基于51單片機的步進電機調速系統(tǒng)(含完整代碼)

1、課程設計報告設計題目：遙控小車基于51單片機的步進電機調速系統(tǒng)學 院：專 業(yè)：班 級：學 號：姓 名：電子郵件：時間：成 績：指導教師：理學院應用物理系課程設計（報告）任務書學生姓名 指導教師 職稱學生學號專業(yè)電子信息科學與技術題目基于51單片機的步進電機調速系統(tǒng)（遙控小車）任務與要求1 .設計并制作電路，利用單片計控制步進電機運轉。2 .通過鍵盤可以不間斷地設定改變電機的轉速、轉向。3 .利用顯示器實時顯示轉速等參數(shù)。4 .擴展功能：可設定轉動步數(shù)。開始日期 2014年3月 完成日期 2014年3月1引言步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。目前，步進機已經 廣泛應用于領域，例如工業(yè)

2、生產中的機械臂的控制，照明裝置和監(jiān)控攝像機 轉動等。步進機在裝置轉動、精確位移方面有很重大的作用。本系統(tǒng)是基于STC89C51單片機的遙控小車。采用STC89C51單片機作 為控制核心，通過 ULN2003A驅動步進機（28BYJ-48）轉動，由按鍵和顯 示屏1602組成人機交互模塊，同時通過 315M無線發(fā)射和接收模塊向單片 機輸入控制信號，將整個系統(tǒng)固定于簡易小車上，最終實現(xiàn)小車測試和遠程 遙控功能?；具_到預定的設計要求以及功能的擴展。2系統(tǒng)的設計與理論分析2.1系統(tǒng)總體設計測試按巽模塊小車部分STC89C15STC89C15無線接收模塊模塊遙控器部分液晶顯示模塊步進機模塊0按鍵模決2.

3、2 理論分析本設計分為兩種工作模式：測試模式、遙控模式。在電路板上有一個帶鎖的開關進行設置。測試模式工作時，通過控制小車上的按鍵進行加速、減速、 反轉、 設置、步數(shù)增、步數(shù)減等按鍵，單片機掃描按鍵，通過軟件控制液晶模塊顯示對應的轉速、設置的速度和步數(shù)，同時控制步進機模塊進行相應的轉動。步進機的是由ULN2003A 達林頓管驅動，由單片機控制輸入脈沖的頻率來控制步進機的轉速，單片機是通過程序查表對4 個 I/O 口輸出脈沖，本次設計采用的是兩相四線減速步進機，步進角為5.625 °，減速比為64:1，程序采用的是8 拍查表，具有較好的扭矩。遙控模式工作時，遙控部分五個按鍵分別輸入前、后

4、、左、右、暫停，單片機掃描按鍵，通過無線發(fā)射模塊發(fā)射串行編碼，小車的無線接收模塊接收對應的編碼，送至單片機進行解碼，從而控制液晶模塊的顯示和步進機模塊的工作，進而完成功能。設定單通道無線收發(fā)模塊通信協(xié)議為：下降沿：1ms的高電平，隨后500us的低電平。起始位：4ms的高電平，隨后4ms的低電平。數(shù)據(jù)1: 2ms的高電平，隨后500us的低電平。數(shù)據(jù)0: 1ms的高電平，隨后500us的低電平。結束位： 4ms 的低電平。發(fā)送指令程序為：下降沿，起始位，3 個數(shù)據(jù)位，結束位發(fā)送編碼為：右轉：000前進：001后退：010左轉：011接收程序通過觸發(fā)外部中斷1來接受信號，當P3.3 口收到下降沿

5、信號是 即開始接收數(shù)據(jù)。3硬件系統(tǒng)設計左步迸電機!* g右步進電機3.1總體電路圖3.2單片機最小系統(tǒng)3.3 步進機模塊本次設計采用的是兩相四線減速步進電機，步進角為5.625°,減速比為64:1采用ULN2003達林頓管驅動-1 ' -M.1 JJ-JMlTIE巾P 1TDJ.3iT£“Mi 31 與DMH 小pia-KD PE l.TKR4TOqvl-L-vl 工11左步進電機右步進電機-LKJjJiA3.4 液晶顯示模塊液晶顯示模塊采用LCD1602顯示屏。LCD1 iLinieiAliB9Cb2M U LUFO.O-ADd PCI 1-AH1 PO.2zAD

6、fi PO.3rAD3 no J AM rt) 5/AQ5 PO.6.ACX P<1 7.AD7nn 2403.5 測試按鍵模塊 VI LI KP2J/A15Fl &T2P3WX0P1.ia2EXF31>TXQF12P3 aiMTOP1 3P3 3/IMT1Pi 4P3 4JTOP15PS&T1P1SP3E雨P1 7P37-RDAT 蛆 C52-減速鏟七測試開關尸設置產+_rL*3.6 遙控器部分4軟件系統(tǒng)設計4.1主函數(shù)4.3測試模式程序遙控模式4.4鍵盤掃描程序5 系統(tǒng)運行情況分析打開小車開關后，按下“測試”按鍵，小車進入測試模式。連續(xù)按 “加速”按鍵時，小車輪

7、子轉速明顯變快；連續(xù)按“減速”按鍵時，小車輪子轉速逐漸變慢；按“反轉”按鍵輪子轉速反向。按“設置”按鍵會看到液晶顯示屏關標閃爍，按“設置”鍵使光標移動，按“+”、 “ -”設置小車速度和步數(shù)，再一次按“設置”鍵，小車會依照這頂要求行駛。按 “測試” 按鍵使其彈起，測試小車進入遙控模式工作時，打開遙控器，分別按下“前”、 “后”、 “左”、 “右” ，小車會依照對應的方向行駛，按下“暫?！辨I時，小車停止。由此，改系統(tǒng)基本達到設計要求及拓展功能的要求。不過因為本設計采用的28BYJ-48 步進機為減速步進機，轉動的上限值比較下，導致小車的行駛效果較慢，這個問題可以通過課后改用其他型號計算機得以解決

8、。6 總結與討論經過四個星期的單片機課程設計，終于完成了基于51 單片機的步進電機調速系統(tǒng)的設計，基本達到設計要求。同時自己在該系統(tǒng)上擴展無線收發(fā)模塊，將該系統(tǒng)拓展為遙控小車。在本次設計的過程中，我們組成員進行了熱烈討論及反復的斟酌、修改。首先對需要用到的元器件的參數(shù)進行充分的了解，然后在計算機上用Proteus進行了與Keil軟件的聯(lián)動仿真。確認仿真正 確看是硬件的焊接與調試。在實驗過程中，我們也遇到了許多問題，如步進機轉動不起來、液晶屏顯示亂碼等，但是經過不斷的探索、思考、驗證，我們最終克服了種種困難，解決了所遇到的問題，成功地完成了這個課程設計。在這個過程中，除了學習到關于本次設計的一些

9、專業(yè)知識、電路焊接實踐經驗外，同時，大家的刻苦耐勞、團隊合作的品質也得到了充分的鍛煉。附1:實物圖:圖1遙控小車圖2 遙控器1李朝青.單片機原理及接口技術M.第3版.北京航空航天大學出版社,2005.2楊素行.模擬電子技術基礎簡明教程M.第三版.高等教育出版社,2006.附3:組內分工:A.龐明轅：電路焊接、單片機編程、電路調試、輔助完成設計報告。B.杜爍：電路焊接、單片機編程、輔助方案改進、輔助完成設計報告C.湯安琪：電路焊接、數(shù)據(jù)采集、完成設計報告。附4:元器件清單表格元件數(shù)量STM89C51216022ULN2003A228BYJ-482315M無線收發(fā)模塊2簡易小車1其它（開關、電池）

10、評語:成績:附：程序代碼:/*單片機課程設計C 語言程序*題目：基于步進機的小車成員：湯安琪、龐明轅、杜爍。日期： 2014-3-1*/*#include <reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit a = P1A0;sbit b = P1A1；sbit c = P1A2;sbit d = P1A3;sbit f = P1A4;sbit g = P1A5;sbit h = P1A6;sbit lcden = P3A7;sbit lcdrs = P3A6;sbit trans = P3A3; bi

11、t n,p;/反向/減速/加速/開關/設置/加/減/1602 使能/1602 寫命令/數(shù)據(jù)選擇端/射頻串行輸入端uint step,time,flag,flag1,num,snum,setnum,stepnum,count,temp,sum,t,e,j,k,m;uchar v0,v1,v2,count1,num1,temp1;uchar code table1 = 0x11,0x33,0x22,0x66,0x44,0xcc,0x88,0x99;/左uchar code table2 = 0x11,0x99,0x88,0xcc,0x44,0x66,0x22,0x33;/右uchar code t

12、able3 = 0x11,0x93,0x82,0xc6,0x44,0x6c,0x28,0x39;/后uchar code table4 = 0x11,0x39,0x28,0x6c,0x44,0xc6,0x82,0x93;/前uchar code table5 = "SPEED: 000 r/h"uchar code table6 = "SET:000 STEP:000"/* 延時程序 */ void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x>0;x -) for(y=10;y>0;y -);void delay1(uin

13、t z)/10usuchar a,b,x;for(x=0;x<z;x+)for(b=1;b>0;b -)for(a=2;a>0;a -);/* LCD1602 寫命令程序 */void write_com(uchar com)lcdrs = 0;P0 = com;delay(5);lcden = 1;delay(5);lcden = 0;/* LCD1602 寫數(shù)據(jù)程序 */void write_dat(uchar dat)lcdrs = 1;P0 = dat;delay(5);lcden = 1;delay(5);lcden = 0;/* 基于 LCD1602 的顯示程序

14、*/void display(uchar add,uchar dat)uint bai,shi,ge;bai = dat/100;shi = (dat-(dat/100)*100)/10;ge = dat%10;write_com(0x80+add);write_dat(0x30+bai);write_dat(0x30+shi);write_dat(0x30+ge);/* 小車速度計算程序 */void speed_dis()double n;if(b = 0)delay(5);if(b=0)while(!b);time = time+10;if(time>=300)time=300;i

15、f(c = 0)delay(5);if(c=0)while(!c);time = time -10;if(time<=70)time=70;n = 15*time/1024;count = 60*n;/* 步數(shù)執(zhí)行程序：進入設置模式設置步數(shù)，確認后執(zhí)行。 */void steprun()uint m;m=512*stepnum;while(m -)uchar i;for(i=0;i<8;i+)P2 = table4i; delay1(time); speed_dis(); display(7,count); if(f=0) break; /* 轉速設置程序：進入設置模式設置轉速確認

16、后執(zhí)行。 */ void setrun()while (1) uchar i; time=(setnum*1024/900);for(i=0;i<8;i+) P2 = table4i; delay(time); if(f=0) break;/* 無線電接收解碼程序 */ void receive()if(n=1) while(trans=0); t=0;個下降沿關閉外部中斷EX1=0;/在第一個下降沿關閉外部中斷while(trans=1); if(t>35&&t<45) t=0; while(trans=0); if(t>35&&t&l

17、t;45)t=0;while(trans=1);if(t>5&&t<15)/數(shù)據(jù)0v0=0;if(t>15&&t<25)/數(shù)據(jù)1v0=4;while(trans=0);t=0;while(trans=1);if(t>5&&t<15)/數(shù)據(jù)0v1=0;if(t>15&&t<25)/數(shù)據(jù)1v1=2;while(trans=0);t=0;while(trans=1);if(t>5&&t<15)/數(shù)據(jù)0v2=0;if(t>15&&t<2

18、5)/數(shù)據(jù)1v2=1;while(trans=0);t=0;count1=v0+v1+v2;switch(count1)case 0:e=0;j=1;k=1;m=1;break; /000case 1:e=1;j=0;k=1;m=1;break; /001case 2:e=1;j=1;k=0;m=1;break; /010case 3:e=1;j=1;k=1;m=0;break; /011case 4:e=1;j=1;k=1;m=1;p=0;break; /100n=0;EX1=1;/* 控制小車運行程序(前后左右)，運行時顯示小車的實時速度。*/void run() if(flag=0&am

19、p;&flag1=0)if(j=0)uchar i,q;p=1;while(1)if(n=1)break;for(q=0;q<128;q+)for(i=0;i<8;i+)P2 = table4i;delay1(time);speed_dis();display(7,count);if(m=0)uchar i,q;p=1;while(1)if(n=1)break;for(q=0;q<128;q+)for(i=0;i<8;i+)P2 = table1i;delay1(time);speed_dis();display(7,count);if(k=0)uchar i,

20、q;p=1;while(1)if(n=1) break;for(q=0;q<128;q+) for(i=0;i<8;i+)P2 = table3i;delay1(time);speed_dis(); display(7,count);if(e=0)uchar i,q;p=1;while(1)if(n=1) break;for(q=0;q<128;q+) for(i=0;i<8;i+)P2 = table2i;delay1(time);speed_dis(); display(7,count); receive();/* 正轉程序 */void forward()uint

21、 i,q;for(q=0;q<512;q+)if(d=1|a=0)break;for(i=0;i<8;i+)P2 = table4i;delay1(time);speed_dis();display(7,count);/* 反轉程序 */void reverse()uint i,q;for(q=0;q<512;q+)if(d=1|a=1)break;for(i=0;i<8;i+)P2 = table3i;delay1(time);speed_dis();display(7,count);/* 小車停止狀態(tài)下的測試程序功能： b 增加步進機脈沖周期c 減少步進機脈沖周期，

22、d 為測試開關，a 為反轉開關，運行狀態(tài)實時顯示步進機速度。*/void testcar()if(flag1=0)if(d = 0)flag = 1;/測試狀態(tài)下，保證方向按鍵無效if(a=0)reverse();elseforward(); elsedisplay(7,0);flag = 0;/* 鍵盤掃描程序。功能：f 為設置鍵，g 為加鍵，h 為減鍵，按下 g 鍵次數(shù)：1：速度設置2：步數(shù)設置3：確認按下g 鍵對應數(shù)+1按下h 鍵對應數(shù)-1 */void keyscan()if(f=0)delay(5);if(f=0)while(!f);snum+;flag1 = 1;if(snum=1

23、)write_com(0xc6);write_com(0x0f);if(snum=2)write_com(0xc0+15);if(snum=3)write_com(0x0c);snum=0;flag1 = 0;time = setnum+40;display(7,time);write_com(0x0c);if(stepnum!=0)steprun();if(setnum!=0) setrun();if(snum!=0)if(g=0)delay(5);if(g=0)while(!g);if(snum=1)setnum = setnum+10;if(setnum=99)setnum=0;display(0x40+4,setnum+40);write_com(0xc0+6);if(snum=2)stepnum+;if(stepnum=99)stepnum=0;display(0x40+13,stepnum);write_com(0xc0+15);if(h=0)delay(5);if(h=0)while(!h);if(snum=1)setnum = setnum-10;if(setnum<0)setnum=99;display(