單片機(jī)課程設(shè)計(jì)--單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)

1、<p><b>　　單片機(jī)課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題目：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制步進(jìn)電機(jī)</p><p>　　班 級(jí)： 12電信4班 </p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　摘要：本次課業(yè)設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)技術(shù)知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控

2、制系統(tǒng)，本次課業(yè)設(shè)計(jì)用到的關(guān)鍵元器件有STC89C52單片機(jī)，ULN2003驅(qū)動(dòng)芯片，五線四相步進(jìn)電機(jī)，由52單片機(jī)驅(qū)動(dòng)ULN2003，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī);52單片機(jī);ULN2003。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、引言5&

3、lt;/b></p><p><b>　　二、總體方案5</b></p><p><b>　　三、硬件設(shè)計(jì)6</b></p><p><b>　　四、軟件設(shè)計(jì)9</b></p><p><b>　　五、調(diào)試10</b></p>

4、<p><b>　　六、總結(jié)10</b></p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)11</b></p><p><b>　　元件清單12</b></p><p><b>　　一、引言</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種進(jìn)行精確步進(jìn)運(yùn)

5、動(dòng)的機(jī)電執(zhí)行元件，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)械的數(shù)字控制，為使系統(tǒng)的可靠性、通用性、可維護(hù)性以及性價(jià)比最優(yōu)，根據(jù)控制系統(tǒng)功能要求及步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用環(huán)境，確定了設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件和軟件的功能劃分，從而實(shí)現(xiàn)了基于8051單片機(jī)的四相步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)通過單片機(jī)存儲(chǔ)器、I/O接口、中斷、鍵盤、LED顯示器的擴(kuò)展、步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形分頻器、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路、人機(jī)接口電路、中斷系統(tǒng)及復(fù)位電路、單電壓驅(qū)動(dòng)電路等的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了四相步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，急停等功能。

6、為實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩個(gè)外部中斷，以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)在某段時(shí)間內(nèi)的反復(fù)正反轉(zhuǎn)功能，也即數(shù)控機(jī)床的刀架自動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)在日用電子產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣泛，自六十年代初期以來，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用得到很大的提高。人們用它來驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘和其他采用指針的儀器，打印機(jī)、繪圖儀，磁盤光盤驅(qū)動(dòng)器、各種自動(dòng)控制閥、各種工具，還有機(jī)器人等機(jī)械裝置。此外作為執(zhí)行元件，步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，被

7、廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，它的需要量與日俱增，在各個(gè)國民</p><p><b>　　二、總體方案 </b></p><p>　　單片機(jī)要驅(qū)動(dòng)需要由時(shí)鐘電路與復(fù)位電路組成最小系統(tǒng)，時(shí)鐘電路采用12MHz晶振，復(fù)位電路采用自動(dòng)復(fù)位，輸出口為P1.0、P1.1、P1.2、P1.4，分別接ULN2003的1、2、3、4腳，ULN2003對(duì)

8、應(yīng)的輸出腳分別接步進(jìn)電機(jī)的A、B、C、D線圈，由程序驅(qū)動(dòng)單片機(jī)輸出4路脈沖驅(qū)動(dòng)ULN2003再驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行不斷轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p><b>　　三、硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　STC89C52： </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)

9、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。 它有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

10、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。空閑模式下，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，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>　　最小系統(tǒng)：時(shí)鐘電路由12MHz晶振與2個(gè)

11、30pF陶瓷電容構(gòu)成；復(fù)位電路由一個(gè)10uF的電解電容與一個(gè)4.7k的電阻組成。</p><p><b>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)</b></p><p><b>　　ULN2003:</b></p><p>　　ULN2003是大電流驅(qū)動(dòng)陣列,多用于單片機(jī)、智能儀表、PLC、數(shù)字量輸出卡等控制電路中。可直接驅(qū)動(dòng)繼電器等負(fù)載。&

12、lt;/p><p>　　輸入5VTTL電平，輸出可達(dá)500mA/5V。</p><p>　　ULN2003是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列,由七個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成。 該電路的特點(diǎn)如下: ULN2003的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路 直接相連,可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。</p><p>　　UL

13、N2003 是高壓大電流達(dá)林頓管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn),適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。</p><p><b>　　ULN2003接線</b></p><p>　　ULN2003的1、2、3、4與52單片機(jī)的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3，對(duì)應(yīng)輸出端接步進(jìn)電機(jī)的A、B、C、D線圈</p>&

14、lt;p>　　ULN2003的接線</p><p><b>　　四、軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　ULN2003的驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)原理圖如下所示：  FOSC = 12MHz </p><p>　　說得通俗u(yù)ln2003相當(dāng)于繼電器的作用，例如7個(gè)繼電器的一端連某電壓[也即uln200

15、3電源電壓]（<50）在一起，而另一端作為則作為輸出，又好如一個(gè)二極管，只不過因電路集成功能的因素，輸出的電壓等同于uln2003的電壓罷了，常用于步進(jìn)電機(jī) </p><p>　　ORG 0000H     </p><p>　　LJMP    MAIN </

16、p><p>　　ORG 0100H MAIN: </p><p>　　MOV R3,#192     </p><p><b>　　START: </b></p><p>　　MOV R0,#00H <

17、;/p><p><b>　　START1:</b></p><p>　　MOV P2,#00H    </p><p><b>　　MOV A,R0 </b></p><p>　　MOV DPTR,#TABLE &

18、#160;   </p><p>　　MOVC    A,@A+DPTR </p><p>　　JZ  START  </p><p>　　MOV P2,A     </p>

19、<p>　　LCALL   DELAY     </p><p><b>　　INC R0</b></p><p>　　CJNZ R0,#4,START </p><p>　　DJNZ    R

20、3,START1     </p><p>　　MOV P2,#00H     </p><p>　　LCALL   DELAY1 </p><p>　　MOV R3,#64   

21、;   </p><p>　　START2:     </p><p>　　MOV P2,#00H     </p><p>　　MOV R0,#05 START3:   

22、60; </p><p><b>　　MOV A,R0 </b></p><p>　　MOV DPTR,#TABLE     </p><p>　　MOVC    A,@A+DPTR   

23、;  </p><p>　　JZ  START2     </p><p>　　MOV P2,A    </p><p>　　CALL    DELAY</p><p&

24、gt;<b>　　INC R0 </b></p><p>　　CJNZ R0,#9,START2</p><p>　　DJNZ    R3,START3     </p><p>　　MOV P2,#00H 

25、0;   </p><p>　　LCALL   DELAY1     </p><p>　　LJMP MAIN  </p><p>　　DELAY:  MOV R7,#40  &

26、#160;    </p><p>　　M3: MOV R6,#248     </p><p>　　DJNZ    R6,$     </p><p>　　DJNZ&

27、#160;   R7,M3     </p><p><b>　　RET </b></p><p>　　DELAY1:     MOV R4,#20  ;</p><p>　　

28、DEL2:   MOV R3,#200 </p><p>　　DEL3:   MOV R2,#250     </p><p>　　DJNZ    R2,$    

29、0;</p><p>　　DJNZ    R3,DEL3     </p><p>　　DJNZ    R4,DEL2     </p><p><b>　　RET &

30、lt;/b></p><p><b>　　TABLE: </b></p><p>　　DB  03H,06H,0CH,09H; </p><p><b>　　DB  00</b></p><p>　　DB  03H

31、,09H,0CH,06H;  </p><p><b>　　DB  00 </b></p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　五、調(diào)試</b></p><p>　　在安裝完成后，我們?cè)谶M(jìn)行調(diào)試的過程

32、中，發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)并沒有被驅(qū)動(dòng)，或者說是被驅(qū)動(dòng)了但是轉(zhuǎn)軸沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，整個(gè)步進(jìn)電機(jī)只是在不停的抖動(dòng)，并發(fā)出聲音，之后在進(jìn)一步檢查線路時(shí)并沒有發(fā)現(xiàn)有線路上的錯(cuò)誤，然后再檢查程序，也沒有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，最后才發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)其實(shí)確實(shí)是在工作，只是轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度很小，沒有發(fā)現(xiàn)而已，到此設(shè)計(jì)以完成。</p><p><b>　　六、總結(jié)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)總體比較簡(jiǎn)單，并沒有加

33、入按鍵控制電路、數(shù)碼管顯示電路等其他外設(shè)，只顯示了基本的步進(jìn)電機(jī)控制，但是也讓我們收獲不小，從開始的設(shè)計(jì)布局到焊接調(diào)試與編程，全部都我們自己參與完成，動(dòng)手能力也得到了提高，也提高了我們的興趣，最開始也考慮過添加相關(guān)的外設(shè)，但最后還是放棄了，從簡(jiǎn)單做起，扎實(shí)做起，以后才會(huì)做的更好。</p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　一、李林功，吳飛青

34、，王兵，丁曉編著. 單片機(jī)原理與技術(shù). 機(jī)械工業(yè)出版社. 第一版. 2007</p><p>　　二、曾建唐 主編. 電工電子基礎(chǔ)實(shí)踐教程. 機(jī)械工業(yè)出版社. 2002</p><p>　　三、康光華 主編. 電子技術(shù)基礎(chǔ). 高教出版社出版. 第四版. 1999</p><p>　　四、劉寶廷 主編. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)[M]. 哈爾濱工