单片机课程设计报告

四相步进电机 液晶显示屏 蜂鸣器 数码管 矩阵键盘

图1 步进电机控制系统基础部分硬件设计框图

2、系统功能及所做工作

1）以AT89C51系列单片机为核心器件，组成一个简单的步进电机控制系统。 （2）通过操作键盘控制步进电机正转、反转、停止及操作失误能报警。 （3）在数码管前两位上显示当前档位，要求正转显示正值，反转显示负值。 （4）在液晶显示屏上显示当前转向，当前速度。 （5）要求电机在各档位间转换流畅，不丢步。

（6）要求电机要有加速、减速部分，以保证从低速转换到高速时缓慢加速，不丢步。 （7）要求在按到非功能键时蜂鸣器发出警报。

3、设计意义

（1）进一步熟悉和掌握单片机的结构和工作原理；

（2）掌握单片机的接口技术及SED1520液晶显示屏的使用方法； （3）掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术；

（4）通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计的方法和调试技术。

（5）通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，使自身了解开发单片机应用系统的全过程，强化巩固所学知识，为以后的学习和工作打下基础。

三．硬件电路连接与功能分析

本次设计所用硬件主要有：地址译码插孔、矩阵键盘电路、 数码管、8255端口扩展电

路、LED电平显示电路、六位LED数码显示器 、4×6 键盘电路、音频放大电路、继电器输出电路、直流电机电路。

1、 地址译码插孔

4

片选号 地址范围 CS0 CS1 CS2 08000H～08FFFH 09000H～09FFFH 0A000H～0AFFFH 拓展器件 矩阵键盘及数码管 SED1520液晶显示屏 8255是可编程并行I/O接口芯片

本次设计中所用片选号为CS0、CS1、CS2。其中CSO与矩阵键盘及数码管的LCD CS连接，CS1与SED1520液晶显示屏电路连接，CS2与8255端口扩展电路连接。地址译码器的作用就是用来接受 CPU 送来的地址信号并对它进行译码，选择与此地址码相对应的存储单元，以便对该单元进行读／写操作。 2、数码管及矩阵键盘电路

本实验仪的LED显示电路和键盘电路如图2显示电路和键盘电路

可以工作在内驱和外驱两种方式，内驱是用CPU总线方式驱动，通过总线读写外部设备的地址来控制显示和读入键盘码。外部驱动方式是直接用IO方式驱动八段显示的段码、位码和键盘按键信息，这里的IO控制可以用CPU的IO口来实现控制，也可通过8255等IO扩展电路来控制。内驱、外驱由板上的拨动开关控制。本次设计用的是内部驱动方式。

内驱方式：将拨动开关拨到“内驱”位置，显示和键盘工作于内驱方式 ，显示控制的位码通过总线由74HC374输出，经ULN2003反向驱动后，做LED的位选通信号。位选通信号也可做为键盘列扫描码，键盘扫描的行数据从74HC245读回，374输出的列扫描码经245读入后，

用来判断是否有键被按下，以及按下的是什么键。如果没有键按下，由于上拉电阻的作用，经245读回的值为高，如果有键按下，374输出的低电平经过按键被接到245的端口上，这样从245读回的数据就会有低位，根据374输出的列信号和245读回的行信号，就可以判断哪个键被按下。LED显示的段码由另一个74HC374输出。

键盘和LED显示电路的地址译码见图，做键盘和LED实验时，需将KEY/LED CS 接到相应的地址译码上。位码输出地址为0X002H，段码输出地址为0X004H，键盘行码读回地址为0X001H，此处X是地址高四位,由KEY/LED CS 决定。例如将KEY/LED CS接到地址译码的CS0上，那么位码输出地址就为08002H，段码输出地址就是08004H，键盘行码读回地址为08001H。

在设计中，KEY/LED CS接到地址译码的CS1上。

6

图2 矩阵键盘及数码管电路

3、SED1520液晶显示屏电路

本实验仪采用的液晶显示屏内置控制器为SED1520，点阵为122x32,需要两片SED1520组成，由E1、E2分别选通，以控制显示屏的左右两半屏。图形液晶显示模块有两种连接方式。一种为直接访问方式，一种为间接控制方式。本实验仪采用直接控制方式。

7