基于单片机的步进电机控制系统设计.doc

闽南理工学院MINNAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY毕 业 设 计基于单片机的步进电机控制系统设计系 别： 电子与电气工程系 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 0920322 学 号： 092032232 学生姓名： 琚枫枫 指导教师： 职称： 1目录摘要IIAbstractIII序言4绪论51.1 课题研究的目的和意义51.2 国内外研究概况51.3 论文的主要研究内容5步进电机与单片机简介72.1 步进电机介绍72.1.1步进电机概述72.1.2步进电机的工作原理82.1.3步进电机的分类与选择92.2 步进电机驱动系统介绍102.2.1步进电机驱动系统简介102.2.2步进电机绕组的电气特性102.3 单片机原理122.3.1单片机原理概述122.3.2单片机的应用系统122.3.3 AT89C51简介13系统整体硬件结构设计173.1 电源部分173.2 按键部分183.3 驱动部分183.4 状态指示部分193.5 时钟部分203.6 系统整图21系统软件设计234.1 系统开发软硬件环境234.2 系统主程序234.3 查键部分244.4 前进部分244.5 后退部分254.6 加速部分264.7 减速部分27系统的调试285.1 程序编译时的错误与解决方法285.2 LM7812输出电压错误与解决方法285.3 步进电机转动错误及解决方法28参考文献29致谢30摘要本文介绍的是一种基于单片机的步进电机的系统设计，用汇编语言编写出电机的正转、反转、加速、减速、停止程序，通过单片机、电机的驱动芯片ULN2004以及相应的按键实现以上功能，并且步进电机的工作状态要用相应的发光二极管显示出来。 本文内容介绍了步进电机以及单片机原理、该系统的硬件电路、程序组成，同时对软、硬件进行了调试，同时介绍了调试过程中出现的问题以及解决问题的方法。该设计具有思路明确、可靠性高、稳定性强等特点，通过调试实现了上述功能。关键词：步进电机；脉宽调制；驱动机构；单片机AbstractThis article describes one design of step-motor system based on microcontroller.The program of the preparation of a motor , reverse, speed up, slow down, stop is written by compile language. The above functions are realized through the microcontroller, motor driver chip ULN2004 and correspond key , and the work state of stepper motor is diaplayed through the light-emitting diode. This article introduces the principle of stepper motor and single-chip microcomputer, the system hardware circuit, the program components, while software and hardware for the debugging, at the same time introduces the problems which are appeared in the debugging process and the solutions of the problems . The design has the advantages of clear , high reliability, strong stability, etc.,and the above-mentioned functions are realized through the debugging. Key Words: Stepper motor; Pulse-width modulated; driving mechanism; singlechip37序言步进电机作为执行元件，它是用电脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的微电动机，它最突出的优点是可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速，快速起停、正反转控制及制动等，并且用其组成的开环系统既简单、廉价，又非常可行，因此在打印机等办公自动化设备以及各种控制装置等众多领域有着极其广泛的应用。本次毕业设计选用的步进电机是四相步进电机，通过软件和硬件的结合实现步进电机的启停、正转、反转、加速、减速功能，并且步进电机所处的状态用相应的发光二极管显示。主要通过三大块来设计，包括驱动电路的设计、状态显示部分和按键部分是设计。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而精确地控制转动角度；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的角度和加速度，从而达到调速的目的。本次论文分为六部分，序言简要介绍了此次设计中有关步进电机及其驱动器的相关概念。第1章是绪论，主要探讨了步进电机的研究背景和本论文的主要研究内容；第2章步进电机与单片机的原理；第3章系统整体硬件结构；第4章系统的软件设计；第5章系统的调试与检测；最后是参考文献、附录和致谢。通过六部分内容的描述，详细介绍了本次毕业设计的内容、方法、以及设计中遇到的问题和解决问题的途径。绪论1.1 课题研究的目的和意义步进电动机是用电脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的微电动机，它最突出的优点是可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速，快速起停、正反转控制及制动等，并且用其组成的开环系统既简单、廉价，又可行，因此在打印机等办公自动化设备以及各种控制装置等众多领域有着极其广泛的应用。随着微电子和计算机技术的发展，步进电动机的需求量与日俱增，研制步进电机驱动器及其控制系统具有十分重要的意义。1.2 国内外研究概况步进电机是外国人发明的。国外在大功率的工业设备驱动上，基本没有使用大扭矩步进电动机，因为相较于直流电动机，步进电机在系统惯量、最大扭矩比以及驱动电路的成本，效率，噪音，加速度，绝对速度，方面都比较不划算。一些比较高级的应用，就会使用空心转杯电机，交流电机之类的。国外在小功率的场合，还使用步进电机，例如一些工业器材，工业生产装备，打印机，复印件，银行自动柜员机。国外用许多现代的手段将步进电机排挤出驱动应用，除了前面提到的旋转编码器，打印机还使用光电编码带或感应编码带配合直流电动机，实现闭环直线位移控制。国内过去是用大力矩步进电动机实现机床数控，有实力的公司现在也采用交流电动机驱动数控机床，在驱动设备的主要差距，是国外对交流电动机的控制理论与工程分析和应用能力强，先进的控制理论作为软件，写在控制器内部。总的来说，步进电机是一种简易的开环控制，对运用者的要求低,不适合在大功率的场合使用。1.3 论文的主要研究内容本论文所选的步进电机是四相步进电机，采用的方法是利用AT89C51单片机控制步进电机的驱动。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。本次毕业设计就是通过改变脉冲频率来调节步进电机的速度的，并且通过数码管及蜂鸣器LED灯显示其转速和变化情况。另外通过单片机实现它的正反转，步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。步进电机与单片机简介2.1 步进电机介绍2.1.1步进电机概述步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。在一般情况下，步进电机转过的总角度和输入的脉冲数成正比；在有一定频率的脉冲连续输入的情况下，电动机将不受电压波动和负载变化的影响，并且拥有与输入脉冲的频率保持严格的对应关系的转速。由于步进电动机能直接接收数字量的输入，所以特别适合于微机控制。本次毕业设计采用的是步距角为1.8度的四相八拍永磁式步进电机。步进电机的基本参数： （一）步进电机的静态指标1、相数：产生不同对N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。2、拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数。3、步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用表示，=360度（转子齿数*运行拍数）。（二）步进电机动态指标1、步距角精度：步进电机转过的每一个步距角的理论值与实际值之间的误差。用百分比表示：误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在5%之内，八拍运行时应在15%以内。2、失步：电机运转时不等于理论上的步数的步数。3、失调角：转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，是细分驱动无法解决的误差。4、最大空载起动频率：电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。5、电机正反转控制：当电机绕组通电时序为A-AB-B-BC-C-CD-D-DA时为正转，通电时序为DA-D-CD-C-BC-B-AB-A时为反转。2.1.2步进电机的工作原理步进电机的工作原理就是将脉冲的电信号转变为相对应的角位移或者直线位移。简单来说就是电动机再得到脉冲信号的时候会转动一个角度或是前进一步。步进电机的角位移量与脉冲数成正比，它的转速与脉冲频率(f)成正比，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。如下所示的步进电机是采用单极性直流电源供电的一四相步进电机。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。图1四相步进电机步进示意图开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2-2所示：图02 步进电机工作时序波形图2.1.3步进电机的分类与选择目前相对来说会常用到的步进电机有反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。反应式步进电动机采用高导磁材料构成齿状转子和定子，其结构简单，生产成本低，步距角可以做的非常小，一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩，但其动态性能相对来说比较差。永磁式步进电机转子采用多磁极的圆筒形的永磁铁，在其外侧配置齿状定子。用转子和定子之间的吸引和排斥力产生转动，它的出力大，动态性能出众，但步距角通常情况下比较大。一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度 或15度。混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛，它是PM和VR的复合产品，其转子采用齿状的稀土永磁材料，定子则为齿状的突起结构。此类电机综合了反应式和永磁式两者的优点，步距角小，出力大，并且动态性能相当出众，属于性能比较好的一类步进电动机，在计算机相关的设备中多用此类电机。步进电机是由步距角、静转矩、及电流三大要素组成。1、步距角的选择电机的步距角是由负载精度的要求决定的，将负载的最小分辨率（当量）换算到电机轴上时，每个当量电机应走多少角度（包括减速）。电机的步距角就应该等于或小于该角度。目前市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度（五相电机）、0.9度/1.8度（二、四相电机）、1.5度/3度（三相电机）等。2、静力矩的选择步进电机的动态力矩大多数时候难以一下子确定下来，我们一般都是先确定电机的静力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。直接起动时（一般由低速）时一般需要同时考虑到二种负载，加速起动时则主要考虑惯性负载，而恒速运行进只要考虑摩擦负载。通常情况下，静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好，静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来（几何尺寸）。3、电流的选择静力矩一样的电机，由于电流参数不同，其运行特性差别很大，可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流（参考驱动电源、及驱动电压）。2.2 步进电机驱动系统介绍2.2.1步进电机驱动系统简介步进电机不能直接接到交直流电源上工作，而必须使用到步进电机驱动器这样的专用设备。步进电机驱动系统的性能，不仅与电机本身的性能有关，同时也在很大程度上取决于驱动器的优劣好坏。典型的步进电机驱动系统是由步进电机控制器、步进电机驱动器和步进电机本体三部分组成。当步进电机控制器发出一个脉冲，步进电机驱动器就会驱动步进电机转子旋转一个步距角。步进电机转速的升降、高低、启动或停止都完全由脉冲的有无或频率的高低来决定。步进电机的顺时针或逆时针旋转主要由控制器的方向信号来决定。一般情况下，步进电机驱动器主要是由电源、保护电路、功率驱动电路以及逻辑控制电路组成的。2.2.2步进电机绕组的电气特性步进电机各相绕组都是在铁心上的铜线圈，电阻和电感是和电机的性能密切相关的关于电机相绕组的两个固有属性。在绕组被通电的情况下，绕组电流上升速度会因为电感而受到限制，并且因此影响到电机绕组的电流的大小。图03 电感-电阻串联电路及其电流波形我们可以将步进电机的相绕组看做一个电感一电阻串联电路。图2-3表明了一个电感一电阻电路的电气特性。在 t=0时刻，电压V施加到该电路上时，电路中的电流变化规律为:I(t)=V(1-e-Rt/L)/R （01）通电瞬间绕组电流上升速率为:di(0)/dt=V/t （02）经过一段时间，电流达到最大值: Imax=V/R （03）L/R定义为该电路的时间常数，是电路中的电流达到最大电流Imax的63%所需要的时间。在 t=t:时刻，电路断开与直流电压源V的连接，并且短路，电路中的电流以初始速率一V/L开始下降，电流变化规律为:I(t)=Ve-R(t-t1)/L/R （04）当不同频率的矩形波电压施加到该电路上时，电流将呈现如下图所示的波形。低频时电流能够达到最大值(a);当矩形波的频率上升达到某一临界频率时，电流将在刚刚达到最大值时就开始下降(b):当矩形波频率超过这个临界值之后，绕组中的电流将无法达到最大值 (c)。因为步进电机转矩的大小与绕组的电流成正比，所以当电机低速运行时，电机便能够达到其额定转矩，而在某一特定的频率以上运行的时候，随着频率的提高绕组电流将逐渐下降，相应的电机转矩也将逐渐减小，从而降低了高速运转时带负载能力。图04 不同频率脉冲作用下电感-电阻电路的电流波形要改善电机高速运行时的性能，有两种办法。一是提高电流的上升速度 VA 和减小时间常数 L/R;这样便可以通过加大绕组的电压来增加电流上升的速率得时间常数。或者在电路中串联电阻，使L/R减少。2.3 单片机原理2.3.1单片机原理概述单片机（single-chip microcomputer）是把微型计算机主要部分都集成在一块芯片上的单芯片微型计算机。图2-5中表示单片机的典型结构图。由于单片机的高度集成化，缩短了系统内的信号传送距离，优化了结构配置，大大地提高了系统的可靠性及运行速度，同时它的指令系统又很适合于工业控制的要求，所以单片机在工业过程及设备控制中得到了广泛的应用。图05 AT89C51单片机结构框图2.3.2单片机的应用系统单片机在进行实时控制和实时数据处理时，需要与外界交换信息。人们需要通过人机对话，了解系统的工作情况和进行控制。单片机芯片与其它CPU比较，功能虽然要强得多，但由于芯片结构、引脚数目的限制，片内ROM、RAM、I/O口等不能很多，在构成实际的应用系统时需要加以扩展，以适应不同的工作情况。单片机应用系统的构成基本上如图2-6所示。图06 单片机的应用系统图单片机应用系统根据系统扩展和系统配置的状况，可以分为最小应用系统、最小功耗系统、典型应用系统。本设计是设计一款最小应用系统，最小应用系统是指能维持单片机运行的最简单配置的系统。这种系统成本低廉、结构简单，常用来构成简单的控制系统，如开关量的输入/输出控制、时序控制等。对于片内有ROM/EPROM的芯片来说,最小应用系统即为配有晶体振荡器、复位电路和电源的单个芯片；对与片内没有ROM/EPROM芯片来说，其最小应用系统除了应配置上述的晶振、复位电路和电源外，还应配备EPROM或EEPROM作为程序存储器使用。2.3.3 AT89C51简介AT89C51的主要参数如表2-1所示：表01 AT89C51的主要参数型号存储器定时器I/0串行口中断速度其它特点E2PROMROMRAM（MH）89C514K1282321624低电压AT89C51含EPROM电可编闪速存储器。有两级或三级程序存储器保密系统，防止EPROM中的程序被非法复制。不用紫外线擦除，提高了编程效率。程序存储器EPROM容量可达20K字节。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。其引脚如图2-7所示。主要特性：与MCS-51 兼容4K字节可编程闪烁存储器图07 单片机的引脚排列全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路2、管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3口管脚备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。3、I/O口引脚：a：P0口，双向8位三态I/O口，此口为地址总线（低8位）及数据总线分时复用；b：P1口，8位准双向I/O口；c：P2口，8位准双向I/O口，与地址总线（高8位）复用；d：P3口，8位准双向I/O口，双功能复用口。系统整体硬件结构设计3.1 电源部分利用LM7812和LM7805芯片得到12V和5V的电压，它们的应用要注意以下几点：（1）如果输入输出压差过大将导致转换效率急速降低，并且容易发生击穿损坏这样的事件；（2）同时输出电流也不能太大，1.5A 是输出电流的极限值。散热片要足够大才能负担起大电流的输出，否则会造成高温保护或者热击穿；（3）输入输出压差也不能太小,大小效率很差。 其中12V电压给步进电机供电，5V电压则给单片机供电。分别如图3-1、图3-2所示。（1）、产生12V的电压给步进电机供电图01 12V电路部分（2）产生5V的电压给单片机供电图02 5V电路部分3.2 按键部分本次设计选用的是单片机的P0口来控制信号的输入，所以把按键开关和P0口连接起来，当按下开关S1时，相当于给P0.0口一个低电平；当按下开关S2时，相当于给P0.1口一个低电平；当按下开关S3时，相当于给P0.2口一个低电平；当按下开关S4时，相当于给P0.3口一个低电平；当按下开关S5时，相当于给P0.4口一个低电平。然后通过单片机实行相应的操作。如图3-3。图03 按键部分电路3.3 驱动部分此电路是步进电机的驱动部分，我选用的是ULN2004芯片来驱动的，ULN2004系列是一款高耐压，大电流达林顿管驱动器，包含7个NPN达林顿管。如图3-4。 图04 驱动部分电路ULN2004A 概述ULN2004A是一组高耐压，大电流达林顿晶体管阵列，由7个NPN达林顿管组成，具有通过共阴极箝位二极管实现高压输出的特性，可用于电感性负载开关。单个达林顿管的额定集电极电流为500 mA。3.4 状态指示部分状态指示用P1口控制发光二极管的显示，如果相应端口是低电平，相应的发光二极管就会亮，用它来表示步进电机所处的状态。如图3-5。 图05 状态指示部分电路3.5 时钟部分时钟电路是计算机的心脏，它控制着计算机的工作节奏，可以通过提高时钟频率来提高CPU的速度，本次设计采用的晶振为12MHz。如图3-6。图06 时钟部分电路3.6 系统整图系统整图如图3-7所示，本系统采用外部中断方式，P0口作为信号的输入部分，P1口为发光二极管显示部分，P2口作为电机的驱动部分。图07 系统整图系统软件设计4.1 系统开发软硬件环境开发步进电机驱动系统控制程序同其它的微处理器一样，也需要一套完整的软件和硬件开发工具。最近几年，随着以51单片机为内核的单片机的不断进步和推广，国外的一些公司纷纷推出了以51单片机为基础的集成开发环境。本次毕业设计选用的单片机是AT89C51。4.2 系统主程序系统分为电机正转、电机反转、电机加速与电机减速的几部分组成，其主程序框图如图4-1所示。图01 主程序框图4.3 查键部分查键程序用于判断P0.0口与P0.1口的值，当P0.0口为0时，电机正转，当P0.0口为1时，继续判断P0.1口的值，P0.1口为0时，电机反转。如图4-2所示。图02 查键部分流程图4.4 前进部分系统初始化之后，前进子程序R0用于给P2口送不同的值，根据电机转动的相序，使电机正向转动，P2口的值分别为01H，03H，02H，06H，04H，0CH，08H，09H。流程图如图4-3所示。图03 前进部分流程图4.5 后退部分电机反转原理与正转相似，此时P2口的值分别为09H，08H，0CH，04H，06H，02H，03H，01H。流程图如图4-4所示。图04 后退部分流程图4.6 加速部分当电机正转或反转的时候，按下加速键，调用加速子程序，使电机每转动一步的延时时间变短，从而实现电机的加速。流程图如图4-5所示。图05 加速部分流程图4.7 减速部分电机正转或反转的时候，按下减速键，通过改变电机每转动一步的延时时间，使时间变长，从而实现电机减速。流程图如图4-6所示。图06 减速部分流程图系统的调试5.1 程序编译时的错误与解决方法把编好的程序（包括正反转程序、停止程序、显示程序等）合理安排好结合到一起进行编译。由于编译只能检查是否存在语法错误，所以还要看是否存在逻辑错误。程序修改好以后，当显示编译0错误，0警告的时候，这说明已经没有语法错误了，是否有逻辑错误还要看接上电路板通过仿真以后，步进电机能否正常转动，显示是否正常。5.2 LM7812输出电压错误与解决方法电路的工作离不开电源，所以电源是必不可少的。电源采用的是利用变压器将220V的电压转换为12V的电压，再利用桥堆整流使交流电变成直流电，最后分别利用LM7812和LM7805芯片得到12V和5V的电压。电路板焊接好以后，首先要检查一下电路设计是否合理、元器件焊接是否正确，焊接好以后需要仔细检查。用万用表分别检测从LM7812和LM7805第三个端口出来的是否是12V和5V，结果发现LM7805两端电压正常，LM7812两端电压非常不稳定。用万用表仔细检查了每根线，发现了原因，电路板存在虚焊的现象。再次将电路板焊好，检查好以后，用万用表检测两端输出电压，结果正确，电源准备工作完毕。5.3 步进电机转动错误及解决方法步进电机一开始不能正常转动，以为是电路焊接有问题，为了防止再次出现虚焊，首先将电路板用万用表检查了一遍，没问题。程序也是正确的。后来仔细看了步进电机工作原理，原来步进电机要正常实现正反转，四个相序必须弄清。把电机接上电源，用高电平分别接触电机的引线，每接触一下电机就会向前或向后转动一下，经过几次试验，终于搞清了电机的四个相序，排列顺序分别是1A，2C，3B，4D。弄清了相序，把电路板重新布线，焊接好，结果电机能够正常转动了。参考文献1冯江华,陈高华,黄松涛.异步电动机的直接转矩控制J.电工技术学报,1999，(6):29-33.2张友德.单片微型机原理、应用与实验M.上海:复旦大学出版社，2005.3王鸿钰.步进电机控制入门M.上海:同济大学出版社,1990.4王秀和.永磁电机M.北京: 中国电力出版社,2007.5江一，朱凌,申仲涛.异步电动机直接转矩控制仿真研究J.华北电力大学学报,2003，(1):10-13.6李夙.异步电动机直接转矩控制M.北京:机械工业出版社,1998.7房玉明,杭柏林.基于单片机的步进电机开环控制系统J.电机与控制应用，2006，33（4）：64-64.8袁任光,张伟武.电动机控制电路选用与258实例M.北京:机械工业出版社,2005.9张巍. 浅谈单片机控制步进电机J. 安防科技,2006，(3): 25.10孙笑辉,韩曾晋.减少感应电动机直接转矩控制系统转矩脉动的方法J.电气传动,2001，(1):8-11.致谢首先诚挚的感谢我的论文指导老师于雷老师，从选题的确定、论文的写作、修改到最后定稿过程中，自始至终都倾注着老师的心血。特别是他多次询问写作进程，并为我指点迷津，帮助我开拓思路，老师以严谨的治学之道、宽厚仁慈的胸怀、积极乐观的生活态度，兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神为我树立了一辈子学习的典范，他的教诲与鞭策将激励我在学习和生活的道路上励精图治，开拓创新。他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。我以最诚挚的心意感谢郭松老师。在毕业设计期间，我要感谢许多让我分享他们宝贵经验和知识的老师，教会我正确的思考方式。同时,也要感谢在论文写作过程中，帮助过我、并且共同奋斗四年的大学同学们，能够顺利完成论文，离不开他们的帮助，在此表示最深的谢意。 附录附录1：源程序清单QIAN EQU 40HHOU EQU 41HJIA EQU 42HJIAN EQU 43HTING EQU 44HORG 000HLJMP MAINORG 003HLJMP DUAN /外部中断0ORG 0030HMAIN:/初始化MOV R0,#0FHMOV 10H,#01HMOV 11H,#03HMOV 12H,#02HMOV 13H,#06HMOV 14H,#04HMOV 15H,#0CHMOV 16H,#08HMOV 17H,#09HMOV 20H,#50MOV 21H,#40MOV 22H,#30MOV 23H,#20