单片机步进电机的控制(共20页)

1、 PAGE 燕山大学课程设计说明书 课程名称 单片机原理(yunl)及应用 题 目 步进电机(dinj)控制 学院(xuyun)（系） 电气工程学院 年级 12级 学 号 学生姓名 指导教师 教师职称 燕山大学课程设计（论文(lnwn)）任务书院（系）：电气(dinq)工程学院 基层(jcng)教学单位：仪器科学与工程系 学 号学生姓名专业（班级）设计题目步进电机控制设计参数完成基于单片机的步进电机控制系统，能够有效地对步进电机转速、方向的控制。 设计要求通过I/O口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号，信号经过驱动芯片驱动步进电机；同时，用键盘来对电机的状态进行控制。 工 作量设计的内

2、容满足课程设计的教学目的与要求，设计题目的难度和工作量适合学生的知识和能力状况，工作量饱满。工作计划查阅资料进行设计准备、设计硬件电路、编制程序，编制程序、验证设计、撰写任务书。参考资单片微型计算机接口技术及其应用 张淑清 国防工业出版社单片机原理及应用技术 张淑清 国防工业出版社单片机应用技术汇编指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位(dnwi)、系部各一份。年 月 日 摘要(zhiyo)单片机是一种(y zhn) HYPERLINK /view/1355.htm t /_blank 集成电路 HYPERLINK /view/26651.htm t

3、/_blank 芯片，是采用 HYPERLINK /view/1081357.htm t /_blank 超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的 HYPERLINK /view/14045.htm t /_blank 中央处理器CPU、 HYPERLINK /view/151093.htm t /_blank 随机存储器RAM、 HYPERLINK /view/188818.htm t /_blank 只读存储器ROM、多种I/O口和 HYPERLINK /view/597855.htm t /_blank 中断系统、 HYPERLINK /view/281961.htm t /_blank

4、 定时器/计数器等功能微型计算机系统，在 HYPERLINK /view/10102.htm t /_blank 工业控制领域广泛应用。 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，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。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利

5、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。 本设计是一个以AT89C51单片机为核心进行步进电机控制，通过按相应的按键改变步进电机的转速和方向，并将转速显示到数码管上。关键词： 51单片机 步进电机(dinj) 按键 数码管 目录(ml)TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc21587 绪论(xln) PAGEREF _Toc21587 1 HYPERLINK l _Toc24488 第1章 基本原理 PAGEREF _Toc24488 2 HYPERLINK l _Toc7735 1.1 总体原理 PAGEREF _Toc7735 2 HYPER

6、LINK l _Toc6865 1.2 重点部分原理介绍 PAGEREF _Toc6865 2 HYPERLINK l _Toc11871 1.2.1 51单片机的定时器/计数器 PAGEREF _Toc11871 2 HYPERLINK l _Toc275 1.2.2 数码管模块 PAGEREF _Toc275 3 HYPERLINK l _Toc9358 第2章 系统的主要硬件电路的设计及介绍 PAGEREF _Toc9358 4 HYPERLINK l _Toc23621 2.1 数码管模块 PAGEREF _Toc23621 4 HYPERLINK l _Toc12251 2.2步进电

7、机和驱动模块 PAGEREF _Toc12251 5 HYPERLINK l _Toc24916 2.3 按键模块 PAGEREF _Toc24916 5 HYPERLINK l _Toc13033 2.3 整体电路 PAGEREF _Toc13033 6 HYPERLINK l _Toc3100 第3章 系统的软件设计 PAGEREF _Toc3100 7 HYPERLINK l _Toc22238 第4章 个人体会 PAGEREF _Toc22238 12 HYPERLINK l _Toc29435 参考文献 PAGEREF _Toc29435 13燕山大学课程设计 绪论(xln)步进电机

8、是将电脉冲信号转变为角位移(wiy)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，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(md)；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。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。第1章 基本(jbn)原理(yunl)1.1 总体(zngt)

9、原理51单片机具有CPU、RAM、I/O端口、定时器/计数器以及串行通讯等部件。利用其中的定时器、CPU、I/O端口等配置键盘以及显示器，驱动电路可以组成步进电机的驱动和控制电路。 在本次设计中，利用定时器中断控制P1口输出电平，然后通过ULN2003模块驱动。同时通过P0口输出转速的数值（单位：转/分钟）。P2口的低三位用于位选，进而实现数码管的动态显示。通过三个按键分别实现加速，减速转动方向的反转。1.2 重点部分原理介绍1.2.1 51单片机的定时器/计数器51单片机中的定时器和计数器其实是一个部件，根据应用不同选用定时或者计数功能。计数器记录外界发生的事件，定时器是由单片机内部提供一个

10、非常稳定的计数源进行定时的。定时器计数脉冲的时间间隔与晶振有关，它是由单片机的晶振经过12分频后获得的一个脉冲源。TMOD（工作方式控制寄存器）用于控制定时器/计数器的工作模式及工作方式，其中，低4位用于决定T0的工作方式，高4位用于决定T1的工作方式。 表1 TMOD寄存器示意图D7D6D5D4D3D2D1D0GATEC/M1M0GATEC/M1M0TCON（定时器/计数器的控制寄存器）用于设置定时器的启动和停止，显示终端请求标志位以及中断的触发(chf)方式。其中TR0/1用于启动定时器；TF1/0，IT1/0属于中断请求标志；IT1/0用于设置触发方式。控制(kngzh)寄存器如表2所示

11、： 表2 TCON寄存器示意图D7D6D5D4D3D2D1D0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0 确定定时/计数器初值上，介绍(jisho)工作方式1，它的最大值为65536。若取晶振频率为12MHZ，则最大定时时间为65.536ms。1.2.2 数码管模块 本设计用的是八段共阴极数码管，它显示的数字及其对应的代码如下表所示：表3数码管显示数字及其所对应的代码显示数字1234程序输入数06H5BH4FH66H显示数字5678程序输入数6DH7DH07H7FH显示数字90AB程序输入数6FH3FH77H7CH显示数字CDEF程序输入数39H5EH79H71H系统的主要硬件(yn j

12、in)电路的设计及介绍2.1 数码管模块(m kui) 通过连接到P2口的38译码器选定一定的位，再用P0口输出(shch)显示的数码。 图1 数码管接线(ji xin)示意图 通过一定的计算(j sun)方法计算出步进电机的转速，并显示到数码管上。2.2步进电机(dinj)和驱动模块 本设计选用的是五线四相步进电机，若采用四拍的话，步距角为15度。步进电机的公共端接VCC，其余四根线分别与驱动模块的输出引脚相连。 步进电机的驱动模块选用的是ULN2003芯片，用于放大功率，其输出引脚与步进电机连接，输入引脚与单片机的P1口连接。具体如图所示： 图2 ULN2003连接示意图2.3 按键模块

13、本设计选用3个独立按键。它们分别连接到P3口的2，3和4引脚上，另一端接地，它们分别实现步进电机加速，减速和反转。用于实现步进电机加速，减速和反转。 图3 按键(n jin)连接示意图2.3 整体(zhngt)电路 综上部分(b fen)，画出整体部分的电路图： 图4 整体电路第3章 系统(xtng)的软件设计经过上述分析，写出控制系统的程序(chngx)。它实现的基本功能是通过调节3个按键控制步进电机的转速和转向(zhunxing)，并将它们显示到数码管上。其中数码管上的负号表示逆时针方向。 具体程序如下所示。#includesbit speed_down=P32; /减速sbit spee

14、d_up=P33; /加速sbit direction=P34; /改变方向int Count =0,A=1;int i;int table24=0 x01,0 x02,0 x04,0 x08,0 x08,0 x04,0 x02,0 x01;int table110 =0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07, 0 x7f,0 x6f; /共阴极数码管编码 int A1,A2,A3;int b=11;/每次运行需要中断次数void delay(int j);void keyscan();void display();void Time0_I

15、nit()TMOD = 0 x10;TH1 = (65536-10000)/256;TL1 = (65536-10000)%256;IE = 0 x88;TR1 = 1;void Time0_Int() interrupt 3TH1 = (65536-1000)/256;TL1 = (65536-1000)%256;Count+; if(Count=b) Count=0; P1=tableAi; i+; if(i=4) i=0; /长度(chngd)加1void main()Time0_Init();while(1)keyscan();display();void delay(int j) i

16、nt m,n; n=120*j; for(m=0;mn;m+);void keyscan() if(speed_up=0) delay(10); if(speed_up=0) while(speed_up=0); b=b-1; if(b=4) b=11; /加速(ji s) if(speed_down=0) delay(10); if(speed_down=0) while(speed_down=0); b=b+1; if(b=17) b=11; /减速(jin s) if(direction=0) delay(10); if(direction=0) while(direction=0);

17、A=!A; void display() A1=(2500/b)/100; A2=(2500/b)%100)/10; A3=(2500/b)%10; if(A=1) P2=0; P0=0 x40; delay(1); P2 = 1; P0 = table1A1; delay(1); P2 = 2; P0 = table1A2; delay(1); P2 = 3; P0 = table1A3; delay(1); 个人(grn)体会这次课程设计是我最喜欢的一次，因为这次课程设计需要动脑动手，把自己课堂上学到的软件和硬件知识全部应用进来(jn li)。要想完成好这次课程设计，首先要弄懂步进电机的工

18、作原理，与外部电路(dinl)的连接，单片机原理，编程语言等。这其中有以前课堂上学过的也有需要我们自学研究的，这不仅考察了自己原来的知识程度还加强了我们独立获取知识并加以运用的能力。这次课程设计我收获很多，因为我学到了很多的东西，还制作了自己的东西，使自己很有成就感。在这么多次课程设计中这次是我最难忘的一次，因为是三人一组团队完成，使我体会到了分工合作的力量与重要性。虽然电机部分我没有花太多的精力，但通过合理分工，我们仍然按时完成了指定任务，并且通过相互帮助相互指点，使我们对彼此负责的那部分任务都有了更好的了解和掌握。我想通过这次实验，我对电机的了解扩宽了，对单片机和外围电路的认识也更为清晰了，这为我以后工作提供了坚实的基础。 两个星期很快过去了，看着自己的劳动成果，心里满是欣慰(xnwi)。最后感谢老师和同学们的悉心指导和帮助。参考文献： 1、单片微型计算机接口技术及其应用(yngyng) 张淑清 国防工业(u fn