STC单片机是以51内核为主的系列单片机，STC单片机是宏晶生产的单时钟/机器周期的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8—12倍，内部集成MAX810专用复位电路。4路PWM 8路高速10位A、D转换，针对电机控制，强干扰场合。
●高速：1 个时钟/ 机器周期，增强型8051 内核，速度比普通8051 快8～12 倍
●宽电压：5.5～3.8V，2.4～3.8V（STC12LE5410AD 系列）
●低功耗设计：空闲模式，掉电模式（可由外部中断唤醒）
●工作频率：0～35MHz，相当于普通8051：0～420MHz
--- 实际可到48MHz，相当于8051： 0～576MHz
●时钟：外部晶体或内部RC 振荡器可选，在ISP 下载编程用户程序时设置
● 12K/10K/8K/6K/4K/2K 字节片内Flash 程序存储器，擦写次数10 万次以上
● 512 字节片内RAM 数据存储器
●芯片内EEPROM 功能
● ISP / IAP，在系统可编程/ 在应用可编程,无需编程器/ 仿真器
● 10 位ADC，8 通道,STC12C2052AD 系列为8 位ADC。4 路PWM 还可当4 路D/A 使用
● 4 通道捕获/ 比较单元（PWM/PCA/CCU），STC12C2052AD 系列为2 通道
--- 也可用来再实现4 个定时器或4 个外部中断（支持上升沿/ 下降沿中断）
● 2 个硬件16 位定时器，兼容普通8051 的定时器。4 路PCA 还可再实现4 个定时器
●硬件看门狗（WDT）
●高速SPI 通信端口
●全双工异步串行口(UART),兼容普通8051 的串口
●先进的指令集结构，兼容普通8051指令集
4 组8 个8 位通用工作寄存器（共32 个通用寄存器）
有硬件乘法/ 除法指令
●通用I/O 口（27/23/15 个），复位后为： 准双向口/ 弱上拉（普通8051 传统I/O 口）
可设置成四种模式：准双向口/ 弱上拉，推挽/ 强上拉，仅为输入/ 高阻，开漏每个I/O 口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片不得超过55mA
1 、I / O 口经过特殊处理 2 、轻松过2KV/4KV 快速脉冲干扰(EFT 测试） 3 、宽电压， 不怕电源抖动 4 、宽温度范围, - 4 0 ℃～8 5 ℃ 5 、高抗静电（E S D 保护） 6 、单片机内部的时钟电路经过特殊处理 7 、单片机内部的电源供电系统经过特殊处理 8 、单片机内部的看门狗电路经过特殊处理 9 、单片机内部的复位电路经过特殊处理
STC单片机具有在应用编程，调试起来比较方便；带有10位AD；内部eeprom；可在1T/机器周期下工作，速度是传统51单片机的12倍；下面是我写的AD和EEPROM的驱动C代码：
/*----------------------------------------------------------------
*File Name: stc_AD.c -
*Description: A/D 转换程序
*Project: -
*MCU type: STC12C5410AD -
-
*Company: WY -
*Compiler: KEIL C51 -
*DESINER: 郭准 06.2.7 -
-----------------------------------------------------------------------*/
#include <global.h> //定义的 系统头文件和全局变量
/*A/D SFR*/
sfr ADC_LOW2 = 0xBE;
sfr ADC_CONTR = 0xC5;
sfr ADC_DATA = 0xC6;
sfr CLK_DIV = 0xC7; ////////
//定义变量
uchar code display_AD_channel_ID[2] = {0x00,0x01};
uchar data AD_channel_result[2][5]; //各通道A/D转换结果。前是通道号；后是转换的值
//定义引用外部
extern void Delay(uint number);//晶振=11059200,机器周期=1.085069444us,"加"的机器周期=1
extern void send_char_com(uchar ch);
extern void send_string_com(uchar *str,uchar strlen);
void Ad_Change(uchar channel);
//------------------------------------------------------
//功能：A/D转换
//入口：channel = 通道号 .0：0通道；1：1通道。。。。。。。
//出口：AD_channel_1_result: 10位的数据，16进制。
//设计：郭准，伟业，2006/2/7
//------------------------------------------------------
void Ad_Change(uchar channel)
{
uint AD_Result_Temp = 0 ;
//---------------------将P1.0--P1.1设置成适合AD转换的模式
/// P1 = 0xff; //将P1口置高，为A/D转换作准备
ADC_CONTR = ADC_CONTR|0x80; //1000,0000打开A/D转换电源
P1M0 = 0x03; //0000，0011用于A/D转换的P1.x口，先设为开漏
P1M1 = 0x03; //0000，0011P1.0--P1.1先设为开漏。断开内部上拉电阻
Delay(20); //20
ADC_CONTR = ADC_CONTR&0xE0; //1110,0000 清ADC_FLAG,ADC_START位和低3位
ADC_CONTR = ADC_CONTR|(display_AD_channel_ID[channel]&0x07); //设置当前通道号
Delay(1); //延时使输入电压达到稳定
ADC_DATA = 0; //清A/D转换结果寄存器
ADC_LOW2 = 0;
ADC_CONTR = ADC_CONTR|0x08; //0000，1000ADCS ＝ 1，启动转换
do { ; }
while((ADC_CONTR & 0x10)==0); //0001,0000等待A/D转换结束
ADC_CONTR = ADC_CONTR&0xE7; //1110,0111清ADC_FLAG位，停止A/D转换
AD_Result_Temp = ((AD_Result_Temp|ADC_DATA)<<2)|(ADC_LOW2&0x03);
//保存返回AD转换的 结果
//----------------------------转换成可由串口显示的字符
AD_channel_result[channel][0] = AD_Result_Temp/1000+0x30;
AD_channel_result[channel][1] = (AD_Result_Temp%1000)/100+0x30;
AD_channel_result[channel][2] = (AD_Result_Temp%100)/10+0x30;
AD_channel_result[channel][3] = AD_Result_Temp%10+0x30;
//------------------------串口监视
// send_char_com(ADC_DATA); //////发送转换 的 到的 值，这里只是 高8位，值的转换需要考虑
// send_char_com(ADC_LOW2); //////发送转换 的 到的 值，这里只是 低2位，值的转换需要考虑
send_string_com(AD_channel_result[channel],4);
Delay(1); //
}
/*----------------------------------------------------------------
*File Name: STC_EEPROM.c -
*Description: IAP/ISP 功能 -
*Project: -
*MCU type: STC12C5410AD -
-
*Company: WY -
*Compiler: KEIL C51 -
*DESINER: 郭准 06.2.7 -
-----------------------------------------------------------------------*/
#include <global.h> //定义的 系统头文件和全局变量
/*IAP有关功能寄存器*/
sfr ISP_DATA = 0xE2;
sfr ISP_ADDRH = 0xE3;
sfr ISP_ADDRL = 0xE4;
sfr ISP_CMD = 0xE5;
sfr ISP_TRIG = 0xE6;
sfr ISP_CONTR = 0xE7;
//----------------------------定义常量
#define ENABLE_ISP 0x82 //<20MHz
//#define ENABLE_ISP 0x83 //<12MHz
#define DEBUG_DATA 0x5A
//----------------------------flash 存储的起始地址
#define DATA_FLASH_START_ADDRESS 0x2800 //stc12c2052ad ////////////???????????
uchar tx_buf[3] = {0,0,0};
extern void Delay(uint number);//晶振=11059200,机器周期=1.085069444us,"加"的机器周期=1
extern void send_char_com(uchar ch);
extern void send_string_com(uchar *str,uchar strlen);
uchar Byte_Read(uint address);
void Sector_Erase(uint address);
void Byte_Program(uint address,uchar ch);
/*
void Eeprom_Start(void)
{
P1 = 0xf0; //开始工作
Delay(2); //22us..原13us
// SP = 0xE0; //堆栈指针指向0E0H单元
}
*/
//------------------------------------------------------
//功能：读一字节;调用前需打开IAP功能
//入口：uint address＝页地址0～512，为了提高处理速度，用0~256的范围
//出口：
//设计：郭准，伟业，2006/2/7
//------------------------------------------------------
uchar Byte_Read(uint address)
{
uchar data ch;
ISP_CONTR = ENABLE_ISP; //打开IAP功能，设置Flash操作等待时间
ISP_CMD = 0x01; //选择读AP模式
//--------------------------
address = DATA_FLASH_START_ADDRESS+address;
ISP_ADDRH = (uchar)(address>>8); //填页地址
ISP_ADDRL = (uchar)(address); //填页地址
EA = 0;
ISP_TRIG = 0x46; //出发ISP处理器
ISP_TRIG = 0xB9;
nop();
ch = ISP_DATA; //保存数据
EA = 1;
//------------------------在处理器完成之前,CUP将暂停
//------------------------关闭IAP功能,清与ISP有关的特殊功能寄存器
ISP_CONTR = 0;
ISP_CMD = 0;
ISP_TRIG = 0;
// send_char_com(ch + 0x30);
return ch;
}
//------------------------------------------------------
//功能：擦除扇区
//入口：uint address＝页地址0～512，为了提高处理速度，用0~256的范围
//出口：
//设计：郭准，伟业，2006/2/7
//------------------------------------------------------
void Sector_Erase(uint address)
{
ISP_CONTR = ENABLE_ISP; //打开IAP功能，设置Flash操作等待时间
ISP_CMD = 0x03; //选择页擦除模式
//--------------------------
address = DATA_FLASH_START_ADDRESS+address;
ISP_ADDRH = (uchar)(address>>8); //填页地址
ISP_ADDRL = (uchar)(address); //填页地址
EA = 0;
ISP_TRIG = 0x46; //出发ISP处理器
ISP_TRIG = 0xB9;
nop();
EA = 1;
//------------------------关闭IAP功能,清与ISP有关的特殊功能寄存器
ISP_CONTR = 0;
ISP_CMD = 0;
ISP_TRIG = 0;
}
//------------------------------------------------------
//功能：字节编程，写
//入口：uint address＝页地址0～512，为了提高处理速度，
// 用0~256的范围;uchar ch=要写的数据
//出口：
//设计：郭准，伟业，2006/2/7
//------------------------------------------------------
void Byte_Program(uint address,uchar ch)
{
// Sector_Erase(address);
ISP_CONTR = ENABLE_ISP; //打开IAP功能，设置Flash操作等待时间
ISP_CMD = 0x02; //选择字节编程模式
//--------------------------
address = DATA_FLASH_START_ADDRESS+address;
ISP_ADDRH = (uchar)(address>>8); //填页地址
ISP_ADDRL = (uchar)(address); //填页地址
ISP_DATA = ch;
EA = 0;
ISP_TRIG = 0x46; //出发ISP处理器
ISP_TRIG = 0xB9;
nop();
EA = 1;
//------------------------关闭IAP功能,清与ISP有关的特殊功能寄存器
ISP_CONTR = 0;
ISP_CMD = 0;
ISP_TRIG = 0;
}
//------------------------------------------------------
//功能：字节编程，写字符串
//入口：uint address＝页地址0～512，为了提高处理速度，
// 用0~256的范围;uchar ch=要写的数据
// len=字符串的长度
//出口：
//设计：郭准，伟业，2006/2/7
//------------------------------------------------------
void Morebyte_Program(uint address,uchar *ch,uchar len)
{
uchar k = 0;
Sector_Erase(address);
do
{
Byte_Program(address,*(ch + k));
address++;
k++;
}
while(k < len);
}
//------------------------------------------------------
//功能：读多字节;调用前需打开IAP功能
//入口：uint address＝页地址0～512，为了提高处理速度，用0~256的范围
//出口：
//设计：郭准，伟业，2006/2/7
//------------------------------------------------------
void Moreyte_Read(uint address)
{
uchar k = 0;
do
{
tx_buf[k] = Byte_Read(address);
address++;
k++;
}
while(k < 3);
}
步进电机是工业控制中应用十分广泛的一种电动机，它能将数字信号直接转换成角位移或线位移，驱动速度和指令脉冲能严格同步，具有较高的定位精度，控制系统成本低廉，在经济型数控机床等领域应用广泛。这里针对电磁干扰较强以及要求低成本应用的场合，采用超强抗干扰、小巧低功耗的工业级STC12C系列单片机，充分利用单片机内部的硬件资源，设计实用的步进电机控制和驱动系统。
1 控制系统总体方案设计
系统功能原理示意图如图1所示。
在该系统中由单片机直接输出电机的各相控制脉冲序列，光耦进行必要的光电隔离，采用分立元件构成功率．MOSFET管驱动电路，带动电机转动。键盘接口与 LED显示功能由具有SPI串行接口功能的ZLG7289实现。既可使用按键输入的方式精确设置电机的工作方式与转速，也可以通过调速旋钮实现电机转速的连续调节，还能通过上位机实现对电机工作方式的调整与控制。
2 硬件电路设计
2．1 控制电路设计
控制芯片采用STC12C4052AD，它是1个时钟／机器周期的单片机，速度比普通的8051单片机快8～12倍，有20个引脚且为小巧封装。该单片机具有超强抗干扰，抗静电的特点，能轻松通过4 kV快速脉冲干扰，其功耗超低，正常工作模式下的典型功耗为2．7～7 mA。芯片自带硬件看门狗，具有高速SPI通信端口，8通道8位A／D转换，2路PWM输出，4 KB容量的FLASH存储器，256 B容量的SRAM，4个定时器，1个全双工串行通信口。由于单片机内部的资源丰富，性价比高，能够满足该设计的要求，而且减少了硬件电路的设计，提高了工作效率。单片机的外部引脚定义，及其在该设计中的资源分布如图2所示。
P1．4(ADC4)口外接4．7 kΩ的可调电位器，利用单片机内部的模／数转换功能转换成数字量，进而控制输出脉冲频率，完成步进电机速度的“连续”调节。过流检测的结果直接引入到外部中断0，实现对电流的快速控制。
2．2 驱动电路设计
功率MOSFET管的部分驱动电路如图3所示。该电路的设计可改进功率MOSFET管的快速开通时间，提高了驱动电流的前后沿陡度，能够改善高频响应。功率MOSFET管栅源间的阻抗很高，工作于开关状态下漏源间电压的突变会通过极间电容耦合到栅极，产生相当幅度的VGS脉冲电压。正方向的VGS脉冲电压可能会导致器件的误导通。为此，需要适当降低栅极驱动电路的阻抗，在栅源之间并接阻尼电阻或接一个稳压值小于20 V，而又接近20 V的齐纳二极管，以防止栅源开路工作。
为了抑制功率管内的快恢复，二极管出现反向恢复效应，在电路中接入4只快恢复二极管。其中，反并联快恢复二极管的作用是为电机相绕组提供续流通路，其余2 只是为了使功率MOSFET管内部的快恢复二极管不流过反向电流，以保证功率MOSFET管在动态工作时能起到正常的开关的作用。
2．3 显示与按键处理电路
在单片机应用系统中，典型的键盘显示接口电路由基于并行扩展技术的8155，8279构成控制电路。现代单片机应用系统广泛采用串行扩展技术。相对于并行方式，串行扩展接线灵活，占用单片机资源少。
ZLG7289A是具有SPI串行接口功能的可同时驱动8位数码管或64只独立LED的智能显示驱动芯片，单片即可完成显示、键盘接口的全部功能。采用串行方式与微处理器通信，数据从DIO引脚送入芯片，并由CLK端同步。当选信号变为低电平后，DIO引脚上的数据在CLK引脚的上升沿被写入 ZLG7289A的缓冲寄存器。图4是ZLG7289的典型应用。ZLG7289A连接共阴式数码管，应用中不需要的数码管与键盘可以不连接，省去数码管或对数码管设置消隐属性，这均不会影响键盘的使用。整个电路无需添加锁存器和驱动器，耗电少，软件设计中无需编写显示译码程序，省去了静态显示扩展芯片，大大节省了CPU的时间。该电路设计中仅采用4×4键盘和4位数码管，已完全满足设计需要。
3 软件设计
软件部分采用模块化结构设计。对步进电机转速的控制是通过定时器工作在中断方式实现的。定时器定时中断产生周期性脉冲序列，不是采用软件延时的方式，这样不占用CPU的时间。CPU在非中断时间内可以处理其他事件，只有在中断发生时才驱动步进电机转动一步。根据步进电机励磁状态转换，采用查表法求出所需的输出状态，并以二进制码的形式依次存入单片机内部的存储器中；然后按照正向或反向顺序依次取出地址的状态字，送给STC12C4052AD，输出各励磁状态，从而实现环形分配器的功能。
程序总体框架包括：主程序、过流检测中断服务子程序、定时器中断服务子程序、以及其他子程序(包括正转、反转子程序、键盘显示控制子程序、A／D转换子程序等)，由于篇幅限制，在此不一一叙述。
4 系统测试
该系统采用超强抗干扰，小巧低功耗的工业级STC12C4052AD单片机为控制核心，工作可靠性高，抗于扰能力强。系统测试在专门的检测实验室内进行。利用群脉冲发生器(EFT-4001)、周波电压跌落发生器(VDG-1105)、静电放电发生器(ESD-20)以及雷击浪涌发生器(SG-5006) 等专用仪器对系统的电压变化抗扰度、快速瞬变脉冲群抗扰度、抗静电和雷击浪涌等参数进行检测。经过实验，系统功能正常，所有参数均已达标。
5 结 语
电子技术发展日新月异，新型单片机层出不穷。在电机控制系统开发过程中，如果恰当选取单片机以及各电路模块的型号，能够简化设计过程，起到事半功倍的效果。该系统采用STC12C4052AD单片机，其工作方式、转动速率及转矩数可以通过键盘输入，也可通过普通旋钮或上位机调节。键盘显示模块采用 ZLG7289实现。本系统具有通用性，适当改变输出口各位控制端，便可控制不同相数的步进电机。
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