單片機步進電機課程設計說明書

1、<p>　　課 程 設 計 說明書</p><p>　　課程名稱：單片機應用基礎</p><p>　　專 業(yè)：機械設計制造及其自動化</p><p>　　姓 名 </p><p><b>　　學 號： </b></p><p>&

2、lt;b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 課程設計的目的和要求 1</p><p>　　1.1 課程設計目的和要求 1</p><p>　　1.2 課程設計預備知識 1</p><p>　　1.3課程設計的任務 1</p><p>　　第二章 總體設計3</p

3、><p>　　第三章 硬件設計 3</p><p>　　第四章 軟件設計7</p><p>　　第五章 系統(tǒng)調試 8</p><p>　　第六章 課程設計心得 8</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　第一章 課程設計的目的和要求<

4、/p><p>　　1.1 課程設計目的和要求</p><p>　　目的 ： 《單片機應用基礎》課程設計是學好本門課程的又一重要實踐性教學環(huán)節(jié)，課程設計的目的就是配合本課程的教學和平時實驗，以達到鞏固消化課程的內容，進一步加強綜合應用能力及單片機應用系統(tǒng)開發(fā)和設計能力的訓練，啟發(fā)創(chuàng)新思維，使之具有獨立單片機產(chǎn)品和科研的基本技能，是以培養(yǎng)學生綜合運用所學知識的過程，是知識轉化為能力和能力轉化

5、為工程素質的重要階段。</p><p>　　課程設計的要求: </p><p>　　1. 具有對步進電機的啟停,正反轉控制,加速減速控制。</p><p>　　2．通過停止鍵正轉鍵，反轉鍵，加速鍵，減速鍵實現(xiàn)對步進電機的控制。</p><p>　　3. 實現(xiàn)對步進電機的正反轉的切換，在一定范圍內可以進行加減速調節(jié)。</p>

6、<p>　　4.在不切斷電源的情況下可以暫停，此后仍可進行正反轉控制。</p><p>　　5.通過LED燈顯示正反轉狀態(tài)。</p><p>　　1.2 課程設計預備知識</p><p>　　1.復習了解C語言程序設計；</p><p>　　2.復習和了解匯編語言；</p><p>　　3.熟練使用pr

7、oteus軟件；</p><p>　　4.熟練使用wave6000軟件；</p><p>　　5．學習使用keil的使用；</p><p>　　6..復習單片機相關知識；</p><p>　　1.3課程設計的任務</p><p>　　根據(jù)給定的任務要求選擇合適的單片機和其他電子元器件，進行系統(tǒng)硬件電路設計和軟件編程，根

8、據(jù)系統(tǒng)制作并調試系統(tǒng)電路板，使之實現(xiàn)任務要求。有關參數(shù)選擇要求符合國家標準。具體設計內容如下：</p><p>　　設計系統(tǒng)工作原理圖，利用PROTEUS軟件繪制系統(tǒng)工作原理圖；</p><p>　　系統(tǒng)控制程序設計、調試及實現(xiàn)：</p><p>　?。?）根據(jù)要求，寫出完整的程序流程圖；（2）將設計程序輸入、匯編，排除語法錯誤，生成*.OBJ文件；（3）按所設

9、計的原理圖，在實驗平臺上連線，檢查無誤；（4）將目標文件傳送到實驗系統(tǒng)，執(zhí)行并運行調試該程序，最終實現(xiàn)控制要求</p><p>　　寫出設計說明書，說明書格式見附錄，3000字左右</p><p><b>　　第二章 總體設計</b></p><p>　　使用兩個中斷來分別控制正反轉和加減速,通過查詢方式來實現(xiàn)正反轉的切換和停止操作,使用兩

10、個LED燈來反應正反轉的狀態(tài)。考慮到單片機帶動負載的能力有限，在步進電機和P1口之間加功率放大器來驅動步進電機，具體電路圖見硬件設計電路圖。通過軟件來實現(xiàn)設計所要求的功能，具體設計見程序清單。</p><p>　　第三章 硬件設計</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable

11、Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT

12、89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。</p><p>　　1．主要特性：·與MCS-51 兼容 ·4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10年·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz·三級程序存儲器鎖定·128*8位內部RAM·32可編程I/O線·兩個16位定時器/計數(shù)器

13、3;5個中斷源 ·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內振蕩器和時鐘電路 </p><p>　　2．管腳說明：    VCC：供電電壓。    GND：接地。    P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口

14、的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。    P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流

15、，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。     P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址

16、的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上</p><p>　　3．振蕩器特性：    XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。<

17、/p><p>　　4．芯片擦除：    整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，

18、定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。</p><p>　　2.LN2003也是一個7路反向器電路，即當輸入端為高電平時ULN2003輸出端為低電平，當輸入端為低電平時ULN2003輸出端為高電平，繼電器得電吸合。如圖</p><p>　　功能特點：模塊配置:7 NPN </p>&

19、lt;p>　　電壓, Vceo:50V </p><p>　　集電極直流電流:500mA </p><p>　　直流電流增益hFE:1000 </p><p>　　工作溫度范圍:-20°C to +85°C </p><p>　　封裝類型:PDIP </p><p><b>　　引腳

20、數(shù):16 </b></p><p><b>　　封裝類型:DIP </b></p><p><b>　　晶體管數(shù):7 </b></p><p>　　表面安裝器件:通孔安裝器件標號:2003 </p><p>　　最大連續(xù)電流, Ic:500mA </p><p>

21、　　芯片標號:2003 </p><p>　　輸入電壓最大:30V </p><p>　　輸入類型:5V TTL CMOS </p><p>　　輸出電壓最大:50V </p><p>　　輸出電流最大:0.6A </p><p><b>　　通道數(shù):7 </b></p><p

22、>　　邏輯功能號:2003</p><p>　　9接電源，10-16輸出，1-7輸入</p><p>　　利用P1口進行步進電機控制系統(tǒng)設計原理圖</p><p><b>　　3.步進電機原理</b></p><p>　　步進電機驅動原理是通過對每相線圈中的電流的順序切換來使電機作步進式旋轉。切換是通過單片機輸出脈

23、沖信號來實現(xiàn)的。所以調節(jié)脈沖信號的頻率便可以改變步進電機的轉速，改變各相脈沖的先后順序，可以改變電機的旋轉方向。步進電機的轉速應由慢到快逐步加速。電機驅動方式可以采用雙四拍(AB→BC→CD→DA→AB) 方式， </p><p>　　4.硬件電路圖如下：

24、 </p><p><b>　　第四章 軟件設計</b></p><p><b>　　1.總體程序框圖</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　Y</b>&

25、lt;/p><p><b>　　YY</b></p><p><b>　　減速請求？Y</b></p><p>　　加速請求？Y減速請求?Y</p><p>　　減速請求？Y反轉請求？Y</p><p><b>　　第五章 系統(tǒng)調試</b></p

26、><p>　　在調試費過程中遇到的問題</p><p>　　1.加速按鈕導致電機正轉，JNB P0.4,FZ 后面加上RETI 解決了這個問題</p><p>　　2.加速減速按鈕不能實現(xiàn)與設計的功能，調試后發(fā)現(xiàn)，INT0的觸發(fā)方式改為上升沿觸發(fā)就解決了問題</p><p>　　3.停止后沒法再啟動，后經(jīng)發(fā)現(xiàn)是因為中斷1沒有退出，后加了一條中斷返

27、回指令 RETI 實現(xiàn)了預設功能。</p><p>　　第六章 課程設計心得</p><p>　　本次課程設計是一次理論與實踐結合的好機會，通過本次課程設計，是我對單片機知識的掌握更加熟練和充足，同時也學會了幾款非常有用的軟件，對以后的學習會有很大的幫助。在設計個過程中，不可避免的遇到了一些問題，雖然耗費了很多的精力和時間，但只靠自己解決了問題，提高了獨立自主解決問題的能了，同時為以后的軟

28、件設計積累了一寶貴的經(jīng)驗，大大增強了對單片機設計的興趣，為我以后的專業(yè)方向的發(fā)展提供了重要的參考?？傊?，在本次課程設計中學到了很多東西，期待以后還有機會做類似的設計。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 李廣第主編．單片機基礎．第一版．北京航空航天大學出版社．北京．1994年6月</p><p>　　[2]