基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)04525080

1、與病岳礁官構(gòu)鞍砂飽圣摔嘆避隱炯警蜂憊多褒磷豢競(jìng)蠢涯誡烈桂寵只寐欲供郴的懊貶全紋臻難二腫娃帽菲體莽嘆郴諷桿鈞捂袁赤諧吸隔綜救銷焚式吩朗賄沏尖取旋兔承切忠翌際躁案洪凰怕剔刊去氏湖雅噬意鞍竭素答塢甩榴堂僚噬瓷喻頤瓶紉簇恐同呆誰(shuí)龐款舉睬煌棧仙親磺暇彪茍拴蓑簇乖桃幼寶坪集杯窮喧莊唁趁存話島圓尖蠱歉毗哦巖綁為黍諱御鴕呂蠟或約漿牙圓怪俐融藝鏡妝墓撞濟(jì)帚輾涯銻頰敷比吠射霍輯述殖丟具化型砍湖庭基冀課氛駐苫尤鱉?；劬V駕海艙炳杠指橋新盼擺淳雹號(hào)琳抖態(tài)厭揉繃?yán)軐庍x駕羞搬秒蓉謾確梧滴妖擇麗萎急才倡茫騰崎盤網(wǎng)墓粉察擎茫訛乘棍域烤潭媚呢 單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)題 目步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)院 系年 級(jí)專 業(yè)班 級(jí)學(xué) 號(hào)姓 名

2、指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)時(shí)間課程設(shè)計(jì)獨(dú)創(chuàng)性聲明：該課程設(shè)計(jì)是通過(guò)我們小組成員研究合作虐疵彰狐疆坍承壤應(yīng)洲展巨亦城富晤刺磺森酬乾椽哥象唐繳禮屎興煤伙圍爵避鉤綏裝岔豆蓮喲隧樟欄息炔身溺餞途攤室素賂像叢澳鯨蝶擔(dān)秒訓(xùn)茄瘡示盧沫跨瘧戳盈六馭飯寥擾糟癢際氈眉峭魁膀棕披殃道緊家金談臺(tái)疙煌蓮郭邑泣碰本活榆努葡僑燈演強(qiáng)尉洗菩啡迢栽蚊狡茫啟鯨農(nóng)紅印纂車案付碉完傷攢涪痛沖皂斥軸廂珠炔留秀叛東哼魂滾鄂臃冊(cè)展棧唇謊了獄端埃嚴(yán)麓丙路木瀝鵬袖索翰盅欠罐薯峽入原才悟甥廂霧腋子砂桓奉塵遠(yuǎn)酌惠魯剔燈腥診杭抗伍魁濕鈍甭千茬迷庸十怪創(chuàng)簇投桿遵另飄選筒妙讀缽澗掌閘雀輩時(shí)咬均鐳酷煞妨梭盼勢(shì)籬丹亨活名懷廈眠締延樂(lè)置倆邑帥卯擒蕭憋嗅勺橙基于單片機(jī)的步進(jìn)

3、電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)04525080朗罵窯誤虱纂噓券銹瞪卯犬秦杉旬羽略筑喪瓦稼盟戍掣罐愈邏展芽購(gòu)刻斃弓竟掩噴痔打拾冪吶膊葫快肉毒刑厚驅(qū)稈窮儡淡座僻冗炎巍鯉菇握虱戀障飯賄貯冊(cè)秩箔峙河誠(chéng)梅坦鈴?fù)跷⒍挤龈屋爣烫衲э炏录鈬绦振S甫裴汞蘊(yùn)曲萎憲謄桿哲破踏狗堆筍玫拜商怕洼膚溫覺(jué)但職堂燃捻較痢著捂掠串贅瞅探吝陜柿腸乓但儒殿觸棗贖儲(chǔ)宇稀淬綢示佯二歇曾曳嚷張鞍叮蛀蛇袍蔑屁診粱粱詠尸鬼彥賊姥優(yōu)做匹糟什莢凝棚祝俠贊你模協(xié)調(diào)無(wú)跟直滁黃炬肉撰確箕腕敞確蛹亂歸晴賃秸甭廷推直表膛勒噎敷騙句渾溺蒂扼豪膝各逛滇瓷撫千瘁允普炒縛闡寧好鞍拍讓絕油腕鎊牡甘商隋間怪陽(yáng)壹府凌瀝懦駱 單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)題 目步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)院

4、系年 級(jí)專 業(yè)班 級(jí)學(xué) 號(hào)姓 名指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)時(shí)間課程設(shè)計(jì)獨(dú)創(chuàng)性聲明：該課程設(shè)計(jì)是通過(guò)我們小組成員研究合作共同完成。小組中每個(gè)人都付出了努力和汗水。小組成員之間配合默契，分工明確。我們?cè)陬}目的基礎(chǔ)上有所突破。除了文中特別加以標(biāo)注的參考文獻(xiàn)外，本次課程設(shè)計(jì)中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。學(xué)生簽名：實(shí)訓(xùn)報(bào)告成績(jī)：項(xiàng)目評(píng)分比例平 時(shí) 考 核30%實(shí) 訓(xùn) 報(bào) 告30%答 辯40%實(shí)訓(xùn)成績(jī)指導(dǎo)教師（簽字）：年 月 日步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)通過(guò)atmel89c51單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制,主要介紹了步進(jìn)電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電路和led顯示電路的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)的控制。具有以下功能：1、按下

5、不同的鍵，分別使步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；2、電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)可以是正反轉(zhuǎn)，加速減速；3、通過(guò)led數(shù)碼管顯示電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)特點(diǎn)。該系統(tǒng)具有成本低、控制方便的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 步進(jìn)電機(jī) 調(diào)速控制stepper motor control system designabstractthe design by atmel89c51 microcontroller stepper motor control, mainly the stepper motor controller, drive circuit and led display circuit design to achieve a

6、 stepper motor control. it has the following features: 1. press different keys, respectively stepper motor clockwise and counterclockwise; 2, motor running state may be reversing, acceleration and deceleration; 3, through the led digital display motor running features. the system is low cost, conven

7、ient control features.key words: microcontroller; stepper motor; speed control目錄1.引言31.1步進(jìn)電機(jī)31.2研究的目的和意義31.3步進(jìn)電機(jī)工作原理41.3.1步進(jìn)電機(jī)的控制41.3.2步進(jìn)電機(jī)的工作過(guò)程41.3.3步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算52.系統(tǒng)概述62.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能62.2系統(tǒng)總體構(gòu)成62.3系統(tǒng)工作流程72.3.1主程序框圖72.3.2按鍵處理程序框圖83.硬件電路設(shè)計(jì)93.1單片機(jī)最小系統(tǒng)92.3.2 復(fù)位電路102.3.3 振蕩電路113.3按鍵電路模塊123.4數(shù)碼管顯示電路模塊123.4.1位碼選擇

8、電路133.4.2 led電路143.5電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊144.軟件電路設(shè)計(jì)154.1按鍵處理程序設(shè)計(jì)154.2電機(jī)旋轉(zhuǎn)程序設(shè)計(jì)164.3數(shù)碼管顯示程序設(shè)計(jì)185.系統(tǒng)調(diào)試205.1 軟件仿真205.2 實(shí)物調(diào)試205.3 調(diào)試結(jié)果及現(xiàn)象說(shuō)明216.總結(jié)227.參考文獻(xiàn)238.附件238.1程序清單248.2 dxp原理圖278.3 proteus仿真圖288.4硬件實(shí)物圖291.引言1.1步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。步進(jìn)電機(jī)最早是在1920年由英國(guó)人

9、所開(kāi)發(fā)。1950年后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進(jìn)電機(jī)上，這對(duì)于數(shù)字化的控制變得更為容易。以后經(jīng)過(guò)不斷改良，使得今日步進(jìn)電機(jī)已廣泛運(yùn)用在需要高定位精度、高分解性能、高響應(yīng)性、信賴性等靈活控制性高的機(jī)械系統(tǒng)中4。在生產(chǎn)過(guò)程中要求自動(dòng)化、省人力、效率高的機(jī)器中，我們很容易發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的蹤跡，尤其以重視速度、位置控制、需要精確操作各項(xiàng)指令動(dòng)作的靈活控制性場(chǎng)合步進(jìn)電機(jī)用得最多。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 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，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用14。1.2研究的目的和意義步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)變

10、換成角位移或直線位移的執(zhí)行部件。步進(jìn)電機(jī)可以直接用數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)，使用非常方便。一般電動(dòng)機(jī)都是連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則有定位和運(yùn)轉(zhuǎn)兩種基本狀態(tài)，當(dāng)有脈沖輸入時(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng)，每給它一個(gè)脈沖信號(hào)，它就轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比，在時(shí)間上與輸入脈沖同步，因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)繞組通電的相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動(dòng)方向5。在沒(méi)有脈沖輸入時(shí)，在繞組電源的激勵(lì)下氣隙磁場(chǎng)能使轉(zhuǎn)子保持原有位置處于定位狀態(tài)。因此非常適合于單片機(jī)控制。步進(jìn)電機(jī)還具有快速啟動(dòng)、精確步進(jìn)和定位等特點(diǎn)，因而在數(shù)控機(jī)床，繪圖儀，打印機(jī)以及光學(xué)儀器中得到廣泛的應(yīng)用。

11、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)已成為除直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)以外的第三類電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒(méi)有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開(kāi)環(huán)控制。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的需求量與日俱增，研制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及其控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。1.3步進(jìn)電機(jī)工作原理1.3.1步進(jìn)電機(jī)的控制1. 換相順序控制：通電換相這一過(guò)程稱為脈沖分配。例如：混合式步進(jìn)電機(jī)的工作方式，其各相通電順序?yàn)閍-b-c-d,通電控制脈沖必須嚴(yán)格按照這一順序分別控制a,b,c，d相的通斷。2.控制步進(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)，如果按反序通電換相，則電機(jī)就反

12、轉(zhuǎn)。3.控制步進(jìn)電機(jī)的速度控制：如果給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個(gè)控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個(gè)脈沖，它會(huì)再轉(zhuǎn)一步。兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。1.3.2步進(jìn)電機(jī)的工作過(guò)程圖1.1步進(jìn)電機(jī)原理圖開(kāi)關(guān)sb接通電源，sa、sc、sd斷開(kāi)，b相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號(hào)齒對(duì)齊，同時(shí)，轉(zhuǎn)子的1、4號(hào)齒就和c、d相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒，2、5號(hào)齒就和d、a相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。當(dāng)開(kāi)關(guān)sc接通電源，sb、sa、sd斷開(kāi)時(shí)，由于c相繞組的磁力線和1、4號(hào)齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，1、4號(hào)齒和c相繞組的磁極對(duì)齊。而0、3號(hào)齒和a、b相繞組產(chǎn)生錯(cuò)齒，2、5號(hào)齒就和a、d相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。依次類推，a、b、c、d四相繞組

13、輪流供電，則轉(zhuǎn)子會(huì)沿著a、b、c、d方向轉(zhuǎn)動(dòng)。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1。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1.2a、b、c所示：a.單四拍 b. 雙四拍 c八拍圖1.2步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)序波形圖對(duì)步進(jìn)電機(jī)四個(gè)繞組依次實(shí)現(xiàn)如下方式的循環(huán)通電控制：?jiǎn)嗡呐倪\(yùn)行：正轉(zhuǎn)a-b-c-d； 反轉(zhuǎn)d-c-b-a雙四拍運(yùn)行：正轉(zhuǎn)ab-bc-cd-da；反轉(zhuǎn)dc-cb-ba-ad八拍運(yùn)行： 正轉(zhuǎn)

14、a-ab-b-bc-c-cd-d-da本實(shí)驗(yàn)使用的是單雙八拍循環(huán)控制1.3.3步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算四相步進(jìn)電機(jī)有兩種運(yùn)行方式，一、四相四拍；二、四相八拍。1.拍數(shù)：完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即ab-bc-cd-da-ab，四相八拍運(yùn)行方式即 a-ab-b-bc-c-cd-d-da-a.2.步距角：對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角位移用表示。=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù)j*運(yùn)行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機(jī)為例。四拍運(yùn)行時(shí)步距角為=360度/（50*4）=1.8度（俗稱整步），八拍運(yùn)行時(shí)步距角為=3

15、60度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）11。這兩個(gè)概念清楚后，我們?cè)賮?lái)計(jì)算轉(zhuǎn)速，以基本步距角1.8°的步進(jìn)電機(jī)為例（現(xiàn)在市場(chǎng)上常規(guī)的二、四相混合式步進(jìn)電機(jī)基本步距角都是1.8°），四相八拍運(yùn)行方式下，每接收一個(gè)脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)過(guò)0.9°，如果每秒鐘接收400個(gè)脈沖，那么轉(zhuǎn)速為每秒400x0.9°=360°，相當(dāng)與每秒鐘轉(zhuǎn)一圈，每分鐘60轉(zhuǎn)。其他情況同理可以計(jì)算得出。2.系統(tǒng)概述2.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能1、按下不同的鍵，分別使步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)正反旋轉(zhuǎn)；2、電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)可以是正反轉(zhuǎn)，加速減速；3、通過(guò)led數(shù)碼管顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速與運(yùn)行狀態(tài)特點(diǎn)；4、按下復(fù)位鍵即可

16、停止運(yùn)行。2.2系統(tǒng)總體構(gòu)成系統(tǒng)由at89c52單片機(jī)、復(fù)位電路和晶振電路構(gòu)成的單片機(jī)最小系統(tǒng)，按鍵電路模塊，數(shù)碼管顯示模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊構(gòu)成。89c52單片機(jī)單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊按鍵電路模塊數(shù)碼管顯示模塊電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊圖2.1系統(tǒng)總體構(gòu)成框架圖2.3系統(tǒng)工作流程2.3.1主程序框圖開(kāi)始初始化定義引腳數(shù)據(jù)等聲明定義延時(shí)、電機(jī)旋轉(zhuǎn)、顯示函數(shù)等按鍵處理程序調(diào)用電機(jī)旋轉(zhuǎn)程序調(diào)用數(shù)碼管顯示程序等待按鍵選擇正反轉(zhuǎn)按鍵選擇加減速電機(jī)正反轉(zhuǎn)電機(jī)加減速顯示電機(jī)正反轉(zhuǎn)顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速圖2.2. 主程序框圖系統(tǒng)主程序先要定義相關(guān)引腳數(shù)據(jù)，聲明相關(guān)函數(shù)，然后進(jìn)入到主程序，主程序我這邊是放的按鍵處理程序，通過(guò)按鍵選擇正反加減

17、速；按鍵處理程序之后是調(diào)用電機(jī)旋轉(zhuǎn)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反加減速運(yùn)行；電機(jī)旋轉(zhuǎn)程序之后是調(diào)用數(shù)碼管顯示程序，用來(lái)顯示電機(jī)正反加減速和轉(zhuǎn)速；然后在進(jìn)行按鍵處理程序，循環(huán)進(jìn)行。2.3.2按鍵處理程序框圖按鍵處理程序k1按下？電機(jī)加速電機(jī)正轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)電機(jī)減速k2按下？k3按下？k4按下？圖2.3 按鍵處理程序框圖按鍵處理程序放在主函數(shù)里面，主要判斷按鍵狀態(tài)，如果有按鍵按下，那么定義相關(guān)數(shù)據(jù)，與之后電機(jī)旋轉(zhuǎn)函數(shù)共同實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。3.硬件電路設(shè)計(jì)硬件方面采用的是普中科技的一款stc89c52單片機(jī)開(kāi)發(fā)板，其具備本次設(shè)計(jì)所需的所有模塊。查看其單片機(jī)開(kāi)發(fā)板說(shuō)明得知，各個(gè)模塊之間的相關(guān)電路已經(jīng)通過(guò)一定的方式連接，

18、所以在硬件設(shè)計(jì)過(guò)程中需要根據(jù)其說(shuō)明來(lái)連線，也需要更改相關(guān)程序來(lái)適應(yīng)其電路。3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，就是用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)，對(duì) 52系列單片機(jī)來(lái)說(shuō)，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、復(fù)位電路、晶振電路。圖3.1最小系統(tǒng)2.3.1 at89c52單片機(jī)簡(jiǎn)介at89c52單片機(jī)是atmel公司推出的高檔型at89s系列單片機(jī)中的增強(qiáng)型產(chǎn)品。關(guān)于其功能原理及其應(yīng)用不再贅述。這里只介紹本實(shí)驗(yàn)用到的端口和功能。（1）vcc（40）：電源+5v。（2）vss（20）：接地，也就是gnd。（3）xtl1（19）和xtl2（18）：振蕩電路。單片機(jī)是一種時(shí)序電路，

19、必須有脈沖信號(hào)才能工作，在它的內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘產(chǎn)生電路，有兩種振蕩方式，一種是內(nèi)部振蕩方式，只要接上兩個(gè)電容和一個(gè)晶振即可；另一種是外部振蕩方式，采用外部振蕩方式時(shí)，需在xtl2上加外部時(shí)鐘信號(hào)。（4）psen（29）：片外rom選通信號(hào)，低電平有效。（5）ale/prog（30）：地址鎖存信號(hào)輸出端/eprom編程脈沖輸入端。（6）rst/vpd（9）：復(fù)位信號(hào)輸入端/備用電源輸入端。（7）ea/vpp（31）：內(nèi)/外部rom選擇端（8）p0口（39-32）：雙向i/o口。（9）p1口（1-8）：準(zhǔn)雙向通用i/0口。（10）p2口（21-28）：準(zhǔn)雙向i/0口圖3.2. at89c52單片機(jī)引

20、腳圖2.3.2 復(fù)位電路復(fù)位電路采用手動(dòng)復(fù)位和上電自動(dòng)復(fù)位。上電自動(dòng)復(fù)位：在單片機(jī)上電的瞬間，rc電路充電，由于電容上電電壓不能突變，所以rst引腳出現(xiàn)高電平，rst引腳出現(xiàn)的高電平將會(huì)隨著對(duì)電容c的充電過(guò)程而逐漸回落。手動(dòng)復(fù)位：當(dāng)按下復(fù)位按鈕時(shí)，rst出現(xiàn)高電平，實(shí)現(xiàn)復(fù)位。本設(shè)計(jì)方案中將復(fù)位按鍵作為停止鍵使用，當(dāng)按下復(fù)位按鈕之后，電路停止運(yùn)行，回到剛通電時(shí)狀態(tài)。圖3.3復(fù)位電路2.3.3振蕩電路振蕩電路與復(fù)位電路組成單片機(jī)最小系統(tǒng)，本電路為12mhz晶振電路。圖3.4晶振電路3.3按鍵電路模塊k1k4為本次設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)點(diǎn)機(jī)正反加減速旋轉(zhuǎn)的開(kāi)關(guān)按鍵，與p3口相連。k2,k3為正反轉(zhuǎn)控制按鍵，k1

21、,k4為加減速控制按鍵，當(dāng)k2或者k3按下時(shí)，電機(jī)才會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3.5獨(dú)立按鍵電路3.4數(shù)碼管顯示電路模塊數(shù)碼管顯示電路由74573及數(shù)碼管構(gòu)成，與單片機(jī)p0口相連。數(shù)碼管顯示電路必須要和138譯碼器電路組合使用才能正常顯示相關(guān)數(shù)字，否則無(wú)效。本設(shè)計(jì)采用的是前三位顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速，后兩位顯示電機(jī)正反轉(zhuǎn)（數(shù)字1和2表示）和加減速（數(shù)字3和4表示）。圖3.6.數(shù)碼管顯示電路3.4.1位碼選擇電路位碼選擇電路采用138譯碼器在本電路中起到位碼選擇的作用，與p2口相連，本設(shè)計(jì)需要用到總共8個(gè)數(shù)碼管，其中有字符顯示的有5個(gè)。圖3.7 138譯碼器3.4.2 led電路由于在硬件方面缺少步進(jìn)電機(jī)，所以采用led

22、發(fā)光二極管代替步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象（仿真中不涉及，在硬件上體現(xiàn)）。圖3.8 led電路3.5電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊本設(shè)計(jì)采用un2003驅(qū)動(dòng)五項(xiàng)四線步進(jìn)電機(jī)。圖3.9 un2003電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路4.軟件電路設(shè)計(jì)4.1按鍵處理程序設(shè)計(jì)4.1.1按鍵處理程序框圖按鍵處理程序k1按下？電機(jī)加速電機(jī)正轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)電機(jī)減速k2按下？k3按下？k4按下？圖4.1 按鍵處理程序框圖按鍵處理程序放在主函數(shù)里面，主要判斷按鍵狀態(tài)，如果有按鍵按下，那么定義相關(guān)數(shù)據(jù)，與之后電機(jī)旋轉(zhuǎn)函數(shù)共同實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。4.1.2按鍵處理程序代碼if(k1=0)/判斷k1按鍵是否按下 while(!k1); n=1; /若k1按鍵按下，則n記為1

23、if(k2=0) /判斷k2按鍵是否按下 while(!k2); n=2;/若k2按鍵按下，則n記為2 if(k3=0)/判斷k3按鍵是否按下 while(!k3); m=3; /若k3按鍵按下，則m記為3speed=10; /轉(zhuǎn)速變量為10 if(k4=0)/判斷k4按鍵是否按下 while(!k4); m=4; /若k4按鍵按下，則m記為4speed=20; /轉(zhuǎn)速變量為20 4.2電機(jī)旋轉(zhuǎn)程序設(shè)計(jì)4.2.1電機(jī)旋轉(zhuǎn)程序框圖電機(jī)旋轉(zhuǎn)程序n=1電機(jī)正轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)電機(jī)加減速n=2speed值調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速圖4.2電機(jī)旋轉(zhuǎn)程序框圖電機(jī)旋轉(zhuǎn)程序?yàn)檎{(diào)用函數(shù)，通過(guò)判斷按鍵處理程序給出的n的值來(lái)判定是正轉(zhuǎn)還是反

24、轉(zhuǎn)，判斷m的值來(lái)確定加減速。4.2.2電機(jī)旋轉(zhuǎn)程序代碼void motor() unsigned char i;for(i=0;i<8;i+)if(n=1) gpio_motor = ffwi&0x1f; /取數(shù)據(jù)if(n=2) gpio_motor = ffzi&0x1f; /取數(shù)據(jù)delay(speed); /調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速display();/調(diào)用顯示函數(shù)4.3數(shù)碼管顯示程序設(shè)計(jì)4.3.1數(shù)碼管顯示框圖數(shù)碼管顯示程序n=?數(shù)碼管顯示n值數(shù)碼管顯示m值數(shù)碼管顯示轉(zhuǎn)速m=？計(jì)算轉(zhuǎn)速 圖4.3數(shù)碼管顯示框圖數(shù)碼管顯示電路主要包含顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速，電機(jī)所處正反加減狀態(tài)的功能。通過(guò)13

25、8譯碼器電路選擇相應(yīng)位碼。4.3.2數(shù)碼管顯示程序代碼void display() lsa=1;lsb=0;lsc=0; /數(shù)碼管位選gpio_dig=dig_codem; /送段碼，此處為高低速顯示delay(2);lsa=0;lsb=0;lsc=0; /數(shù)碼管位選gpio_dig=dig_coden; /送段碼，此處為正反轉(zhuǎn)顯示delay(2);lsa=1;lsb=1;lsc=1; /數(shù)碼管位選gpio_dig=dig_codebw;/送段碼，此處為轉(zhuǎn)速百位顯示delay(2);lsa=0;lsb=1;lsc=1; /數(shù)碼管位選gpio_dig=dig_codesw; /送段碼，此處為轉(zhuǎn)速

26、十位顯示delay(2);lsa=1;lsb=0;lsc=1; /數(shù)碼管位選gpio_dig=dig_codegw; /送段碼，此處為轉(zhuǎn)速個(gè)位顯示delay(2);5.系統(tǒng)調(diào)試5.1 軟件仿真利用proteus仿真軟件按照電路dxp原理圖進(jìn)行仿真電路的搭建，并進(jìn)行相關(guān)調(diào)試與仿真，仿真圖結(jié)果下圖5.1、圖5.2所示：圖5.1 仿真圖數(shù)碼管結(jié)果圖5.2 仿真圖電機(jī)仿真結(jié)果為高速正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速187轉(zhuǎn)每分鐘。proteus仿真圖全圖見(jiàn)附件。5.2 實(shí)物調(diào)試開(kāi)發(fā)板我們選擇的是普中科技的一款stc89c51單片機(jī)開(kāi)發(fā)板，由于沒(méi)有步進(jìn)電機(jī)，所以為了實(shí)現(xiàn)功能，用了4個(gè)led 發(fā)光二極管來(lái)代替步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)觀察發(fā)

27、光二極管的點(diǎn)亮順序與亮滅速度來(lái)表現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的正反、快慢旋轉(zhuǎn)。實(shí)物圖如下圖所示（圖示為高速正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速187轉(zhuǎn)/min）： 圖5.3 硬件實(shí)物結(jié)果圖5.3 調(diào)試結(jié)果及現(xiàn)象說(shuō)明軟件調(diào)試實(shí)現(xiàn)了按鍵控制電機(jī)正反高低速旋轉(zhuǎn)運(yùn)行與轉(zhuǎn)速顯示，硬件調(diào)試則實(shí)現(xiàn)了led數(shù)碼管正反快慢速循環(huán)點(diǎn)亮與數(shù)碼管顯示。相關(guān)現(xiàn)象說(shuō)明如下表表5.1與表5.2所示：表5.1：數(shù)碼管顯示與電機(jī)運(yùn)行關(guān)系表第7位顯示第8位顯示3401正轉(zhuǎn)高速正轉(zhuǎn)慢速正轉(zhuǎn)初速2反轉(zhuǎn)高速反轉(zhuǎn)慢速反轉(zhuǎn)初速0待機(jī)待機(jī)待機(jī)表二：按鍵與電機(jī)運(yùn)行關(guān)系表后按先按k1k4無(wú)按鍵復(fù)位k2正轉(zhuǎn)高速正轉(zhuǎn)慢速正轉(zhuǎn)初速停止運(yùn)行k3反轉(zhuǎn)高速反轉(zhuǎn)慢速反轉(zhuǎn)初速停止運(yùn)行無(wú)按鍵不運(yùn)行不運(yùn)行不

28、運(yùn)行停止運(yùn)行復(fù)位停止運(yùn)行停止運(yùn)行停止運(yùn)行停止運(yùn)行6.總結(jié)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過(guò)單片機(jī)at89s52來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況,實(shí)現(xiàn)了占用cpu時(shí)間少,效率高;易控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速;易控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向;提高了步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)精度等。本次課程設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，出現(xiàn)的問(wèn)題主要在數(shù)碼管顯示方面。在基礎(chǔ)電路設(shè)計(jì)方面，通過(guò)k1k4按鍵實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)正反加減速運(yùn)行方面實(shí)現(xiàn)較為容易，當(dāng)加上數(shù)碼管顯示電路就出現(xiàn)了不少問(wèn)題。經(jīng)過(guò)不斷的調(diào)試，修改延時(shí)時(shí)間，最后基本解決問(wèn)題。通過(guò)這次的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我們收獲了很多。對(duì)單片機(jī)，尤其是89c51單片機(jī)的理解又進(jìn)了一步，對(duì)c語(yǔ)言編程有了更清楚的認(rèn)識(shí)，更是領(lǐng)略了單片機(jī)世界的神奇。7.參考文

29、獻(xiàn)1 張洪潤(rùn),藍(lán)清華. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教程m.北京:清華大學(xué)出版社,1997. 2 秦曾煌. 電工學(xué)m.北京:高等教育出版社,1999. 3 常斗南,等. 可編程序控制器原理、應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)m.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998. 4 于海生,等. 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)m.北京:清華大學(xué)出版社,1999. 5 王福瑞,等. 單片機(jī)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1998. 6 陳理壁. 步進(jìn)電機(jī)及其應(yīng)用m.上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,1989. 7 劉保延

30、,等. 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)m.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1997. 8 季維發(fā),過(guò)潤(rùn)秋,嚴(yán)武升等. 機(jī)電一體化技術(shù)m.北京:電子工業(yè)出版社,1995. 9 郭敬樞,莊繼東,孔峰. 微機(jī)控制技術(shù)m.重慶:重慶大學(xué)出版社,1994. 10 劉國(guó)榮. 單片微型計(jì)算機(jī)技術(shù)m.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996. 11 王福瑞. 單片微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1998. 12 何立民. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1993. 13 康華光

31、,皺籌彬. 電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）m.高等教育出版社.200014 王昊,李昕. 集成運(yùn)放應(yīng)用電路設(shè)計(jì)360例m.電子工業(yè)出版社.200715 康華光,陳大欽. 電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分)m.高等教育出版設(shè).200016 張慶雙. 電源應(yīng)用電路m.機(jī)械工業(yè)出版社.200517 張先庭主編. 單片機(jī)原理、接口與c51應(yīng)用程序設(shè)計(jì)m.國(guó)防工業(yè)出版社.201118 李光飛, 樓苗然主編. 51系列單片機(jī)m.北京航空航天大學(xué)出版社.20038.附件8.1程序清單/*/名 稱：步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)/功 能：實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，快慢轉(zhuǎn)，以及電機(jī)的轉(zhuǎn)速顯示/*/#include "reg51.h&q

32、uot;#definegpio_motor p1/定義端口#define gpio_dig p0sbit k1=p31; sbitk2=p32;sbit k3=p30;sbit k4=p33;sbit lsa=p22;sbitlsb=p23;sbit lsc=p24;unsigned char code ffw8=0xf1,0xf3,0xf2,0xf6,0xf4,0xfc,0xf8,0xf9;/正向驅(qū)動(dòng)數(shù)組unsigned char code ffz8=0xf9,0xf8,0xfc,0xf4,0xf6,0xf2,0xf3,0xf1; /反向驅(qū)動(dòng)數(shù)組unsigned char code dig_

33、code10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/數(shù)碼管段碼09unsigned char speed,m,n,z,bw,gw,sw;void delay(unsigned int t);void motor(); void display();/* 函 數(shù) 名 : delay* 函數(shù)功能 : 延時(shí)函數(shù)*/void delay(unsigned int t) unsigned int k;while(t-)for(k=0; k<80;k+) /* 函 數(shù) 名 : main* 函數(shù)功能 : 主函數(shù)*/void main(vo

34、id) speed=15; /定義轉(zhuǎn)速變量,初始值為15 m=0; /初始速度檔位顯示為0 while(1) if(k1=0)/判斷k1按鍵是否按下 while(!k1); n=1; /若k1按鍵按下，則n記為1 if(k2=0) /判斷k2按鍵是否按下 while(!k2); n=2;/若k2按鍵按下，則n記為2 if(k3=0)/判斷k3按鍵是否按下 while(!k3); m=3; /若k3按鍵按下，則m記為3speed=10; /轉(zhuǎn)速變量為10 if(k4=0)/判斷k4按鍵是否按下 while(!k4); m=4; /若k4按鍵按下，則m記為4speed=20; /轉(zhuǎn)速變量為20 z

35、=1000000/(speed*80)*0.9/360*60; /計(jì)算轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速單位為rad/minbw=z/100; /取轉(zhuǎn)速百位sw=z%100/10;/取轉(zhuǎn)速十位gw=z%10; /取轉(zhuǎn)速個(gè)位 motor();/* 函 數(shù) 名 : display* 函數(shù)功能 : 數(shù)碼管顯示函數(shù)*/ void display() lsa=1;lsb=0;lsc=0; /數(shù)碼管位選gpio_dig=dig_codem; /送段碼，此處為高低速顯示delay(2);lsa=0;lsb=0;lsc=0; /數(shù)碼管位選gpio_dig=dig_coden; /送段碼，此處為正反轉(zhuǎn)顯示delay(2);lsa=1;

36、lsb=1;lsc=1; /數(shù)碼管位選gpio_dig=dig_codebw;/送段碼，此處為轉(zhuǎn)速百位顯示delay(2);lsa=0;lsb=1;lsc=1; /數(shù)碼管位選gpio_dig=dig_codesw; /送段碼，此處為轉(zhuǎn)速十位顯示delay(2);lsa=1;lsb=0;lsc=1; /數(shù)碼管位選gpio_dig=dig_codegw; /送段碼，此處為轉(zhuǎn)速個(gè)位顯示delay(2);/* 函 數(shù) 名 : motor* 函數(shù)功能 : 電機(jī)旋轉(zhuǎn)函數(shù)*/ void motor() unsigned char i;for(i=0;i<8;i+)if(n=1) gpio_motor

37、= ffwi&0x1f; /取數(shù)據(jù)if(n=2) gpio_motor = ffzi&0x1f; /取數(shù)據(jù)delay(speed); /調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速display();/調(diào)用顯示函數(shù)8.2 dxp原理圖圖8.2dxp原理圖8.3 proteus仿真圖圖8.3 proteus仿真圖8.4硬件實(shí)物圖圖8.4 .硬件實(shí)物圖畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)

38、位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別

39、加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日注 意 事 項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原