4乘4矩陣鍵盤(pán)輸入數(shù)碼管顯示四位數(shù)

1、XX航空航天大學(xué)綜合課程設(shè)廿三相步進(jìn)電機(jī)控制器電路的披廿81級(jí) 94020101學(xué)號(hào)迫學(xué)生姓名XXXXXXXXX指導(dǎo)教師 常甬東課程披廿任務(wù)書(shū)一、扱廿說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)是Itil程控制及儀表控制中的主控元件之一，作為執(zhí)行元件其特 點(diǎn)為能昵快速起啟停、精度高且能直接接收數(shù)字量，由干這些特自使其在定位場(chǎng) 合得到了廣泛的應(yīng)用。設(shè)廿一個(gè)三相步進(jìn)電Hl控制器，使其能夠控制步進(jìn)電機(jī)的工作狀杏，如步進(jìn) 電機(jī)正、反轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)的工作方式等。用律盤(pán)設(shè)定步進(jìn)電HI的工作額率，工作方武，并用數(shù)碼管顯示設(shè)定值，可以 通過(guò)按罐來(lái)更換顯示內(nèi)容。用示波器觀測(cè)三相的輸岀波形，并用數(shù)碼菅顯示電胳 的工作狀態(tài)。二、技術(shù)指標(biāo)步進(jìn)電HI的

2、工作顓率為：10kHz三、按it要求1.怖方案論il,提出一個(gè)合理的設(shè)廿方案并fifiS論設(shè)it；2對(duì)所設(shè)廿的方案部分進(jìn)行調(diào)試；3.在選擇器件時(shí)，應(yīng)考慮成本。4設(shè)計(jì)測(cè)量調(diào)試電路。四、實(shí)驗(yàn)要求1. 根據(jù)技術(shù)指標(biāo)制定實(shí)騎方案；騎址所設(shè)廿的電路。2. 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析。五、推薦參考資料1謝自美.電子線路設(shè)計(jì)實(shí)騎測(cè)試.MXX：華中理工大學(xué)，2000年2闔石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).M：高等教育,2006年3童詩(shī)白、華成英模81電子技術(shù)基礎(chǔ).M：高等教育,2006年4.付家才.電子實(shí)驗(yàn)與實(shí)84MJ：高等教育,2004年5.沙占更、李學(xué)芝著中外數(shù)字萬(wàn)用表電路原理庁維修技札M：人民郵電,1993 年As按照要

3、*撰寫(xiě)澡程設(shè)廿報(bào)告總結(jié)資料成績(jī)坪定表評(píng)語(yǔ)、建議或需娶說(shuō)明的問(wèn)題:指導(dǎo)教弗簽字：日期：成績(jī)總結(jié)資料一、n述本次畢設(shè)的題目是：三相步進(jìn)電機(jī)腔制電路的設(shè)廿。本次畢設(shè)使用80C51單片機(jī) 作為主控芯片,利用ULN2003A集飯電路作為三相步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路,果用單 極II驅(qū)動(dòng)方貳，使三相步進(jìn)電機(jī)能在（1 ）三相單三拍，（2）三相雙三拍.（3） 三相兀拍三種工作方式下正常工作；能實(shí)現(xiàn)的功能有:啟動(dòng)/停止控制、方向腔制； 速度腔制；用LED數(shù)侶管顯示工作方式。謎盤(pán)輸人工作額率。本次課程設(shè)計(jì)果 用80C51單片機(jī)作為主控范片，程序采用C訊言來(lái)編寫(xiě)，馳動(dòng)電路采用U LN2003A 集成電路，顯示采用7SEG-

4、MPX4-CC,即四位共陰數(shù)碼管，P0接段碼,并用8只 1KKS右電Pfllfio P2的4位I0 口接位選碼。正轉(zhuǎn),數(shù)碼管顯示1。反轉(zhuǎn)，數(shù) 碼菅顯示2.不轉(zhuǎn),數(shù)碼管顯示0採(cǎi)用Proteus軟件進(jìn)行仿真。在Keil uVsuon3編 程壞境下編程和編譯生成HEX文件，導(dǎo)入到80C51單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)湘各個(gè)模快的 腔制，實(shí)現(xiàn)我們所需要的助能。本次課程是對(duì)畢業(yè)設(shè)廿的基礎(chǔ)設(shè)廿，即實(shí)現(xiàn)4x4 8盤(pán)輸人，數(shù)碼管顯示輸人 數(shù)字的設(shè)廿。二、方案堆證1步謹(jǐn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案選擇方案1：使用功率三極管等電子器件搭建成功率驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn) fio逹種方案的驅(qū)動(dòng)電路的優(yōu)點(diǎn)是使用電子器件聯(lián)接，電路比較簡(jiǎn)單，但容易受 干擾

5、，信號(hào)不夠隱定，缺點(diǎn)是器件較大而不便電路的集成，使用時(shí)很不方便，聯(lián) 接時(shí)容易岀錯(cuò)誤。方案2：使用專門(mén)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)茜片U LN2003A來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。驅(qū)動(dòng)茹片的 優(yōu)點(diǎn)是便于電路的集成，且驅(qū)動(dòng)電胳簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)信號(hào)很穩(wěn)定，不易受外界壞境的 干擾，因而設(shè)廿的三相步進(jìn)電機(jī)腔制系貌性能更好。通過(guò)湘兩種方案的比較，我選擇方案2使用U LN2003A電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)作為 驅(qū)動(dòng)。2數(shù)碼菅顯示方案選擇方案仁把所需要顯示的數(shù)搖通過(guò)專用的七段顯示譯昭器(例如7448 )的轉(zhuǎn) 換輸岀給LED顯示屏。優(yōu)點(diǎn)是輸岀比較簡(jiǎn)單，可以簡(jiǎn)化程序，但增加了芯片的 費(fèi)用，電路也比較夏雜。方案2：通過(guò)程序把所要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為七段顯示的數(shù)據(jù)，直接

6、通11單片機(jī)接 口來(lái)顯示，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化了電路，但增加了軟件編寫(xiě)的負(fù)擔(dān)。通過(guò)對(duì)兩種方案進(jìn)行比較，我選擇通過(guò)軟件編寫(xiě)來(lái)輸出顯示信號(hào),即單片機(jī) 直接和顯示器相連。3腔制狀態(tài)的讀蟻方案仁把按建接到單片機(jī)的中Bi 口，若有按建按下，單片機(jī)接收到中Bfi信號(hào)， 再通il狀件編寫(xiě)的中斷程序來(lái)執(zhí)行中斷，優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化了電路，但軟件 編寫(xiě)較為夏雜，不易掌握。方案2：不使用中Bfi,直接把開(kāi)關(guān)分別接在單片機(jī)的接口上，通il查詢?？谛盘?hào) 來(lái)動(dòng)作。通11對(duì)方案的比較，我選擇通11中斷來(lái)讀蟻?？谛盘?hào)。三、控制系筑的工作原理1三相步進(jìn)電機(jī)控制工作原理(1) 步進(jìn)電機(jī)的工作原理U16 U2圖1形進(jìn)電機(jī)三松接線圖如圖1

7、所示，U1、V1、W1接電源，分別有三個(gè)開(kāi)關(guān)控制,U2、V2、W2分 別接地。血果給處于錯(cuò)齒狀態(tài)的相通電，則轉(zhuǎn)子在電騷力的作用下，將向碾導(dǎo)率最大(即最小置)位置轉(zhuǎn)動(dòng)，即向趨于對(duì)齒的狀態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)。(2) 步進(jìn)電機(jī)的工作方式三相步進(jìn)電機(jī)可以在三相單拍，三相毀拍和三fflAffi三種工作過(guò)方式下工作。在 三相單三拍工作方式運(yùn)行時(shí)，通電噸序?yàn)?A-B-C-A;三相雙三拍工作方式運(yùn)行時(shí), 通電順序?yàn)椋篈B-BC-CA-AB;三相久拍工作方式運(yùn)行時(shí),通電順序?yàn)椋?A-AB-B-BC-C-CA-A,因此要輸岀相應(yīng)的腔斟字進(jìn)行控制。(3) 步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制如果給定工作方式正序換相通電，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)。若步進(jìn)電機(jī)的

8、廚磁方式為 三相兀拍，即A-AB-B-BC-C-CAo如果按反序通電換相，即則電機(jī)就反轉(zhuǎn)。其他 方式悄況類做。(4) 步謹(jǐn)電機(jī)的啟?？刂撇竭M(jìn)電機(jī)由干其電氣特性，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)有步進(jìn)感，即振動(dòng)感。為了使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)平 滑，誠(chéng)小振動(dòng)，可在步進(jìn)電機(jī)控制脈沖的上升沿利下降沿呆用細(xì)分的梆形波， 可以城小步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角，提高電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性。在步進(jìn)電Hl停轉(zhuǎn)時(shí)，為了 肪止因慣性而使電機(jī)軸產(chǎn)生顧滑，則需采用合適的鎖定渋形，產(chǎn)生鎖定磁力拒， 做定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸，使步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)輛不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。(5) 步進(jìn)電機(jī)的速度控制脈沖的頻率越高，電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度越快，否則，速度就強(qiáng)慢。因而通il延 時(shí)程序控制輸出脈沖的頓率,就可以

9、實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)速度的控制。2腔制系貌的設(shè)廿思路此次我所設(shè)廿的是一個(gè)三相步進(jìn)電機(jī)腔制系統(tǒng)，主要由單片機(jī)80C51, 3相 步進(jìn)電機(jī)，7目數(shù)儕管，及一些其他相關(guān)元件設(shè)it而成?？梢酝?1開(kāi)關(guān)來(lái)控制系 貌的啟/停工作，當(dāng)系筑運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，用開(kāi)關(guān)來(lái)控制方向，并使相應(yīng)的荷示燈亮起， 同樣由開(kāi)關(guān)來(lái)選擇工作模式。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，用7段數(shù)網(wǎng)管來(lái)顯示工作狀態(tài)。最后根據(jù) 思路所設(shè)廿出來(lái)的碩件圖設(shè)廿相適應(yīng)的軟件。3腔制系貌的整體框圖圖2為系筑總體設(shè)廿整體框圖，單片機(jī)80C51, ULN2003A驅(qū)動(dòng)芯片，三相步進(jìn) 電機(jī),7 SLED數(shù)碼管等一些電路模挾組成。圖2系統(tǒng)的整體HI圖4控制系纜的碩件設(shè)廿設(shè)it 一個(gè)單片機(jī)三相步進(jìn)電機(jī)腔

10、制系統(tǒng)要求系統(tǒng)具有ftOTtt能：(1 )用4x4健盤(pán)聯(lián)人步進(jìn)電UI的工作額率及工作狀態(tài)，如單三抽、雙三抽、三ffl Affio(2) 正轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)碼管顯示1,反轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)碼管顯示2,不轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)碼管顯示0;(3) 用數(shù)碼菅顯示工作狀態(tài)。四、電路設(shè)廿1單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)由晶振、瓷片電容、電解電容、電皿、開(kāi)關(guān)及電源組成。單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路的檢性電容的大小直接影響單片機(jī)的復(fù)位時(shí)間，一般果用1030uF, 51單片機(jī)最小系貌容值遞大需要的夏位時(shí)間越短；單片機(jī)最小系貌晶 振可以果用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的悄迓下可以果用更高頤率的晶 振；51單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振的振蒲顓率直接影響單

11、片機(jī)的處理速度，頫率越大 處理速度越快，單片機(jī)最小系統(tǒng)起振電容一般采用1533pF,并目電容離晶振越 近越好，晶振離單片機(jī)tifit好。U12R1P1Q P11P12P13P14P15P16P17C31 ”qiJ11?our r?41C *XTAL1POO/ADOPOJ ZAD1w T* A 1 rPO.2/AD2 cc o / ft roX 1 AL2P0.4/AD4PO.5/AD5PO.6/AD6RSTPU.7/AD7P2.0ZA8P2.1 ZAQP2.2/A10PSENP2.3/A11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15PI .0P3.0/RXDP1

12、 .1P3.1/TXDP1 .2P3.2/INT0P1 .3P3.3/1NT1P1 .4P3.4/T0PI .5p.srriP1 .6P3.6/WRP1 7P3.7)RD23_3QJS. 列二AT89C513337363534333PniQ111214袖伍IE圖3單片機(jī)最小系竦2.4x4矩陣建盤(pán)電路首先，對(duì)P1 Kfi P1=0x11,然后令第一 ffBPP17等于零，如果第一行有按維按下，則P0至P3的值會(huì)發(fā)生變化：如果第一個(gè)按建按下，IMP10等于0；如果第二f按理按下，5MP11等于0；如果第三個(gè)P12等于0；如果第El個(gè)按謎按下，則P13等于0。按此規(guī)律，直至四行掃描完畢。圖4 SRf

13、fl盤(pán)3.885管顯示電路四位7段數(shù)碼管，位選端接P2 口，段選端通UflHfl連接到接P0 口，掃描圖5數(shù)碼管顯示電路函Utli,使數(shù)侶管不Bi顯示輸入數(shù)揚(yáng)。五、軟件按it1主程序流程圖主函Uifliia盤(pán)甘描，將按覽値給顯示函數(shù)，顯示函數(shù)湘按afflati處理。圖6壬因數(shù)逍樣圖總結(jié)資料2顯示函數(shù)浦程圖圖7顯示模塊的桿序龍圖穴、性能的胃試1、輸入、顯示一位數(shù)字RP2 .E，A0reXT皿ZTM2fxrrAlQI: V.?vP3.1/XTm(xo、 FOAO：ZEDVe uzqK2從9 romjf fOteAM ruTi*wrsaxa，乙igzrzcZ2TM1N&g7X3P3IWXIxai/r

14、yiP32AlTniPSAfVTYP34v*Hm?vTX PT&3T4WWI圖8顯爪一垃數(shù)字2s輸人.顯示wea字W2 /VS5C2MSU1空羈r違n7XTMJrcufAo rc.Ai r2/A2bAL2re 二io”mTKlAfAK FCS治rVllFAF fQfVi2M7 Y4MF2JlHinrrn 1r2.*AXisMGr2J6XO rsxzxi. V3.1AKUpinPlfYfYIP11P3VT：Iriz inpj-oirnj rsaim r3.rP03M&* RHMXO. Z補(bǔ)恥 oa丿砂p9tnrKP2X2 rsa*i rz*WTT3VTOmy*XanTP3.7/KTCi rO3T

15、AC& mnTTTO paairrt pa.*noP3XTT1P3ATOraz.rcr-?=_ -?.廠圖11顯示皿位數(shù)字七、結(jié)論建盤(pán)輸人0到9的任恿數(shù)字，數(shù)侶管顯示；再次輸人任恿數(shù)字，前一位數(shù)字向前 務(wù)15,作為十位數(shù)字，后輸人數(shù)字，作為f位數(shù)字；按此規(guī)律，可以輸人任意一 位、兩位、三位或E1EU字。八、性價(jià)比本設(shè)計(jì)用簡(jiǎn)單的常用的器件以及易編寫(xiě)的狀件程序?qū)崿F(xiàn)了要求功能。51單 片機(jī)價(jià)恪便宜甚至實(shí)騎室即可提哄；共陰數(shù)碼管相較液晶顯示，不盡價(jià)恪便宜, 而目簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)，4x4建盤(pán)既是簡(jiǎn)單的按建開(kāi)關(guān)；電容、電陽(yáng)等價(jià)怡幾平不 廿，所有這些器件實(shí)豔室都能提fft,成本只有幾十元。性價(jià)比偏高。九、猱按體

16、會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)月的豁力和付出,完成了本次課程設(shè)計(jì),通過(guò)本次課程設(shè)廿提高了我的 設(shè)廿方案和分折間題的能力，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解，做到了理論SI識(shí)與實(shí)跣 的聯(lián)系。學(xué)會(huì)I Proteus fi個(gè)仿真軟件的運(yùn)用，枳累進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)。其次，通il本次課程設(shè)廿,大大提高了自己的動(dòng)手能力和設(shè)it能力，#H深對(duì) Proteus 件助能的理解,學(xué)會(huì)用這個(gè)軟件設(shè)廿三相步進(jìn)電機(jī)控制系筑，將理論 知識(shí)與實(shí)踐相朕系，為以后在學(xué)習(xí)和工作的發(fā)展打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)o滋后， 通11該課程設(shè)廿，初步理解了利用廿算機(jī)腔制技術(shù)亍三相步進(jìn)電機(jī)腔制系貌的 Kit最后，找明白：知識(shí)不是孤立的，相互之間有聯(lián)系的，我們要學(xué)會(huì)理解知識(shí) 點(diǎn)以及

17、學(xué)科之同的散合滲透。本次課程設(shè)廿涉及到了計(jì)算機(jī)枝術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù), 攢機(jī)技術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)等眾多知識(shí)，因而我們需要把把各個(gè)學(xué)科之間的知識(shí)融 合起來(lái)，形成一個(gè)整體。認(rèn)識(shí)到Proteus ji f IX件的強(qiáng)大功能，為以后的學(xué)習(xí)和 工作扌T下基礎(chǔ)。我相信未來(lái)是揚(yáng)于我們的，蹶著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，控制技術(shù)的應(yīng)用將將越來(lái) 越廣泛，發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。參考文獻(xiàn)間石主編數(shù)字電子技術(shù).M：高等教育，2006年2 陳振官等編菁新穎高效聲光報(bào)警器M： fflgfilt, 2005年3 壬東峰等主編單片機(jī)C培言應(yīng)用100.M：電子工業(yè),2009年4 胡耀輝等主編單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例經(jīng)典.M：冷金工業(yè)，2006年5 李

18、測(cè)主編單片機(jī)原理及應(yīng)用.MXX： XX大學(xué),2005年6 譚皓強(qiáng)主編C培言程序設(shè)S華大學(xué),2005年附錄I總電路圖RP2畑p/c焙1ZmizC2U2:A二rrr二rr二rC1JZZLJZZLc0fC3AECCEFG CFzr早細(xì)3Z Di31 DZ券0335恥3i 05/3355.FUME POIIAHI PDMDZ PD3M PD榭D PORW 旳郎衍 PWSD?UEA1-CZL4yfJ.PBIT 紅EK卩”P(pán)ISPIS PI?racsi附錄II元器件清單P23G pz.ii*e PZZ/iC P2311 PZ為1Z pzs/ia P2U PZTWtSP3ARX&F3aann ptMJTTP3MT0 ?3ST1 P3ATO F3.1/TTJ=L圖12總電路圖序號(hào)編號(hào)名稱塑號(hào)數(shù)量1U-單片機(jī)AT89C5112C1電容瓷片電容13C2電容瓷片電容14C3電容電解電容15K開(kāi)關(guān)按鍵開(kāi)關(guān)176U2AEI輸入與D74LS2117RP2Respack-818P數(shù)碼管7SEG19VCC電瀾5V1 O210GROUND地接地111附錄III據(jù)程序#include #de