單片機課程設(shè)計單片機控制二維步進電機

1、 哈爾濱理工大學單片機課程設(shè)計說明書題 目：單片機控制二維步進電機 班 級：機械04-7 學 號：3號 姓 名： 指導(dǎo)老師： 2008年1月14日 目 錄 任務(wù)設(shè)計書2一、 系統(tǒng)運行原理3二、 控制電路3三、 軟件設(shè)計5四、 參考文獻11 單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計任務(wù)書一、 設(shè)計題目：二維步進電機控制 本設(shè)計要求實現(xiàn)二維步進電機的自動控制。1、 功能：系統(tǒng)中橫向、縱向各一臺電機，均采用四相步進電機，電機運用雙四拍運行方式。其驅(qū)動代碼如下表所示。倒序輸出，則電機反轉(zhuǎn)。 （注：“1”代表繞組通電，“0”代表繞組斷電。） 單片機接收控制命令，從而產(chǎn)生運行脈沖，驅(qū)動二維步進電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止等。2、

2、 指標：電機轉(zhuǎn)速為12/s，相應(yīng)的驅(qū)動代碼的頻率為400hz。二、 設(shè)計目的：掌握80c51單片機應(yīng)用系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計方法三、 設(shè)計要求：1 設(shè)計80c51單片機控制系統(tǒng)的硬件原理圖，使其完成題目所規(guī)定的功能要求。2 完成各主要部分的程序框圖。3 用匯編語言編寫各部分的程序。4 統(tǒng)一用b5號紙裝訂成冊裝入檔案袋，而后答辯。一、 系統(tǒng)運行原理 二維步進電機控制系統(tǒng)的工作原理框圖如下： ipc（工業(yè)控制計算機）是二維步進電機控制系統(tǒng)的主機，負責從鍵盤接收外部命令，通過串行口發(fā)送到單片機，然后接收單片機回送的相同數(shù)據(jù)進行比較。如相同，表明單片機正確接收命令；如不相同，則在屏幕上顯示出錯信息。ipc

3、在控制結(jié)束后，可做其它處理工作。 通信接口電路實現(xiàn)ipc串行口信號與單片機ttl信號之間的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)ipc與單片機之間的正常通信。 單片機負責接收來自ipc的命令，并將其轉(zhuǎn)換成控制脈沖信號，從并行口輸出，去控制步進電機的運行；在脫離ipc控制時，還要保證系統(tǒng)能按一定程序自動運行。 功率放大電路是將單片機并行口輸出的控制脈沖信號進行電流和電壓放大，驅(qū)動步進電機，使步進電機隨著不同的控制脈沖信號作正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止等。 步進電機是執(zhí)行動作的設(shè)備，當脈沖按一定順序輸入步進電機各個相時，它就能實現(xiàn)不同的運動狀態(tài)，從而帶動固定在其上的其它設(shè)備做相應(yīng)運動。二、 控制電路（電路原理圖如下）1、 單片機單片機常

4、采用的80c51，片內(nèi)含4kb的rom，由p1口輸出控制脈沖信號，分兩路控制步進電機的一維。rxd（p3.0）為串行輸入線，txd（p3.1）為串行輸出線。p3.2p3.5設(shè)置為行程保護開關(guān)，作為二維步進電機正、反向最大行程的保護。晶振選用12mhz。80c51以中斷方式執(zhí)行ipc的命令。2、 與ipc的接口電路ipc機與單片機通過串行口進行通信。由于ipc配置的是標準的rs232串行接口，而單片機的輸入、輸出的是ttl電平，因此必須進行電平轉(zhuǎn)換。由mc1488將ttl電平轉(zhuǎn)換為rs-232的標準電平，工作電壓為12v/-12v；mc1489則將rs-232的標準電平轉(zhuǎn)換成ttl電平，工作電壓

5、為+5v。3、 功率放大電路功率放大電路中采用74hc05 n1、n2將單片機p1口，p2口輸出的脈沖控制信號進行增強驅(qū)動能力，并經(jīng)三極管去控制光電隔離器。信號經(jīng)光電隔離之后，再經(jīng)dk63功率管放大、驅(qū)動步進電機的各個相。4、 步進電機系統(tǒng)中采用四相步進電機，電機運行雙四拍運行方式。其中與p1.0p1.3對應(yīng)的是橫向步進電機的四個相（a1d1），與p2.0p2.3對應(yīng)的是縱向步進電機的四個相（a2d2）。工作電壓為+27v。驅(qū)動代碼如下表所示。倒序輸出，電機反向運轉(zhuǎn)。步進電機的運行速度由p1口輸出的控制脈沖頻率決定，步進電機的速度為12/s，則對應(yīng)的p1口輸出驅(qū)動代碼的頻率為400hz。系統(tǒng)啟

6、動之后，單片機執(zhí)行主程序，自動控制二維步進電機按預(yù)定速度運行，其電壓波形如下： 當需要改變運動狀態(tài)時，由ipc從鍵盤接收命令，傳給單片機，單片機中斷主程序的執(zhí)行，接收ipc的命令，實時控制步進電機按命令的要求運動。命令執(zhí)行結(jié)束后，重新返回主程序繼續(xù)執(zhí)行。三、 軟件設(shè)計由設(shè)計過程知，80c51的串行口工作方式0，允許接收，scon值為00h，定時器t0工作于方式0，tmod值為00h，時間常數(shù)為th0=0c8h，tl0=1eh。r0：用于存放橫向電機正轉(zhuǎn)驅(qū)動代碼；r1：用于存放橫向電機反轉(zhuǎn)驅(qū)動代碼； r3：用于存放縱向電機正轉(zhuǎn)驅(qū)動代碼； r4：用于存放縱向電機反轉(zhuǎn)驅(qū)動代碼； r2：用于存放串行口

7、輸入內(nèi)容； 程序框圖如下：開 始串行口初始化定時器t0初始化啟動定時器t0開中斷自動控制子程序 關(guān) 中 斷清ri 標志接受ipc數(shù)據(jù)開中斷 處理數(shù)據(jù)返 回開 始 圖 主程序 圖 串行中斷服務(wù)程序 下表為電機運行情況： 程序為： ； 中斷入口程序 ； org 0000h ljmp start org 0003h ljmp xting org 0013h ljmp yting org 000bh ljmp inqp org 0023h ljmp js； 主程序 ； start： clr ea mov ip，#15h mov scon，#00h ；串行口方式 clr et0 setb ren set

8、b es setb ea wait： jb ri，js ；等待串行口數(shù)據(jù) ajmp wait main： setb it0 setb it1 setb ex0 setb et1 mov r3，#0cch mov r4，#0cch mov r0，#0cch mov r1，#0cch mov tmod，#00h mov th0，#0c8h mov tl0，#1eh setb et0 setb tr0 setb ea ajmp $ ； t0 中斷程序 ； inqp: mov th0，#0c8h mov tl0，#1eh z0: cjne r2，#00h,z1 mov p1，#00h lcall yz

9、heng mov p2，a z1: cjne r2，#01h,z2 mov p1，#00h lcall yfan mov p2，a z2: cjne r2，#02h,z3 lcall xzheng mov p1，a lcall yzheng mov p2，a z3: cjne r2，#03h,z4 lcall xzheng mov p1，a lcall yfan mov p2，a z4: cjne r2，#04h,z5 lcall xzheng mov p1，a mov p2，#00h z5: cjne r2，#05h,z6 lcall xfan mov p1，a mov p2，#00h z6: cjne r2，#06h,z7 lcall xfan mov p1，a lcall yzheng mov p2，a z7: lcall xfan mov p1，a lcall yfan mov p2，a reti； 控制程序 ；js： mov a，sbuf mov r2，a clr ri reti xting： mov r0，#00h mov r1，#00h reti yting： mov r3，#00h mov r4，#00h reti xzheng： mov a，r0 rr a mov r0