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3.3 系统原理介绍
本系统以AT89C51单片机作为核心，通过外部扩展其他硬件完成对步进电机运行状态的显示。AT89C51单片机有40个引脚，我们用P1口的P1.0-P1.4引脚扩展步进电机运行状态控制键盘，设计完成后，包括停止、正转、反转、加速、减速一共五个按键。P0.0，P0.1，P0.2，P0.3四个引脚分别和与非门芯片7404的输入端相连用于扩展步进电机运行的驱动控制芯片—ULN2003A。P2口所有引脚和P3口的部分引脚用于外接AMPIRE128*64液晶显示模块。P2口连接AMPIRE128*64液晶显示模块的DB0-DB7，用于单片机和液晶显示模块的数据传输，P3.2,P3.4,P3.5分别与AMPIRE128*64液晶显示模块的RS，R/W，E相连完成数据的显示，RS为数据指令选择端，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。E端为使能端，R/W为低电平，E为信号下降沿时锁存DB0-DB7的数据；R/W为高电平，E为信号上升沿时，DDRAM的数据读到DB0-DB7中。P3.0,P3.1分别与液晶显示模块的CS1（左半屏片选端）和CS2（右半屏片选端）相连用于对液晶模块的显示进行编程设置。
步进电机驱动控制部分采用专用芯片ULN2003A进行控制，其输出管脚1C—4C连接四相751线步进电机的相序控制端。COM端连接+12V电源用于对其工作进行供电。当然ULN2003A在接入单片机控制脉冲时必须连接限流电阻，这已经在原理图上反映出来了。
由于单片机和步进电机的供电电压分别是+5V和+12V，因此本系统电源部分采用的是双电源供电电路，即采用一套供电电路，分别输出+5V和+12V电压给系统供电。具体设计上采用从220V市电引入交流电，通过变压器降压得到约15V的交流信号，再通过二极管进行桥式整流得到直流信号，通过滤波电路先与LM7812芯片相连得到+12V电压，再经过滤波处理与LM7805芯片相连得到+5V电压。在实际制作电源PCB电路板的时候，由于电源部分采用双电源供电且含有较强的交流信号，干扰较大，考虑到步进电机控制系统的稳定性，因此对电源部分单独成板。
图3-1 整体式步进电机驱动控制系统逻辑框图
另外，单片机在使用的时候还需要外接时钟电路和复位电路，这点在系统原理图上也已经反映出来。
3.4 系统模块功能
系统模块主要包括控制按键，AT89C51单片机，AMPIRE128*64液晶显示模块和功率驱动器件。以AT89C51单片机为核心，通过这些外围器件的作用，实现对步进电机的驱动控制，以满足生产的实际需求。我们可以将系统模块工作总结如下：
图3-2 总体模块框图
系统的工作过程为:用户通过键盘输入要求的步进电机运动状态参数，通过液晶显示器显示参数，参数储存于单片机内存中，通过中断的设置，将内存数据送给功率驱动器件，然后输出要求脉冲控制步进电机的运动。
硬件模块各部分功能如下：
● 数据生成部分：这部分由键盘完成，用户将步进电机运动要求输入键盘，要求可包括转动方向、转动速度和启动状态等。
● 数据传送部分：通过键盘输入运行参数，传送到AT89C51单片机，键盘与单片机相连，将参数导入单片机中，单片机通过计算、数据采集，并存储数据。
● 驱动部分：单片机判断运行参数后，取定定时器记数值，找到运行状态存储区，当定时器中断到来时，将控制数据发出给驱动器件，再由驱动器件经过运算将符合要求的运行控制脉冲发送给步进电机。
● 运行、显示及其它部分：本系统的控制信号从单片机的P0.0—P0.3口输出，运行状态参数用液晶显示模块显示。
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