低功耗的单片机，指令代码与传统8051单片机完全兼容，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任意选择。STC89C52系列的特点：（1） 增强型12时钟/机器周期和6时钟/周期的8051CPU；（2） 工作电压：5.5V3.4V（5V单片机）/3.8V2.0V（3V单片机）；（3） 工作频率：040MHz，相当于普通8051的080MHz，实际工作频率可达48MHz；（4） 用户应用程序空间4K/8K/13K16K/20K/32K/64K字节；（5） 片上集成1280字节/512字节RAM；（6） 支持ISP（在系统编程）/IAP（在应用编程），无需专用编程器、仿真器，可直接
39、通过串口下载用户程序；（7） 含有片上FLASH，直接用程序进行读写；（8） 带有内部看门狗定时器，可有效防止程序死锁；（9） 共3个16为的定时/计数器，其中定时器0还可以当成2歌8位的定时器使用；（10）外部中断4路，可选择下降沿触发中断或低电平触发中断；（11）通用异步串行口（UART），还可以通过定时器软件实现多个串口；（12）封装：PDIP-40、PLCC-44、PQFP-44。3.1.2 STC89C52 系列单片机的内部结构图3-1是STC89C52单片机的基本结构，它由以下几大部分组成：中央处理器（CPU）、片内数据存储器（RAM）、片内程序存储器（FLASH）、输入输出接口（
40、I/O口，分为P0口、P1口、P2口和P3口）、可编程全双工串行口、定时/计数器、中断系统和特殊功能寄存器（SFR）。此外，还在基本的8051基础上增加了内部看门狗定时器。各部分通过内部总线相连。其基本结构依然采用CPU加上外围芯片的结构模式，但在功能单元的控制上，采用了特殊功能寄存器的集中控制方法。图3-1 STC89C52系列单片机的结构图3-2为STC89C52系列单片机的引脚图。STC89C52有40个引脚，其中2条为电源引脚，2条外接晶体引脚，32条I/0引脚。在此引脚功能就不一一介绍了。图3-2 STC89C52系列引脚3.1.3单片机复位电路复位是使单片机14的CPU或系统中的其
41、他部件于某一确定的初始状态，并从这一状态开始工作。单片机的工作就是从复位开始的。（a）上电复位 （b）上电与按键均有效复位图3-3 单片机复位电路在振荡器工作时，将RST脚保持至少两个周期高电平（6时钟模式为12个振荡器周期，12时钟模式为24个振荡器周期）可实现复位。为了保证上电复位的可靠，RST必须保持足够长时间的高电平，该时间至少为振荡器的稳定时间（通常为几个毫秒）加上两个机器周期。上电时VCC和RST 必须同时上升以实现正确的启动。如果RST引脚持续保持高电平，单片机就处于循环复位状态。实际应用中，复位操作有两种基本形式（如上图）：一种是上电复位，另一种是上电与按键均有效的复位。该设计
42、中采用的是是电复位。上电复位要求接通电源后，音片机自动实现复位操作。常用的复位电路如下图所示；上电瞬间RST引脚获得高电平，随着电容C1的充电，RST引脚的高电平将逐渐下降。该电路典型的电阻和电容参数为：晶振为12MHZ，C1为10UF,R1为8.2K。3.1.4单片机最小系统图3-4 单片机最小系统所谓单片机最小系统是指能够让单片机15正常运行所需的最基本的硬件配置，对于8051 单片机，由于其内部没有程序存储器，所以必须外扩程序存储器才能够正常工作。而STC89C52 单片机内部含有程序存储器，所以不需要程序存储器即可正常工作。图3-4 给出了STC89C52 单片机的最小系统原理图，一定
43、要注意，任何电子线路要正常工作必须有电源供应，而大部分教材上载画原理图的时候并没有给出电源，只给出信号线连接方式。单片机要正常工作，必须给出晶振电路，以提供时钟信号；还要有复位电路，因为单片机必须可靠复位后才能运行程序；必须有电源供应，以提供电能；要想使用内部程序存储器，还必须将EA引脚（31脚）接高电平。如果单片机内部已经有了程序，则单片机就可以运行改程序了，但是单片机还不能够完成其相应的功能，因为单片机没有接任何外围电路，所以一定要注意，想用单片机实现某些功能，必须配备相应的外围电路。3.2步进电机3.2.1步进电机工作原理步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载
44、的情况下，电机的转速、停止的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，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。3.2.2步进电机驱动电路本次设计采用ULN2003 的驱动方式，步进电机采用二相八拍步进电机。ULN2003 的每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻,在5V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路，ULN2003内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，可用来驱动继电器。它是双列16脚封装,NPN晶体管