测控系统设计报告.doc

测控系统综合实验设计报告学生姓名： 学生学号： 院 系： 专 业： 指导老师： 二一九二一九年三月五月四日题目：步进电机转速控制系统一、 设计目的 步进电机是一种能将电脉冲信号转换成机械角位移或线位移的执行元件，它实际上是一种单相或多相同步电机。通过键盘来实现对步进电机速度的转换，使步进电机在不同模式下拥有不同的转速，从而来满足不同的机电要求。三个按键分别对应步进电机高中低档，三个档次的转速有明显的区别。通过显示模块将实际转速显示出来。通过该课程设计进一步了解步进电机的工作原理，理解步进电机的转速控制方式和调速方法。增强动手、思考和解决问题的能力，并更深次地理解各种器件的原理及使用规则。二、设计要求1.可通过按键设置步进电机的转向（正/反转）、转速（增/减速）；2.可通过按键设置步进电机的励磁方式（单/双相）；3.可通过数码管将步进电机的转速显示出来；4.设计电路，编写程序，软件硬件仿真、调试。三、元器件清单 AT89C51单片机 ：Atmel公司生产的89C51单片机是一种低功耗/低电压高性能的8位单片机，它采用CMOS和高密度非易失性存储技术，而且其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容；片内的Flash ROM允许在系统内改编程序或用常规的非易失性编程器来编程，内部除CPU外，还包括256字节RAM，4个8位并行I/O口，5个中断源，2个中断优先级，2个16位可编程定时计数器，89C51单片机是一种功能强、灵活性高且价格合理的单片机，完全满足本系统设计需要。 步进电机：步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。步进电机区别于其他控制电机的最大特点是：它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。晶振（12MHz）ULN2003数码管电容（30pF2、10uF2）、数码管小按键（6个）四、设计过程图：四相步进电机由于步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线或角位移的执行元件，它不能直接接到交直流电源上，而必须使用专业设备-步进电机控制驱动器，在典型步进电机控制系统中控制器可以发出脉冲频率从几赫兹到几千赫兹可以连续变化的脉冲信号，它为环形分配器提供脉冲序列，环形分配器的主要功能是把来自控制环节的脉冲序列按一定的规律分配后，经过功率放大器的放大加到步进电机驱动电源的各项输入端，以驱动步进电机的转动。环形分配器主要有两大类：一类是用计算机软件设计的方法实现环形分配器要求的功能，通常称软环形分配器。另一类是用硬件构成的环形分配器，通常称硬环形分配器。功率放大器主要对环形分配器的较小输出信号进行放大，以达到驱动步进电机的目的。如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整送给步进电机的脉冲频率，就可以对步进电机进行调试。步进电机有如下特点： 步进电机的角位移与输入脉冲数严格成正比，因此当它转一转后，没有累计误差，具有良好的跟随性。 由步进电机与驱动电路组成的开环数控系统，既非常方便、廉价，也非常可靠。同时，它也可以有角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。 步进电机的动态响应快，易于启停、正反转及变速。 速度可在相当宽的范围内平滑调节，低速下仍能保证获得很大的转矩，因此一般可以不用减速器而直接驱动负载。 步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行，它不能直接用交流电源或直流电源。 步进电机自身的噪声和振动比较大，带惯性负载的能力强。步进电机的控制是通过脉冲信号来控制，将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。所以怎样产生这个脉冲信号和产生怎样的信号是电机控制的关键。用单片机来产生这个脉冲信号，通过单片机的P1口输出脉冲信号，因为所选电机是两相的，所以只需要P1口的低四位P1.0P1.3分别接到电机的四根电线上。定时器定时来调整电机的转速，通过键盘的按钮，就可以改变定时初值从而改变了电机的转速，P0口接LED数码管，可以显示当前的电机转速和按钮状态。五、设计电路原理图图1：步进电机驱动电路图2：显示电路 图3：开关控制电路 图4：晶振电路图5：单片机控制电路 图6：总电路图六、程序清单#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intUnsignedcharcodetable=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x3f,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e;unsignedcharcodetable2=0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x09,0x09,0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01;unsignedcharcodetable1=0x01,0x02,0x04,0x08,0x08,0x04,0x02,0x01;uchar table_begin;uchar maichong;uchar zhuansu;uchar flag;sbit key_fuwei=P30;sbit key_z=P31;sbit key_f=P32;sbit key_jian=P34;sbit key_jia=P33; sbit key_ds=P35;void delay(uchar x)uchar i,j;for(i=0;i0;j-);void fuwei(void)flag=2;zhuansu=0;void display() uchar A1,A2,A3,A4; if(flag=0)A1=0;else A1=1;if(flag=2)A1=10; A2=0x3f; A3=zhuansu/10; A4=zhuansu%10;P0=tableA1;delay(5); P2=0x01;delay(5);P2=0x00;delay(5);P0=A2;delay(5); P2=0x02; delay(5);P2=0x00;delay(5);P0=tableA3; delay(5);P2=0x04;delay(5);P2=0x00; delay(5);P0=tableA4; delay(5);P2=0x08; delay(5);P2=0x00;delay(5);void key()if(key_fuwei=0)delay(5);if(key_fuwei=0)fuwei();display();if(key_z=0)delay(5);if(key_z=0)flag=0;zhuansu=10;while(key_z=0);if(key_f=0)delay(5);if(key_f=0)flag=1;zhuansu=10;while(key_f=0);if(key_jia=0)delay(5);if(key_jia=0)zhuansu+;if(zhuansu=21)zhuansu=20;while(key_jia=0);if(key_jian=0)delay(5);if(key_jian=0)zhuansu-;if(zhuansu=1)zhuansu=2;while(key_jian=0); void dispose()switch(zhuansu)case 0:break;case 20:maichong=300;break;case 19:maichong=150;break;case 18:maichong=100;break;case 17:maichong=75;break;case 16:maichong=60;break;case 15:maichong=50;break;case 14:maichong=43;break;case 13:maichong=37;break;case 12:maichong=33;break;case 11:maichong=30;break;case 10:maichong=27;break;case 9:maichong=25;break;case 8:maichong=23;break;case 7:maichong=21;break;case 6:maichong=20;break;case 5:maichong=19;break;case 4:maichong=18;break;case 3:maichong=17;break;case 2:maichong=16;break;case 1:maichong=15;break;if(flag=0)table_begin=0;elseif(flag=1)table_begin=8;void zhuandong(void)uchar i,j,k;k=8;if(key_ds=0)k=4;if(zhuansu0&zhuansu=20)for(j=0+table_begin;jk+table_begin;j+)if(key_ds=0)P1=table1j;else P1=table2j;for(i=0;imaichong;i+)delay(1);void main()fu