步進(jìn)電機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　設(shè)計(jì)目的.............................................3</p><p>　　設(shè)計(jì)要求.............................................3</p><p>　　儀器設(shè)備...............

2、..............................3</p><p>　　四、硬件線路圖及主要芯片說明.............................3</p><p>　　系統(tǒng)所使用的開發(fā)板上的區(qū)域.................................3</p><p>　　系統(tǒng)硬件電路圖......................

3、.....................3</p><p>　　系統(tǒng)所用主要芯片說明......................................4</p><p>　　3.1 STC89C52RC芯片介紹...................................4</p><p>　　3.2 ULN2003A芯片介紹..........

4、...........................4</p><p>　　3.3 LCD1602液晶介紹......................................4</p><p>　　系統(tǒng)工作原理.........................................5</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)介紹...............

5、..............................5</p><p>　　2.控制原理基本框圖..........................................5</p><p>　　程序框圖..............................................6</p><p>　　程序清單............

6、..................................7</p><p>　　設(shè)計(jì)體會(huì).............................................12</p><p>　　參考文獻(xiàn).............................................12</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)目

7、的</b></p><p>　　通過具體小型測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)踐單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試的全過程，以加深對(duì)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能和指令系統(tǒng)的理解，并進(jìn)一步學(xué)習(xí)單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)的應(yīng)用及一些外圍芯片的接口和編程方法，初步掌握單片機(jī)系統(tǒng)的硬、軟件設(shè)計(jì)技術(shù)及調(diào)試技巧。</p><p>　　了解步進(jìn)電機(jī)的構(gòu)造、驅(qū)動(dòng)、工作原理以及步進(jìn)電機(jī)的一些指標(biāo)術(shù)語，掌握步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)控制方式和調(diào)速方法。<

8、/p><p>　　加深對(duì)單片機(jī)開發(fā)試驗(yàn)儀各部分功能的了解與使用，方便對(duì)以后的設(shè)計(jì)進(jìn)行開發(fā)、編程與調(diào)試。</p><p>　　熟練C語言以及函數(shù)、中斷的使用。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1)電機(jī)轉(zhuǎn)速可以平穩(wěn)控制</p><p>　　2)通過鍵盤可以選擇電機(jī)的轉(zhuǎn)

9、動(dòng)方式</p><p>　　3)通過鍵盤可以設(shè)置電機(jī)的轉(zhuǎn)速</p><p>　　4)顯示器可以顯示步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀況 </p><p><b>　　主要儀器設(shè)備</b></p><p>　　硬件線路圖及主要芯片說明</p><p>　　1.系統(tǒng)所使用的開發(fā)板上的

10、區(qū)域</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn)區(qū)上面有一個(gè)四相步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)芯片，用戶可以在上面進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)控制的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。步進(jìn)電機(jī)將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　鍵盤實(shí)驗(yàn)區(qū)的按鍵控制步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)/停止，正/反轉(zhuǎn)，加/減速，本設(shè)計(jì)采用單鍵控制啟停、單鍵控制正反轉(zhuǎn)以及兩個(gè)按鍵分別控制加減速。</p><p>　　用STC89C52RC單

11、片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制整個(gè)步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的啟動(dòng)/停止，正/反轉(zhuǎn)，加/減速以及驅(qū)動(dòng)LCD1602顯示步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀況。</p><p><b>　　2.系統(tǒng)硬件電路圖</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的硬件電路圖（用Proteus繪制）如下圖所示：</p><p>　　3.系統(tǒng)所用主要芯片說明</p><p>　　3.1

12、 STC89C52RC芯片介紹</p><p>　　STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)

13、準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存

14、，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選。</p><p>　　3.2 ULN2003A芯片介紹</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用ULN2003A作為步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片，ULN2003A電路具有以下特點(diǎn)： </p><p>　　● 電流增益高（大于1000）</p><p>

15、　　● 帶負(fù)載能力強(qiáng)（輸出電流大于500mA）</p><p>　　● 溫度范圍寬（-40℃—85℃）</p><p>　　● 工作電壓高（大于50V）</p><p>　　3.3 LCD1602液晶介紹</p><p>　　1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X1

16、1等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形。 　　1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。 　　</p><p><b>　　五、系統(tǒng)工作原理</b></p><p><b>　

17、　1.步進(jìn)電機(jī)介紹</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同

18、時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路將直流電變成分時(shí)供電的多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的多相時(shí)序控制器。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能像普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可

19、使用。</p><p>　　四相步進(jìn)電機(jī)可以在不同的通電方式下運(yùn)行，常見的通電方式有單（單相繞組通電）四拍（A-B-C-D-A...），雙（雙相繞組通電）四拍（AB-BC-CD-DA-AB-...），八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A...）；當(dāng)通電時(shí)序相反時(shí)，轉(zhuǎn)向相反。本設(shè)計(jì)采用的通電方式是八拍。</p><p>　　2.控制原理基本框圖</p><p&

20、gt;　　步進(jìn)電機(jī)控制原理的基本框圖如下：</p><p>　　其中P3.2、P3.3為外部中斷，本設(shè)計(jì)采用下降沿觸發(fā)方式，通過改變用m和n的值來控制電機(jī)的啟動(dòng)/停止，正/反轉(zhuǎn)；P3.4、P3.5為定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷，本設(shè)計(jì)采用計(jì)數(shù)方式，并工作于方式2，將TH0、TL0、TH1、TL1都設(shè)為0xff，這樣和外部中斷是一樣的功能，通過改變脈沖之間的延遲時(shí)間T來控制電機(jī)的加/減速；P0口用以控制液晶指令與數(shù)據(jù)的傳輸，P

21、2.5、P2.6、P2.7連接液晶的三個(gè)控制接口從而實(shí)現(xiàn)對(duì)液晶的控制。</p><p><b>　　程序框圖</b></p><p><b>　　開始</b></p><p><b>　　系統(tǒng)以及LCD</b></p><p><b>　　初始化</b>&

22、lt;/p><p><b>　　N </b></p><p><b>　　m==0</b></p><p><b>　　Y </b></p><p>　　Yn==0 N</p><p><b>　　正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn)</b>

23、;</p><p><b>　　T0中斷T1中斷</b></p><p><b>　　YY</b></p><p><b>　　減速加速</b></p><p><b>　　結(jié)束</b></p><p><b>　

24、　程序清單</b></p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　#include<intrins.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p>&

25、lt;p>　　sbit RS=P2^6;</p><p>　　sbit RW=P2^5;</p><p>　　sbit EN=P2^7;</p><p>　　void DelayMS(uint ms)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar

26、i;</b></p><p>　　while(ms--) for(i=0;i<120;i++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　uchar Busy_Check()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　u

27、char LCD_Status;</p><p><b>　　RS=0;</b></p><p><b>　　RW=1;</b></p><p><b>　　EN=1;</b></p><p>　　DelayMS(1);</p><p&g

28、t;　　LCD_Status=P0;</p><p><b>　　EN=0;</b></p><p>　　return LCD_Status;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Write_LCD_Command(uchar cmd)</p><

29、;p><b>　　{</b></p><p>　　while((Busy_Check()&0x80)==0x80);</p><p><b>　　RS=0;</b></p><p><b>　　RW=0;</b></p><p><b>　　EN=0

30、;</b></p><p>　　P0=cmd;EN=1;DelayMS(1);EN=0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Write_LCD_Data(uchar dat)</p><p><b>　　{</b></p><p&

31、gt;　　while((Busy_Check()&0x80)==0x80);</p><p>　　RS=1;RW=0;EN=0;P0=dat;EN=1;DelayMS(1);EN=0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Initialize_LCD()</p><p><

32、;b>　　{</b></p><p>　　Write_LCD_Command(0x38);DelayMS(1);</p><p>　　Write_LCD_Command(0x01);DelayMS(1);</p><p>　　Write_LCD_Command(0x06);DelayMS(1);</p><p>　　Wr

33、ite_LCD_Command(0x0c);DelayMS(1);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void ShowString(uchar x,uchar y,uchar z,uchar *str)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uch

34、ar i=0;</p><p>　　if(y==0) Write_LCD_Command(0x80|x);</p><p>　　if(y==1) Write_LCD_Command(0xc0|x);</p><p>　　for(i=0;i<z;i++)</p><p><b>　　{</b></p

35、><p>　　Write_LCD_Data(str[i]);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=0;i<z;i++)</p><p><b>　　{</b><

36、/p><p>　　Write_LCD_Data(str[i]);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　LCD_Data(str[i]);</p><p><b>　　}</b></p>

37、;<p><b>　　}</b></p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　#include<string.h></p><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　　#define uint unsig

38、ned int</p><p>　　void Initialize_LCD();</p><p>　　void ShowString(uchar,uchar,uchar,uchar *);</p><p>　　sbit K1=P3^2;</p><p>　　sbit K2=P3^3;</p><p>　　sbit K3

39、=P3^4;</p><p>　　sbit K4=P3^5;</p><p><b>　　uint Sp;</b></p><p>　　float T=45;</p><p>　　bit m=1,n=1;</p><p>　　uchar LCD_DSP[]={"00.0 r/min&q

40、uot;};</p><p>　　uchar LCD_DSP1[]={" up "}; </p><p>　　uchar LCD_DSP2[]={"down"};</p><p>　　uchar LCD_DSP3[]={"<<"};</p><p>　　uchar LCD

41、_DSP4[]={">>"}; </p><p>　　uchar code FFW[]={0xf1,0xf3,0xf2,0xf6,0xf4,0xfc,0xf8,0xf9}; //八拍正轉(zhuǎn)</p><p>　　uchar code REV[]={0xf9,0xf8,0xfc,0xf4,0xf6,0xf2,0xf3,0xf1}; //八拍反轉(zhuǎn)</p&g

42、t;<p>　　void delay(uint t)</p><p>　　{ </p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　while(t--)</p><p>　　for(i=0;i<80;i++); </

43、p><p><b>　　}</b></p><p>　　void motor_ffw() //正轉(zhuǎn)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　uchar i,j;</p><p>　　for(j=0;j<2;j++)</p><

44、;p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=0;i<8;i++) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　P1 = FFW[i]; </p><p>　　delay(T); //調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速</p>

45、<p><b>　　}</b></p><p>　　if(m==1) break;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　} </p><p>　　void motor_rev()//反轉(zhuǎn)</p><p&g

46、t;<b>　　{ </b></p><p>　　uchar i,j;</p><p>　　for(j=0;j<2;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=0;i<8;i++) </p><

47、p><b>　　{ </b></p><p>　　P1 = REV[i]; </p><p>　　delay(T); //調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(m==1) break;</p><p><b

48、>　　}</b></p><p>　　} </p><p>　　void Format_speed(uchar d,uchar *a) //速度轉(zhuǎn)換為數(shù)字字符</p><p><b>　　{</b></p><p>　　a[0]=d+'0';</p&

49、gt;<p><b>　　}</b></p><p>　　void main() </p><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD=0x66;</p><p>　　TH0=TL0=0xff;</p><p>　　TH1=TL1=0

50、xff;</p><p>　　TR0=1;</p><p><b>　　TR1=1;</b></p><p><b>　　IT0=1;</b></p><p><b>　　IT1=1;</b></p><p><b>　　IE=0x8

51、f;</b></p><p>　　Initialize_LCD();</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(m==0)</b></p><p><

52、b>　　{</b></p><p><b>　　if(n==0)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　ShowString(9,1,2,LCD_DSP3);</p><p>　　motor_ffw();</p><p><

53、;b>　　}</b></p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　ShowString(9,1,2,LCD_DSP4);</p><p>　　motor_rev();</p><p><b

54、>　　}</b></p><p>　　Sp=(uint)(9000/T);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>

55、;　　P1=0xf9;</b></p><p><b>　　Sp=0; </b></p><p>　　ShowString(9,1,2," ");</p><p><b>　　}</b></p><p>　　Format_speed(Sp/100, LCD_DSP)

56、;</p><p>　　Format_speed(Sp%100/10, LCD_DSP+1);</p><p>　　Format_speed(Sp%10, LCD_DSP+3);</p><p>　　ShowString(3,0,10,LCD_DSP);</p><p><b>　　}</b></p>&l

57、t;p><b>　　}</b></p><p>　　void EX_INT0() interrupt 0</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　m=~m;</b></p><p><b>　　}</b></p&

58、gt;<p>　　void Timer0() interrupt 1</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(T<15)</b></p><p><b>　　T=T+0.2;</b></p><p>　　else if(

59、T<20)</p><p><b>　　T=T+0.5;</b></p><p>　　else if(T<30)</p><p><b>　　T=T+1;</b></p><p>　　else if(T<40)</p><p><b>　　T=T+

60、2;</b></p><p>　　else if(T<50)</p><p><b>　　T=T+3;</b></p><p>　　else if(T<100)</p><p><b>　　T=T+6;</b></p><p>　　else if(T&

61、lt;150)</p><p><b>　　T=T+18;</b></p><p>　　else if(T<200)</p><p><b>　　T=T+25;</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>

62、;　　T=200;</b></p><p>　　ShowString(2,1,4,LCD_DSP2);</p><p>　　delay(400);</p><p>　　ShowString(2,1,4," ");</p><p><b>　　}</b></p><

63、p>　　void EX_INT1() interrupt 2</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　n=~n;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Timer1() interrupt 3&l

64、t;/p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(T>150)</b></p><p><b>　　T=T-25;</b></p><p>　　else if(T>100)</p><p><b>　　T=T-

65、18;</b></p><p>　　else if(T>50)</p><p><b>　　T=T-6;</b></p><p>　　else if(T>40)</p><p><b>　　T=T-3;</b></p><p>　　else if(T&

66、gt;30)</p><p><b>　　T=T-2;</b></p><p>　　else if(T>20)</p><p><b>　　T=T-1;</b></p><p>　　else if(T>15)</p><p><b>　　T=T-0.5;

67、</b></p><p>　　else if(T>11)</p><p><b>　　T=T-0.2;</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　T=11;</b></p><p>　　ShowS

68、tring(2,1,4,LCD_DSP1);</p><p>　　delay(400);</p><p>　　ShowString(2,1,4," ");</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　八、設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><

69、;p>　　通過此次課程設(shè)計(jì)，首先，我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)單片機(jī)的控制、LCD1602液晶顯示、C語言編程等方面的知識(shí)以及步進(jìn)電機(jī)原理、控制、驅(qū)動(dòng)方面的知識(shí)；其次，我進(jìn)一步懂得了如何對(duì)一個(gè)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行整體規(guī)劃和實(shí)行。在設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查，終于找出了原因所在，但也暴露出了我前期在這方面的知識(shí)欠缺。實(shí)踐出真知，通過Proteus的仿真，外加開發(fā)板調(diào)試，使得設(shè)計(jì)的過程更加順暢，也使我掌握

70、的知識(shí)不再是紙上談兵。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]徐煜明.《C51單片機(jī)及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》.電子工業(yè)出版社</p><p>　　[2]彭偉.《單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例——基于8051+Proteus仿真》.電子工業(yè)出版社</p><p>　　[3]郭天祥.《51單片機(jī)C