單片機低頻脈沖發生器的開發及應

1 引言

單片機步進電機控制系統在工業上具有廣泛的用途，但是大多數的應用都采取固定速度分級調速，而對于一些要求連續調速的設備，特別是中小型流水線，為了提高工效，應經常性 地調節速度，為此就需要有一種比較經濟、小型、高效的控制器來驅動步進電機系統。鑒此我們研制成功了采用單片機技術并具有4位數碼顯示、可連續調頻的方波脈沖發生器 。

2 系統設計思想

我們對本單片機低頻脈沖發生器的設計原則是：在保證系統可靠工作、頻率穩定的條件下，力圖減小尺寸、降低成本。系統的工作過程如下：

·上電，系統開始工作；

·啟停按鈕控制系統輸出脈沖 clk；

·通過上升和下降鍵調節頻率；

·按鍵一次頻率變化1 hz，按鍵超過1s頻率變化10hz；

·數碼管顯示頻率從0000 hz～9999hz；

·正反向按鈕切換方向指示和方向輸出控制信號cw。

根據以上的系統工作過程和需要完成的功能，在系統設計上我們采取了以下方案：

·采用89 c 51單片機最小應用系統，以降低成本、縮小體積；

·采用82c54定時/計數器作為脈沖輸出定時器，并用cpu主頻作為其clk輸入，比cpu內 部定時/計數器工作頻率高六倍，以減少輸出脈沖與顯示頻率的誤差；

·為降低成本，把p3口作為一個8位并行口使用，利用p3口讀取按鍵信息、控制82 c 54的寫 操作；

·按鍵輸入的頻率,分別以二進制和十進制形式存放,前者用于82 c 54計數次數的多字節二進制數除法運算,后者用于數碼管顯示十進制數頻率。

3 硬件結構及原理

系統硬件原理示意圖如圖1所示。下面針對系統各部分作一簡單描述：

·單片計算機

選用98 c 51單片計算機最小應用系統。

·顯示電路

采用動態顯示方法。p0口數據總線輸出bcd碼，經74 ls 48 譯碼，作為四個數碼管的 段選信號；p1口高四位和p2.0選通信號經與非門作位選信號。

·控制按鈕

s1、s2為頻率增減按鍵；s3、s4為開始輸出和正反向控制開關。按鍵通過上拉電阻接到p3口。

·計數器電路

計數器采用82 c 54，其時鐘信號由晶振經反相器引入以獲得最高輸入頻率，提高計數精度。為減少接口芯片，計數器的初值輸入采用p3口電平方式控制讀寫線和片選線。由于主頻為 6m，82 c 54的每個計數器為16位（65535次），當輸出最低頻率為1 hz時需記數6m次，故采 用二級計數方式。當軟件判斷出設定頻率小于171 hz時，第一級計數器初值固定為007 fh（ 127次），再用實際需計數次數除127得到第二級計數器初值；當頻率大于170時，實際計數次數小于600000/170=35294次，故第二級計數器初值設定為2，實際計數次數除2得到第一級 計數器初值。

·輸出電路

82 c 54輸出和正反向指示輸出采用9013晶體管整形放大后輸出。

4 軟件系統

系統主程序流程圖如圖2和圖3所示。

軟件系統分主程序（含初始化、讀鍵、按鍵去抖動、正反向指示和輸出指示）、顯示子程序、頻率上升子程序、二十進制加法子程序、頻率下降子程序、二十進制減法子程序、 輸出脈沖子程序、延時子程序、除法子程序、82 c 54初始化子程序等。

5 結束語

本低頻脈沖發生器已研制成功，對它加裝脈沖分配器和步進電機驅動器后，經試用表明效果良好。它可以廣泛應用于步進電機調速控制系統中，具有很高的實用價值。