北航机电控制作业三

1、 机电控制工程技术任务三：AVR单片机实验班 级： 100712学 号： 10071158姓 名： 杨永真2013-06-01目录一、实验目的3二、实验任务3三、实验设备3四、背景知识31.实验箱开发板介绍42.了解ATmega单片机53.步进电机的控制5五、单片机设置7六、单片机程序设计7（1）编写软件流程图7（2）编写程序9七、调试程序9八、学习心得9九、附录10一、 实验目的（1）掌握AVR单片机系统简单应用；（2）学习使用单片机编程软件ICCV7 for AVR以及烧写软件progisp；（3）了解并使用ATmega8单片机及其外围电路；（4）学习使用单片机控制步进电机。二、 实验任务

2、（1）使用中断0，1来控制步进电机的方向；（2）通过定时器1和AD采样实现一定频率脉冲的产生进而控制步进电机的转速；（3）通过电位计控制电机转速，按键控制转向，并在数码管上稳定的显示当前转速。三、 实验设备（1）机电控制工程实验教学平台实验箱；（2）Pc一台。四、 背景知识1.实验箱开发板介绍 ATmega8的最小系统包括：晶振（11.059MHZ），滤波电路，复位电路，ISP下载；外围器件包括4位数码管及其驱动芯片ZLG7289，4个LED灯，2个中断按钮，1个旋转电位计，以及24BYJ48A 型步进电机和L298芯片。2.了解ATmega单片机（1）4位数码管由ZLG7289芯片驱动，采用

3、的驱动方式为动态显示，ATmega8通过PD57管脚与ZLG7289之间进行数据传送。（2）4个LED灯与PC03管脚相连，当管脚输出低电平时，LED点亮。（3）2个中断开关与PD2、PD3相连，其中断方式可以为电平触发和沿触发。（4）旋转电位计输出电压为05V，与ADC7相连，通过ATmega8中ADC模块可以得到10位精度的电压数字量值。3.步进电机的控制本次实验用到的是减速永磁式步进电机，型号是24BYJ48A，工作电压为12V，采用AVR单片机作为主控单元，L298作为驱动芯片，L298芯片与ATmega8通过PB14相连。控制框图如下：该步进电机的控制采用四相单双八拍，数值表如下，在

4、单片机程序中延时一段时间后按顺序轮转输出以使其正转或反转。其步距角=5.625°/64，其转速计算公式为n=60×5.625°/64×f360°r/min.引脚PB1、PB3、PB2、PB4分别控制步进电机的A、B、C、D四相（见下图），控制拍子顺序倒置即让电机反转；速度控制实际上就是控制系统发出脉冲的频率。相关程序如下#define A() (PORTB = 0B00000010)#define B() (PORTB = 0B00001000)#define C() (PORTB = 0B00000100)#define D() (PORTB

5、 = 0B00010000)#define AB() (PORTB = 0B00001010)#define BC() (PORTB = 0B00001100)#define CD() (PORTB = 0B00010100)#define DA() (PORTB = 0B00010010)if(step_choice = EIGHTBEATS) /四相八拍 if(dir_flag = FORWARD) if(step = 0) A(); else if(step = 1) AB(); else if(step = 2) B(); else if(step = 3) BC(); else if

6、(step = 4) C(); else if(step = 5) CD(); else if(step = 6) D(); else if(step = 7) DA(); else if(dir_flag = BACKWARD) step+; if(step = 8) step = 0; 五、 单片机设置（1）CPU设置：选择M8，晶振选11.059MHZ，选择INT0和INT1，选择下降沿中断；（2）端口设置：port B 14，port C03，portD57改为输出（O），值默认为零；（3）时间计数器：选择Timer1，计数溢出中断，初始计时时间选择50HZ；（4）ADC模块设置：启用

7、ADC模块，ADC模块使能，选用开始转换和连续转换以及A换结束中断使能，10位精度，右对齐；六、 单片机程序设计（1）编写软件流程图开始初始化IO初始化定时器开中断采集AD计算电机频率f显示f计算定时器初值T1溢出中断T1重装载初值是否正转正传脉冲反转脉冲外部中断0改变方向标志外部中断1改变方向标志否是（2）编写程序本实验的程序涉及到中断触发、LED显示、AD采集等内容，因此程序有些复杂。整个程序的主要思路：电机转向由外部中断INT0和INT1控制，从而改变相序；电机转速是由电位计控制，由AD7采集电量并模数转换后通过公式转换成定时计数器的初值，从而在定时计数溢出中断程序中，执行电机换向。在程

8、序编写软件ICCV7 for AVR中建立一个project，在该project中建立一个C程序，并利用Application Builder建立初始程序，最后再添加其他代码，完成整个程序。完整的程序代码见附录。七、 调试程序在调试过程中，遇到了很多问题， 比如g7289的头文件没有添加还有delay函数的应用，除此之外在程序语言上有很多问题，主要是由于对语言不够熟练，还有程序逻辑的问题，比如定时计数器的应用等等，不过我们都一一改正了过来，最终调试成功。最后，将写好的程序利用progisp烧写入单片机中。八、 学习心得通过本次试验，我对AVR单片机有了初步的了解，学习了单片机的硬件知识、I/O

9、输入输出、定时器、AD数模转换、数码管显示、串口通信、步进电机的控制以及单片机编程等等知识，使我对单片机有了一定的认识。本次实验是通过电位计控制电机转速，按键控制转向，并在数码管上稳定的显示当前转速。这个实验综合了所学的单片机的知识，把很多内容联系起来完成对步进电机的稳定控制。在编程过程中，我们遇到了很多困难，虽然整体的思路可以把握，但是对单片机的语言还没有掌握的很好，总是出现各种各样的问题。在经过了查阅大量资料和很多次调试后，终于调试成功，我们的努力也没有白费。以后我会继续学习单片机，把单片机真正学懂学透，并学以致用。九、 附录#include <iom8v.h>#include

10、 <macros.h>#include"g7289.h" #include"delay.h" #define ADC_Filter_Num 10 #define A() (PORTB = 0B00000010) #define B() (PORTB = 0B00001000)#define C() (PORTB = 0B00000100)#define D() (PORTB = 0B00010000)#define AB() (PORTB = 0B00001010)#define BC() (PORTB = 0B00001100)#defin

11、e CD() (PORTB = 0B00010100)#define DA() (PORTB = 0B00010010)int dir_flag =0; char step = 0; unsigned int digtemp,temp; int num=0;float sum=0;float f=0;char count=0;void port_init(void) PORTB = 0x00; DDRB = 0x1E; PORTC = 0x00; DDRC = 0x0F; PORTD = 0x00; DDRD = 0xE0;/TIMER1 initialize - prescale:1024/

12、 WGM: 0) Normal, TOP=0xFFFF/ desired value: 50Hz/ actual value: 50.232Hz (0.5%)void timer1_init(void) TCCR1B = 0x00; TCNT1H = 0xFF; TCNT1L = 0x29; OCR1AH = 0x00; OCR1AL = 0xD7; OCR1BH = 0x00; OCR1BL = 0xD7; ICR1H = 0x00; ICR1L = 0xD7; TCCR1A = 0x00; TCCR1B = 0x05; #pragma interrupt_handler timer1_ov

13、f_isr:iv_TIM1_OVFvoid timer1_ovf_isr(void) TCNT1H = 0xFF; /reload counter high value TCNT1L = count; /reload counter low value if(dir_flag = 0) if(step = 0) A(); else if(step = 1) AB(); else if(step = 2) B(); else if(step = 3) BC(); else if(step = 4) C(); else if(step = 5) CD(); else if(step = 6) D(

14、); else if(step = 7) DA(); else if(dir_flag = 1) if(step = 0) DA(); else if(step = 1) D(); else if(step = 2) CD(); else if(step = 3) C(); else if(step = 4) BC(); else if(step = 5) B(); else if(step = 6) AB(); else if(step = 7) A(); step+;if(step = 8) step = 0;/ADC initialize/ Conversion time: 75uSvo

15、id adc_init(void) ADCSR = 0x00; /disable adc ADMUX = 0x07; /select adc input 7 ACSR = 0x80; ADCSR = 0xEE;#pragma interrupt_handler adc_isr:iv_ADCvoid adc_isr(void) digtemp=ADCL; digtemp|=(int)ADCH<<8; /conversion complete, read value (int) using. / value=ADCL; /Read 8 low bits first (important

16、) / value|=(int)ADCH << 8; /read 2 high bits and shift into top byteif(digtemp>800) PORTC=0xf0;else if(digtemp>600)PORTC=0x01;else if(digtemp>400)PORTC=0x03;else if(digtemp>200)PORTC=0x07;elsePORTC=0xff; #pragma interrupt_handler int0_isr:iv_INT0void int0_isr(void) dir_flag =0;/ext

17、ernal interupt on INT0#pragma interrupt_handler int1_isr:iv_INT1void int1_isr(void) dir_flag =1;/call this routine to initialize all peripheralsvoid init_devices(void) /stop errant interrupts until set up CLI(); /disable all interrupts port_init(); timer1_init(); adc_init(); MCUCR = 0x0A; GICR = 0xC0; TIMSK = 0x04; /timer interrupt sources SEI(); /re-enable interrupts /all periph