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基于鼠标的随动系统设计姓 名： 秦超指导教师2011 年 6 月 10 |_|单片机现在的应范围越来越广泛，单片机能够使用的液晶显示器也是越来越多 我们在单片机系统小引入鼠标，通过单片机将鼠标移动行程的二位编码进行采集和显 示，然后通过单片机的输出控制步进电机的位置移动，形成一个位置随动系统位置 随动系统又称伺服系统，主要用于解决位置跟随的控制问题该课题要研究的是对鼠标的二维编码用单片机采集并显示出来，同时发送给两个 步进电机驱动器使之移动，完成X-Y坐标的随动定位该设计的优点是首先基于单片机的应用系统，具有体积小、重量轻、性价比高以 及可靠性较高;然后在单片机系统中引入鼠标可以提高工作效率，方便用户；最后将可 编程控制的单片机应用于步进电机随动系统，可使其具有较大程度的可改变性关键词：PS2鼠标接口 1602显示 步进电机驱动8051单片机ABSTRACTThe first SCM was invented in 1980th,after that .the SCM is gradual widely used in many places,such as the aircraft instrumentation,the time control and data processing of industrial automation system,camera,robotjntegrated circuit and so on.The main content of this paper is that we link the PS2 mouse and the SCM together,so that the 1602LCD can show the place and button states on the screen,and then pass the number of the x,y coordinate to the drive of the step motor,the step motor will move and stop in the place you want.Keyvvords:the interface of PS2mouse and SCM, 1602LCD,the drive of step motor第一章绪论 11.1课题研究的目的和意义 11.1.1单片机系统设计背景 11. 1.2单片机的基本知识 11.2 MCS-51系列单片机介绍 21.2. 1基本特性 21.2.2 MCS-51单片机的硬件组成结构 21.2.3 MCS-51的引脚功能 7第二章硬件电路设计 102.1基于鼠标的随动系统的总体方案设计 102.2硬件电路设计 102.2. 1 PS2接口电路设计 102. 2.2显示电路设计 122. 2.3步进电机驱动设计 142. 2.4电源电路设计 182. 2.5复位电路设计 192. 2.6晶振电路设计 19第三章软件设计 213. 1 总体方案流程图 213.2鼠标接口程序模块 223.3显示程序模块 243.4步进电机随动定位程序模块 29致谢 30参考文献 31附录1： 设计电路图 32附录2： 鼠标接口程序 32附录3： LCD1602显不程序 37附录4： 步进电机驱动程序 40第一章绪论1.1课题背景1.1.1单片机系统设计背景二十世纪是经济和科技飞速发展的世纪，电脑，互联网的出现在很大程度上改变 了人们的生活，而单片机的诞生，更是深刻的改变了我们周围的世界。

自从它诞生以 来，由于其在结构和指令系统方面的无可替代的优点，似的单片机深受民用电器和仪 器仪表领域的欢迎和重视随着单片机种类的增多，应用范围的扩大，功能的更新， 现在单片机已经逐渐成为微型计算机的一个非常重要的分支Fl前单片机逐渐融入了人类生活的各个方面渗透到，我们几乎很难发现生活中没 有使用单片机的地方从军工行业导弹的导航装置，军用民用飞机上的各种仪表盘， 广泛使用的各种智能IC(Integrated Circuit)集成电路卡，到小汽车的安全保障系统， 照相机、冰箱，微波炉，电磁炉，洗衣机的控制等等，这些都离不开单片机单片机现在的应范围越来越广泛，单片机能够使用的液晶显示器也是越来越多 我们在单片机系统中引入鼠标，通过单片机将鼠标移动行程的二位编码进行采集和显 示，然后通过单片机的输出控制步进电机的位置移动，形成一个位置随动系统位置 随动系统又称伺服系统，主要用于解决位置跟随的控制问题所以该课题要研究的是对鼠标的二维编码用单片机采集并显示出來，同时发送给 两个步进电机驱动器使之移动，完成X-Y坐标的随动定位该设计的优点是首先基于单片机的应用系统，具有体积小、重量轻、性价比高以 及可靠性较高等优点。

然后在单片机系统中引入鼠标可以提高工作效率，方便用户， 最后将可编程控制的单片机应用于步进电机随动系统，可使其具有较大程度的可改变 性1.1.2单片机的基本知识SCM即单片微型计算机作为微型计算机的一•个非常重要的分支，特别适用于控制 领域，所以又把单片微型计算机称为微控制器(Microcontroller)通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：小 央处理器 CPU (central processing unit)> 随机存储器 RAM (random access memory JU卖存储器ROM (read only memory)和I/O接口电路等所以，单片机只需要与适 当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统图1-1典型单片机的基本组成结构1. 2 MCS-51系列单片机介绍MCS-51单片机是美国Intel公司的8位高档单片机系列，是在MCS-48系列基础 上发展血来的在该系列里，有多种机型，性能特点也各不相同用户可根据需要挑选1. 2.1基本特性在MCS-51系列里，所有产品都是以8051为核心电路发展起来的，他们都具有 8051的基本结构和软件特征。

从制造工艺上看，MCS-51系列中的旗舰基本上可分为 HMOS （High-speed M0S,高速MOS）和CMOS两类CMOS器件的特点是电流小且功耗低 （掉电方式下消耗lOn A）,但对电平要求高（高电平大于4. 5V,低电平小于 0.45V） ,HMOS对电平要求低（高电平大于2. 0V,低电平小于0. 8V）,但功耗大1. 2. 2 MCS-51单片机的硬件组成结构MCS-51单片机的内部的各功能部件可以划分为CPU,存储器，I/O端口，定吋器/ 计数器和中断系统五部分如下图所示图1・2MCS・51单片机内部结构框图1. 2. 2.1 CPU 结构8051它的里面的CPU为字节长度二进制8位的所谓中央内部处理单元8051的 内部的CPU是由数字运算器ALU,控制器的组成部分以及专用的寄存器组，一共三部 分电路构成1 •算术功能逻辑部件(ALU)8051的算术逻辑部件是一个性能非常强的运算器，它一方而可以进行一些加减 乘除的四则运算，另一方面也能够实现与，或，非，异或类的逻辑运算，它还具有传 送数据，移位，判断和转移程序类别的功能8051ALU由一个加法器，两个8位暂存器(TMP1与TMP2)和一个性能卓越的 布尔处理器组成。

8051时钟频率可达12MHz o2 •可定时的控制部件时序控制单元播放控制器，吋序控制逻辑，指令的寄存器作用，以及振荡器的 OSC和其它电路指令的寄存器红外程序存储器用于存储从脚本，定时控制指令中 使用的逻辑脚本删除登记解码，并与OSC的执行命令，合作生产的定时脉冲，完成 指令的执行情况振荡器(振荡器)是控制器的核心，该控制器可提供时钟脉冲3 •专用的寄存器组专用的寄存器组主耍是用来指导当前需耍执行指令内存的地址，其存放的操作数 和它的指示的指令执行的状态专用的寄存器组，其主要包括了程序的计数器，即 PC,累加器A,程序的状态字，即PSW,堆栈的指示器，即SP,数据的指针和通用寄 存器，即DPTR和B1) 程序的计数器(PC)程序的计数器(PC)是一个二进制的存放16位的地址程序寄存器，专是来存放下 一条要执行的指令的内存的地址，能自动加1・⑵累加器(A)累加器A也被称作ACC,它是个有特殊的用途地二进制8位的寄存器，专是用来 存放的操作数或者是它的运算结果CPU在执行一种运算Z前，两操作数其中一个通 常是应在累加器(A)里而，运算完成以后，累加器(A) 才能够得到运算的结果3) 通用的寄存器(B)通用的寄存器(B)是专为用来做乘法以及除法的设置的一种寄存器，也同样是一 个二进制的8位的寄存器，它是由八个的触发器所组成。

这种寄存器在其乘法或者除 法Z前，是用来作存放的乘数或者是除数，血且在乘法或者除法完成Z后，用来存放 所得乘积的高八位数值或除法所得的余数的数值4) 程序的状态字(即PSW)PSW它是一个有8位的标志性寄存器，它是用来存放一些指令执行之后的一些相 关的状态oPSW|-的各个位的状态一般是在一些指令执行的过程中，其自动血形成的, 但是，也能够由用户不同的需要，从而采用传送的指令，使其加以改变5) 堆栈指针(SP)堆栈指针SP是一个8位寄存器，能自动加1或减1,专门用来存放一些堆栈栈 顶的地址一般计算机的堆栈是按照“后进先出”或者“先进后出”的规律来存取一 些DATA的RAM的区域8051片子内部得RAM 一共有大小是128B,其地址的范围是 00H到7FH,所以这个区域其中的任何的子域都能够用来作为堆栈区堆栈区其有栈 底和栈顶之分，栈底由栈底的地址标识，栈顶是由栈顶的地址指示栈底的地址它是 一直固定不变，这决定了相应的堆栈在RAM内部的物理内存的位置，栈顶的地址始终 是在SP小，就是由SP所指示，是能够被改变的，它是决定了堆栈里而是否存放着数 据因此，党堆栈中为无数据时，栈顶地址与栈底地址必然重合。

堆栈里而的数据是 由一条PUSH的指令压入内存和一条POP的指令弹出来的，PUSH的指令可以使SP Z 中的内容加1, POP的指令相反,可使SP减1.(6) 数据指针(即DPTR)数据指针（即DPTR）,它是一个16位寄存器，是由两个的8位的寄存器，即DPH 锤DPL组合而成其中DPH为DPTR的高8位，DPL为DPTR的低8位DPTR可以用来 存放片内ROM的地址，也可以用来存放片外RAM和片外ROMo1. 2. 2. 2存储器结构MCS-51的存储器不仅有ROM和RAM之分，而且有片内和片外Z分MCS-51的片内 存储器集成在芯片内部，是MCS-51的一个组成部分；片外存储器是外接的专用存储 器芯片，MCS-51只提供地址和控制命令，需要通过卬刷电路板JL三总线才能联机工 作1. 存储器地址分配存储器的地址分配有三个地址空间，三个地址空间是:ROM存储器地址空间（包括 片内ROM和片夕卜ROM）,地址范围是OOOOH-FFFFH；片内RAM地址空间，地址范围 是OOH-FFH；片外RAM地址空间，地址范围是OOOOH-FFFFH.2. 片内ROM8031没有ROM,只有8051才有4KB ROM,地址范围是OOOOH-OFFFH。

3. 片外RAMMCS-51的片内RAM容量有128个存储单元；可以用来存放操作数，操作结果和实 时数据MCS-51可以对片外RAM进行读/写4. 片内RAM8052AH/8752BH的片内RAM共有256个存储单元，地址范围是00H到FFH。