四相步進(jìn)電機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)與制作

1、 開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（論文）題目四相步進(jìn)電機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)與制作姓名伍玉鑫、王釗教學(xué)院系電氣信息學(xué)院專業(yè)年級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化2012級(jí)指導(dǎo)教師單 位西南石油大學(xué)完成日期2015年5月5日Southwest Petroleum University Graduation ThesisDesign and fabrication of four stepper motor control circuit Grade :2012Name :Wu yuxin Wang zhao Instructor:Jin tao School of Electrical Engineering a

2、nd Information2015-5-5目錄摘要41 課程設(shè)計(jì)任務(wù)和要求51.1課程設(shè)計(jì)任務(wù)51.2課程任務(wù)要求54.四相步進(jìn)電機(jī)的工作性能可靠，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單.52 課程設(shè)計(jì)的方案比較及選擇62.1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案選擇62.2 LED顯示方案選擇62.3 控制狀態(tài)的讀取63 控制系統(tǒng)的工作原理63.1 四相步進(jìn)電機(jī)控制工作原理73.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路83.3 控制系統(tǒng)的整體框圖84 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)94.1 總體的硬件設(shè)計(jì)94.2 四相步進(jìn)電機(jī)控制電路104.3 LED顯示電路115控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)125.1 總體的軟件設(shè)計(jì)125.2 系統(tǒng)關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)166 系統(tǒng)仿真結(jié)果186.

3、1 四相步進(jìn)電機(jī)四種工作方式186.2 相步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)和停止206.3 四相步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)216.4 四相步進(jìn)電機(jī)速度控制22心得體會(huì)23參考文獻(xiàn)24附錄1：總電路圖25附錄2：源程序26摘要 本次計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)的題目是：四相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本次課程設(shè)計(jì)使用80c51單片機(jī)作為主控芯片，利用ULN2003A集成電路作為四相步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，采用單極性驅(qū)動(dòng)方式，使四相步進(jìn)電機(jī)能在（1）四相單四拍，（2）四相雙四拍，（3）四相八拍四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、方向控制；速度控制（快慢兩檔）；用4位LED數(shù)碼管顯示工作步數(shù)。用3個(gè)發(fā)光二極管顯示狀態(tài)：正

4、轉(zhuǎn)時(shí)紅燈亮，反轉(zhuǎn)時(shí)黃燈亮，不轉(zhuǎn)時(shí)綠燈亮。本次課程設(shè)計(jì)采用80C51單片機(jī)作為主控芯片，程序采用C語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)，驅(qū)動(dòng)電路采用ULN2003A集成電路，顯示器采用7SEG-MPX4-CC,即四位共陰二極管顯示器，P0接段碼，并用8 只1SW歐左右電阻上拉。P2的4 位IO口接位選碼。用四個(gè)發(fā)光二極管顯示電路的轉(zhuǎn)動(dòng)狀況，紅燈指示正傳，黃燈指示反轉(zhuǎn)，綠燈指示不轉(zhuǎn)。采用Proteus軟件進(jìn)行仿真。在SWeil uVsuon3編程環(huán)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)對(duì)各個(gè)模塊的控制，實(shí)現(xiàn)我們所需要的功能。本次設(shè)計(jì)的方案電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)思路很清晰清晰，用 Proteus軟件進(jìn)行聯(lián)

5、調(diào)仿真，結(jié)果比較直觀。在這次課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中我學(xué)到了很多知識(shí)，知道了四相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的組成以及怎樣用80C51單片機(jī)去控制它，四相步進(jìn)電機(jī)的工作方式壓，這對(duì)我在課堂所學(xué)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)知識(shí)是個(gè)鞏固和加強(qiáng)，讓我把課堂所學(xué)的理論知識(shí)真實(shí)的用到實(shí)踐中，親自動(dòng)手，增強(qiáng)了我的動(dòng)手設(shè)計(jì)能力，對(duì)自己將來(lái)的學(xué)習(xí)和工作發(fā)展起到了很好的作用。 關(guān)鍵字： 四相步進(jìn)電機(jī) 單片機(jī) ProteusAbstractThe computer control technology curriculum design topic is: the design of three-phase

6、 stepper motor control system. The curriculum design using 80C51 microcontroller as the main control chip, drive circuit based on ULN2003A integrated circuit as the three-phase stepper motor, using unipolar drive mode, the three-phase stepp

7、er motor in three-phase three steps(1), (2) three phase double shot three, (3) normal three-phase six beat three under the working mode; can realize the function: start / stop control, direction control; speed control(sp

8、eed two grades); with 4 LED digital tube display work steps. With 3 light emitting diode display status: forward when the red light, a reversal of the yellow light, green light is not rotated. The curriculum design using 80C51 microcontroller as

9、 the main control chip, the program is written by C, the drive circuit adopts a ULN2003A integrated circuit, display using7SEG-MPX4-CC, which is the four common cathode LED display, P0 code, and using 8 1SW ohm pull-up resist

10、or. 4 IO P2 port is connected with the selected code. With three light emitting diode display rotational status circuit, a red light indicating the story, the yellow light indicating reversal, lights do not turn. Using Proteu

11、s simulation software. Programming in keil uVsuon3 programming environment and compiler generated HEX file, into the 80C51 microcontroller ,realize the control of each module, to achieve the functions we need.The design scheme of circuit st

12、ructure is relatively simple, very clear design ideas clearly ,using Proteus software debugging simulation results, more intuitive. In the curriculum design learning I learned a lot of knowledge, know the composition of the three-phase

13、 stepper motor control system and how to use the 80C51 microcontroller to control it, three-phase stepper motor working pressure, which I learned in the classroom computer control technology is to consolidate and strengthen the kn

14、owledge, let me put the theory of knowledge in classroom the real practical use, hands-on, enhance my ability to do design, a good effect on their future learning and work development.Keywords: three-phase stepper motor microcontr

15、oller Proteus四相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)和要求1.1課程設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一個(gè)四相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，要求系統(tǒng)具有如下功能：用SW0-SW2做為通電方式選擇鍵，SW0為四相單四拍，SW1為四相雙四拍，SW2為四相八拍；SW3為啟動(dòng)/停止控制、SW4方向控制；SW5速度控制（快慢兩檔）；用4位LED數(shù)碼管顯示工作步數(shù)。用3個(gè)發(fā)光二極管顯示狀態(tài)：正轉(zhuǎn)時(shí)紅燈亮，反轉(zhuǎn)時(shí)黃燈亮，不轉(zhuǎn)時(shí)綠燈亮。要求完成的主要任務(wù): 1硬件設(shè)計(jì)：系統(tǒng)總原理圖及各部分詳細(xì)原理圖2軟件設(shè)計(jì)：系統(tǒng)總體流程圖、步進(jìn)電機(jī)單四拍，雙四拍，四相八拍各模塊流程圖、顯示模塊流程圖等3編寫(xiě)程序：能夠完成上述任務(wù)4完成符合

16、要求的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。1.2課程任務(wù)要求 題目要求設(shè)計(jì)一個(gè)四相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，它需要具有以下幾個(gè)基本功能：1.四相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)四種運(yùn)行方式,能夠以四相單四拍工作方式運(yùn)行，通電順序?yàn)椋篈-B-C-D-A;四相雙四拍工作方式運(yùn)行，通電順序?yàn)椋篈B-BC-CD-DA-AB;四相八拍工作方式運(yùn)行，通電順序?yàn)椋篈-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A,因此要輸出相應(yīng)的控制字進(jìn)行控制。2.四相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)和調(diào)速（快和慢）控制，能夠改變電機(jī)運(yùn)行的方向和速率.3.四相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)有顯示功能，可以采用共陰極的LED數(shù)碼管對(duì)步數(shù)進(jìn)行顯示。4.四相步進(jìn)電機(jī)的工作性能可靠，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)

17、單.2 課程設(shè)計(jì)的方案比較及選擇2.1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案選擇方案1：使用功率四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)行。這種方案的驅(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，信號(hào)不夠穩(wěn)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)容易出錯(cuò)誤。方案2：使用專門(mén)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003A來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。驅(qū)動(dòng)芯片的優(yōu)點(diǎn)是便于電路的集成，且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)信號(hào)很穩(wěn)定，不易受外界環(huán)境的干擾，因而設(shè)計(jì)的四相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)性能更好。通過(guò)對(duì)兩種方案的比較，我選擇方案2使用ULN2003A電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)作為驅(qū)動(dòng)。2.2 LED顯示方案選擇方案1：把所需要顯示的數(shù)據(jù)通

18、過(guò)專用的七段顯示譯碼器（例如7448）的轉(zhuǎn)換輸出給LED顯示屏。優(yōu)點(diǎn)是輸出比較簡(jiǎn)單，可以簡(jiǎn)化程序，但增加了芯片的費(fèi)用，電路也比較復(fù)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)，直接通過(guò)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。2.3 控制狀態(tài)的讀取 方案1：把按鍵接到單片機(jī)的中斷口，若有按鍵按下，單片機(jī)接收到中斷信號(hào)，再通過(guò)軟件編寫(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)較為復(fù)雜，不易掌握。 方案2：不使用中斷，直接把開(kāi)關(guān)分別接在單片機(jī)的接口上，通過(guò)查詢端口信號(hào)來(lái)

19、動(dòng)作。其優(yōu)點(diǎn)是程序得到簡(jiǎn)化，可讀性加強(qiáng)。 通過(guò)對(duì)方案的比較，我選擇通過(guò)查詢方式來(lái)讀取端口信號(hào)。3 控制系統(tǒng)的工作原理3.1 四相步進(jìn)電機(jī)控制工作原理3.1.1步進(jìn)電機(jī)的工作原理圖1 步進(jìn)電機(jī)四相接線圖四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又可以提高控制精度。單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時(shí)序與波形分別如圖2.a、b、c所示：a. 單四拍 b. 雙四拍 c.八拍圖2.步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)序波形圖3.1.2 步進(jìn)電機(jī)的工作方式

20、四相步進(jìn)電機(jī)可以在四相單拍，四相雙拍和四相八拍四種工作過(guò)方式下工作。在四相單四拍工作方式運(yùn)行時(shí)，通電順序?yàn)椋篈-B-C-D;四相雙四拍工作方式運(yùn)行時(shí)，通電順序?yàn)椋篈B-BC-CD-DA;四相八拍工作方式運(yùn)行時(shí)，通電順序?yàn)椋篈-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A,因此要輸出相應(yīng)的控制字進(jìn)行控制。3.1.3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)的勵(lì)磁方式為四相八拍 ,即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。如果按反序通電換相 ,即則電機(jī)就反轉(zhuǎn)。其他方式情況類似。3.1.4步進(jìn)電機(jī)的啟?？刂撇竭M(jìn)電機(jī)由于其電氣特性,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)有步進(jìn)感 ,即振動(dòng)感。為了使電

21、機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)平滑 ,減小振動(dòng) ,可在步進(jìn)電機(jī)控制脈沖的上升沿和下降沿采用細(xì)分的梯形波 ,可以減小步進(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)電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí) ,為了防止因慣性而使電機(jī)軸產(chǎn)生順滑 ,則需采用合適的鎖定波形 ,產(chǎn)生鎖定磁力矩 ,鎖定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸 ,使步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。3.1.5步進(jìn)電機(jī)的速度控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度是由輸入到A、B、C、D四相繞組的頻率所決定的。脈沖的頻率越高，電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度越快，否則，速度就越慢。因而通過(guò)延時(shí)程序控制輸出脈沖的頻率，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)速度的控制。3.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路此次我所設(shè)計(jì)的是一個(gè)四相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，主要由單片機(jī)80C51，4相

22、步進(jìn)電機(jī)，7段數(shù)碼管，及一些其他相關(guān)元件設(shè)計(jì)而成?？梢酝ㄟ^(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)控制系統(tǒng)的啟/停工作，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，用開(kāi)關(guān)來(lái)控制方向，并使相應(yīng)的指示燈亮起，同樣由開(kāi)關(guān)來(lái)選擇工作模式。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，用4位7段數(shù)碼管來(lái)輸出步數(shù)。最后根據(jù)思路所設(shè)計(jì)出來(lái)的硬件圖設(shè)計(jì)相適應(yīng)的軟件。3.3 控制系統(tǒng)的整體框圖下圖為系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)整體框圖，單片機(jī)80C51，ULN2003A驅(qū)動(dòng)芯片，四相步進(jìn)電機(jī)，7段LED數(shù)碼管等一些電路模塊組成。80C51單片機(jī)LED顯示步數(shù)模塊開(kāi)關(guān)選擇電機(jī)工作模式LED顯示燈顯示電機(jī)工作狀態(tài)四相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊圖3 系統(tǒng)的整體框圖4 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)4.1 總體的硬件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)四相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)要

23、求系統(tǒng)具有如下功能：(1) 用SW0-SW2做為通電方式選擇鍵，SW0為單四拍，SW1為雙四拍，SW2為四相八拍；(2) SW3、SW4分別為啟動(dòng)和方向控制；(3) 正轉(zhuǎn)時(shí)紅色指示燈亮，反轉(zhuǎn)時(shí)黃色指示燈亮，不轉(zhuǎn)時(shí)綠色指示燈亮；(4) 用4位LED顯示工作步數(shù)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求用PROTEUS所做的硬件連線圖如圖4：圖4 總體硬件連線4.2 四相步進(jìn)電機(jī)控制電路4.2.1啟/停控制、正/反轉(zhuǎn)控制、工作模式控制電路分析原理圖如圖5所示：圖5 按鍵控制圖（1）SW0-SW2為工作模式控制開(kāi)關(guān)，SWO接電時(shí)，為步進(jìn)電機(jī)單四拍工作模式；SW1接電時(shí)，為步進(jìn)電機(jī)雙四拍工作模式；SW2接電時(shí)，步進(jìn)電機(jī)工作模式為

24、四相八拍，（2）SW3為啟動(dòng)/停止控制開(kāi)關(guān)，控制整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)啟和關(guān)閉。（3）SW4為正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)控制開(kāi)關(guān)，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向。（4）SW5速度控制（快慢兩檔）。4.2.2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路將80C51的P1.0-P1.3作為步進(jìn)電機(jī)的輸出控制口。電路圖如下所示：圖6 步進(jìn)電機(jī)的輸出控制口4.3 LED顯示電路4.3.1發(fā)光二極管顯示電路用3個(gè)不同顏色的發(fā)光二極管來(lái)作為指示燈顯示，將P3.6接紅燈，P3.7接黃燈，P3.3接綠燈，正轉(zhuǎn)時(shí)紅色指示燈亮，反轉(zhuǎn)時(shí)黃色指示燈亮，不轉(zhuǎn)時(shí)綠色指示燈亮。電路圖如下： 圖7 指示燈接線圖4.3.2八段數(shù)碼管顯示電路由80C51的P0口取出顯示碼，從80C51的P2.

25、0-P2.3輸出位選碼，設(shè)計(jì)中我們主要用到4位顯示步數(shù)既可。原理圖如下： 圖8 顯示器接線圖5控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)5.1 總體的軟件設(shè)計(jì)5.1.1步進(jìn)電機(jī)的工作方式（1）四相單四拍工作方式 在這種工作方式下,A、B、C、D四相輪流通電,電流切換四次,磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周,轉(zhuǎn)子向前轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角。因此這種通電方式叫做四相單四拍工作方式。A-B-C-D為正轉(zhuǎn)，D-C-B-A為反轉(zhuǎn)這時(shí)步距角b (度)為 (公式1)式中:m步進(jìn)電機(jī)工作拍數(shù); z 轉(zhuǎn)子齒數(shù)四相單四拍的數(shù)學(xué)模型： 步序 控制位工作狀態(tài)控制模型P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3D相P1.2C相P1.1B相P1.0A相100000001A01H

26、200000010B02H300000100C04H400001000D08H表1（2）雙四拍工作方式 在這種工作方式下，每次都是有兩相導(dǎo)通,兩相繞組處在相同電壓之下,以ABBCCDDAAB (或反之)方式通電,故稱為雙四拍工作方式。以這種方式通電,轉(zhuǎn)子齒所處的位置相當(dāng)于八拍控制方式中去掉單四拍后的四個(gè)位置。它的步距角計(jì)算公式與單四拍時(shí)的公式相同。 極分度角/齒距角= R + SW·1/m 進(jìn)一步化簡(jiǎn)得齒數(shù)z: (公式2)式中:m相數(shù); q每相的極數(shù); SW (m - 1)的正整數(shù);R正整數(shù),為0、1、2、3。四相雙四拍的數(shù)學(xué)模型：步序 控制位工作狀態(tài)控制模型P1.7P1.6P1.5

27、P1.4P1.3D相P1.2C相P1.1B相P1.0A相100000011AB03H200000110BC06H300001100CD0CH400001001DA09H表2（3）四相八拍工作方式 在這種工作方式下,繞組以AABBBCCCDDDAA時(shí)序(或反時(shí)序)轉(zhuǎn)換8次,磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周,轉(zhuǎn)子前進(jìn)一個(gè)齒距,每次切換均使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)1. 5°,故這種通電方式稱為四相八柏工作方式。其步距角b 為: (公式3)式中:m步進(jìn)電機(jī)工作拍數(shù); z 轉(zhuǎn)子齒數(shù)四相八拍的數(shù)學(xué)模型：步序 控制位工作狀態(tài)控制模型P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2C相P1.1B相P1.0A相100000001A01H

28、 200000011AB03H300000010B02H400000110BC06H500000100C04H600001100CD0CH700001000D08H800001001DA09H 表3 5.1.2 系統(tǒng)總體流程圖 設(shè)計(jì)說(shuō)明：首先復(fù)位單片機(jī)，然后從P3口讀出開(kāi)關(guān)狀態(tài)，判斷是否啟動(dòng)，沒(méi)啟動(dòng)綠燈亮重新確認(rèn)啟動(dòng)。啟動(dòng)后再次讀取P3口數(shù)據(jù)，判斷工作方式并將對(duì)應(yīng)的用來(lái)存儲(chǔ)步進(jìn)電機(jī)工作方式字的數(shù)組首地址值給q。由P3.4口的雙向開(kāi)關(guān)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，如果是正轉(zhuǎn)則紅燈亮，反轉(zhuǎn)則綠燈亮。在電機(jī)每走一步后，步數(shù)記數(shù)加1，然后通過(guò)LED顯示把工作步數(shù)顯示出來(lái)。再?gòu)腜3口把狀態(tài)信息讀出來(lái)，與之前的

29、P3口的狀態(tài)信息進(jìn)行比較。如果狀態(tài)信息沒(méi)有改變，電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行。如果狀態(tài)信息改變了，就需要重新返回程序的開(kāi)端，對(duì)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，讓電機(jī)重新以新的狀態(tài)運(yùn)行。由此，開(kāi)關(guān)的狀態(tài)在電機(jī)每走一步都會(huì)查詢一遍，做到實(shí)時(shí)地反映。開(kāi)始P3口、步數(shù)清零數(shù)碼管輸出0綠色顯示燈亮以已選擇的序列輸出控制字K0/K1/K2選擇工作方式控制字序列短延時(shí)長(zhǎng)延時(shí)步數(shù)自增一啟/停按鍵K3按下？正/反轉(zhuǎn)按鍵K4按下？選擇正轉(zhuǎn)控制字序列紅燈亮選擇反轉(zhuǎn)控制字序列黃燈亮啟/停按鍵K3按下？數(shù)碼管輸出步進(jìn)步數(shù)調(diào)速鍵K5按下？YYNNN圖9 總體流程圖5.2 系統(tǒng)關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)5.2.1. 四相步進(jìn)電機(jī)模塊設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明：在此設(shè)計(jì)中，采

30、用的是四相步進(jìn)電機(jī)，對(duì)于步進(jìn)電機(jī)模塊的程序設(shè)計(jì)采用循環(huán)程序設(shè)計(jì)方法。先把正反轉(zhuǎn)向的控制模型存放在內(nèi)存單元中，然后再逐一從單元中取出控制模塊并輸出。首先啟動(dòng)，選擇步進(jìn)電機(jī)的拍數(shù)，輸入步數(shù)，然后讀入正反轉(zhuǎn)的控制模型驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 四相步進(jìn)電機(jī)的流程框圖： 分模塊入口P1.0=1？不輸出任何信號(hào)P1.1=1？P1.2=1？選擇單四拍控制字序列輸出選擇雙四拍控制字序列輸出選擇四相八拍控制字序列輸出分模塊出口NYNNYY 圖10 四相步進(jìn)電機(jī)的流程框圖5.2.2顯示模塊設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明：顯示模塊是用4位八段數(shù)碼管來(lái)顯示工作步數(shù)。先將顯示碼存入數(shù)組中，指向最左邊一位，然后取出要顯示的數(shù)據(jù)，指向換碼表首地址

31、，取出顯示碼，從P0口輸出顯示碼，P2口輸入位選碼，顯示出4位工作步數(shù)，最后修改數(shù)組地址，求下一位位選碼繼續(xù)顯示。Y主程序N動(dòng)態(tài)顯示步數(shù)子程序取出要顯示的步數(shù)據(jù)求待顯示數(shù)據(jù)的顯示碼送位段碼到P0口輸出送位選碼到P2.0-P2.3輸出延時(shí)4位顯示完了嗎 返回修改數(shù)組地址求下一位選碼圖11 顯示模塊的程序框圖5.2.3進(jìn)電機(jī)調(diào)速模塊流程圖模塊入口P3.4=1?（K5按下？）RRR=50（循環(huán)次數(shù)為5）調(diào)用單位延時(shí)程序k自增一返回j=RRR？（達(dá)到要求次數(shù)）RRR=500（循環(huán)次數(shù)為50）圖12 步進(jìn)電機(jī)調(diào)速模塊流程圖Yk=0NYN如圖5.8為步進(jìn)電機(jī)調(diào)速模塊流程圖，當(dāng)P3.4=1時(shí)，即SW5按下，

32、系統(tǒng)選擇單位延時(shí)程序的循環(huán)次數(shù)為5，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)快速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)P3.4=0時(shí)，即SW5無(wú)效，系統(tǒng)選擇單位延時(shí)程序的循環(huán)時(shí)間為50次，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)慢速運(yùn)轉(zhuǎn)。6 系統(tǒng)仿真結(jié)果6.1 四相步進(jìn)電機(jī)四種工作方式圖12為步進(jìn)電機(jī)工作在四相單四拍，此時(shí)SW0,SW3接高電平，SW1,SW2接低電平啟動(dòng)；圖13為步進(jìn)電機(jī)工作在四相雙四拍，此時(shí)SW1,SW3接高電平,SW0,SW2接低電平；圖14為步進(jìn)電機(jī)工作在四相八拍，此時(shí)SW0,SW1接低電平,SW2,SW3接高電平；若SW4接高電平則反轉(zhuǎn)，低電平則正轉(zhuǎn)；若SW5接高電平速度快，接低電平速度慢。這四種工作方式工作不同，四相單四拍時(shí)，通電順序?yàn)锳-B-C-D

33、-A;四相雙四拍時(shí)，通電順序?yàn)锳B-BC-CD-DA;四相八拍時(shí)，通電順序?yàn)锳-AB-B-BC-C-CD-D-DA;以上通電方式是三種工作方式正轉(zhuǎn)的情況，若要反轉(zhuǎn)，則通電方式放過(guò)來(lái)即可， 圖13 步進(jìn)電機(jī)工作在四相單四拍 圖14 步進(jìn)電機(jī)工作在四相雙四拍圖15 步進(jìn)電機(jī)工作在四相八拍6.2 相步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)和停止圖15 為步進(jìn)電機(jī)工作在啟動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)工作在四種方式之一，SW3接高電平。 圖16 步進(jìn)電機(jī)工作在啟動(dòng)狀態(tài)圖16為步進(jìn)電機(jī)工作在停止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)工作在四種方式之一，SW3接低電平。 圖17步進(jìn)電機(jī)工作在停止?fàn)顟B(tài) 6.3 四相步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn) 圖17為四相步進(jìn)電機(jī)工作在正轉(zhuǎn)

34、狀態(tài)，此時(shí)SW4接低電平。 圖18為四相步進(jìn)電機(jī)工作在正轉(zhuǎn)狀態(tài) 圖18為四相步進(jìn)電機(jī)工作在反轉(zhuǎn)狀態(tài)，此時(shí)SW4接高電平圖19 為四相步進(jìn)電機(jī)工作在反轉(zhuǎn)狀態(tài)6.4 四相步進(jìn)電機(jī)速度控制 圖19為四相步進(jìn)電機(jī)處于快速度狀態(tài)，此時(shí)SW5接高電平。 圖20為四相步進(jìn)電機(jī)處于高速度狀態(tài)圖20為四相步進(jìn)電機(jī)處于慢速度狀態(tài)，此時(shí)SW5接低電平圖21 為四相步進(jìn)電機(jī)處于慢速度狀態(tài)心得體會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)星期的努力和付出，完成了本次<<計(jì)算機(jī)控制技術(shù)>>課程設(shè)計(jì)，通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)提高了我的設(shè)計(jì)方案和分析問(wèn)題的能力，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解，做到了理論知識(shí)與實(shí)踐的聯(lián)系。學(xué)會(huì)了Proteus這個(gè)仿真軟

35、件的運(yùn)用，積累進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)。大二下學(xué)期，我們做的課程設(shè)計(jì)有微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)和自動(dòng)控制原理，為我們這個(gè)學(xué)期的課程設(shè)計(jì)打下一個(gè)基礎(chǔ)，初步掌握了Proteus這個(gè)軟件的使用，因而這次使用它更加熟悉。首先通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，熟練地掌握了四相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，了解其工作原理，以及電路所用到一些芯片的工作狀況，如80C51單片機(jī)芯片和ULN2003A驅(qū)動(dòng)芯片以及7SEG-MPX4-CC四位共陰二極管顯示器陰，熟悉了它們各自的特點(diǎn)和用途。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，對(duì)理論知識(shí)有了更深入的理解，感受到計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的魅力。其次，通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，大大提高了自己的動(dòng)手能力和設(shè)計(jì)能力，加深對(duì)Proteus軟件功能

36、的理解，學(xué)會(huì)用這個(gè)軟件設(shè)計(jì)四相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，將理論知識(shí)與實(shí)踐相聯(lián)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) 。然后，通過(guò)該課程設(shè)計(jì)，初步理解了利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)進(jìn)行四相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。最后，我明白：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)以及學(xué)科之間的融合滲透。本次課程設(shè)計(jì)涉及到了計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，微機(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這個(gè)軟件的強(qiáng)大功能，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下基礎(chǔ)。我相信未來(lái)是屬于我們的，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)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。

37、參考文獻(xiàn)1 于海生編著.計(jì)算機(jī)控制技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.20052 譚浩強(qiáng)編著.C程序設(shè)計(jì)（第四版）.北京：清華大學(xué)出版社.20083 彭虎、周佩琳編著.微機(jī)原理與接口技術(shù). 北京：電子工業(yè)出版社.2007.4 劉教瑜、曾勇編著.單片機(jī)原理與應(yīng)用.武漢：武漢理工大學(xué)出版社.20085 頂明亮、唐前輝編著.51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)與仿真：基于SWeil與proteus.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.20096 徐安編著.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù). 北京:科學(xué)出版社. 2005.7 楊立編著.計(jì)算機(jī)控制與仿真技術(shù).北京:中國(guó)水利水電出版社. 20068 彭旭昀編著.機(jī)電控制系統(tǒng)原理及工程應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.20069 楊益強(qiáng)、李長(zhǎng)虹編著.控制器件.北京：中國(guó)水利水電出版社.2005附錄1：總電路圖附錄2：源程序#include<reg51.h>#include<stdio.h>void delay1(void);void delay2(void);void display(int);int bs=0;int cishu;main()char a,b,c,d,j,*q,done18=0x01,0x02,0x0