创新性实验研究报告

创新性实验研究报告PAGE创新性实验研究报告实验项目名称基于MCS-51单片机的步进电机速度控制程序设计组长姓名学号联系电话E-mail成员姓名学号成员姓名学号专业电气工程及其自动化班级指导教师及职称 2015年1月4日创新性实验研究报告一、实验摘要从工业化时代到来开始，机电产品便被广泛应用，而电动机作为传动中枢也有着很重要的作用，作为电动机的一种—步进电机其重要性也是不言而喻的，从工业生产的自动化设备到高端科技领域，都可以看到步进电机的存在。MCS-51单片机控制步进电机的运行，编写程序，实现步进电机的正反转控制。正反转时间分别持续10S时间，如此循环。二、实验目的一、实验目的1.掌握keilC51软件与proteus软件联合仿真调试的方法；2.掌握步进电机的工作原理及控制方法；3.熟悉步进电机控制的不同编程方法。三、实验场地及仪器、设备和材料：11号教学楼微机与单片机实验室计算机1台keilC51集成开发环境Proteus仿真软件SDUST-CEE-UC单片机实验系统箱四、实验内容1、实验原理步进电机控制原理：1)步进电机是利用电磁铁的作用原理，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。每来一个电脉冲，步进电机转动一定角度，带动机械移动一小段距离。特点A.来一个脉冲，转一个步距角。B.控制脉冲频率，可控制电机转速。C.改变脉冲顺序，可改变转动方向。2)以反应式步进电机为例说明步进电机的结构和工作原理。三相反应式步进电动机的原理结构图如下，定子内圆周均匀分布着六个磁极，磁极上有励磁绕组，每两个相对的绕组组成一相。转子有四个齿。图1步进电机图给A相绕组通电时，转子齿偏离定子齿一个角度。由于励磁磁通力图沿磁阻最小路径通过，因此对转子产生电磁吸力，迫使转子齿转动，当转子转到与定子齿对齐位置时，因转子只受径向力而无切线力，故转矩为零，转子被锁定在这个位置上。由此可见：错齿是助使步进电机旋转的根本原因。3）三相反应式步进电动机的控制原理①三相单三拍：A相B相C相A相②三相六拍：AABBBCCCAA③三相双三拍：ABBCCAAB4）步距角计算公式：—步距角Zr—转子齿数m—每个通电循环周期的拍数ULN2003A：七达林顿阵列ULN2003A是集成达林顿管反相驱动电路，内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，可用来驱动电机、继电器等功率器件。它是双列16脚封装,NPN晶体管矩阵,最大驱动电压=50V,电流=500mA,输入电压=5V,其引脚排列如下：2、实验内容1.用Proteus设计一四相六线步进电机控制电路。要求利用P1口作步进电机的控制端口，通过达林顿阵列ULN2003A驱动步进电机。基本参考电路见后面附图。2.编写程序，实现步进电机的正反转控制。正反转时间分别持续10S时间，如此循环下去。3.按电路图在试验箱上完成连线，测试步进电机驱动，测试正反转和间隔时间是否正确和完整。3、实验步骤1.用Proteus设计四相六线步进电机控制电路；2.在KeilC51中编写步进电机正反转控制程序，编译通过后，与Proteus联合调试；3.启动仿真，观察步进电机转动是否正常；4.用Proteus设计可调速步进电机控制电路，仿真调试、运行程序并查看效果。实验电路图：五、实验结果与分析1、实验现象、数据记录步进电机驱动实现。可正反转控制。正反转时间分别持续10S时间，如此循环。2、对实验现象、数据及观察结果的分析与讨论：实验中出现了速度设置不合适，电机转速与理论上相比转速慢的问题，通过对程序修改和电路引脚调整基本得到解决。关键点：步进电机控制原理；步距角计算；编写程序编写。六、实验结论本次实验主要学习了对步进电机的具体控制，包括电机正反转、电机转速等。实验中出现了速度设置不合适，电机转速与理论上相比太慢的问题，若想再设置一个启动/停止按键，应设置正确的标志位。若将定时器1扩展为外部中断，应把握好中断优先级，和在定时器中断和主函数中对所设标志位的处理。通过本次实验，不仅掌握了步进电机的控制方法，还进一步对定时器中断、外部中断、定时器扫描等方法的应用进行了学习。七、指导老师评语及得分：签名：年月日附件：源程序等。#include<reg51.h>sbitA1=P1^0;//定义步进电机连接端口sbitB1=P1^1;sbitC1=P1^2;sbitD1=P1^3;#defineLV1#defineOL0#defineCoil_A1{A1=LV;B1=OL;C1=OL;D1=OL;}//A相通电，其他相断电#defineCoil_B1{A1=OL;B1=LV;C1=OL;D1=OL;}//B相通电，其他相断电#defineCoil_C1{A1=OL;B1=OL;C1=LV;D1=OL;}//C相通电，其他相断电#defineCoil_D1{A1=OL;B1=OL;C1=OL;D1=LV;}//D相通电，其他相断电#defineCoil_OFF{A1=OL;B1=OL;C1=OL;D1=OL;}//全部断电bitflag=1;unsignedcharSpeed,count;/*uS延时函数*/voidDelayUs2x(unsignedchart){while(--t);}/*mS延时函数*/voidDelayMs(unsignedchart){while(t--){//大致延时1mSDelayUs2x(245);}}/*主函数*/voidmain(){TMOD=0X01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;Speed=5;//调整速度while(1){Coil_OFFwhile(flag){Coil_D1DelayMs(Speed);Coil_C1DelayMs(Speed);Coil_B1DelayMs(Speed);Coil_A1DelayMs(Speed);}Coil_OFFwhile(!flag){Coil_A1//遇到Coil_A1用{A1=1;B1=0;C1=0;D1=0;}代替DelayMs(Speed);//改变这个参数可以调整电机转速,//数字越小，转速越大,力矩越小Coil_B1DelayMs(Speed);Coil_C1D