步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)與測速 課程設(shè)計(jì)說明書

1、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書專業(yè)年級(jí)：姓名：指導(dǎo)老師：目錄一、步進(jìn)電機(jī)21、步進(jìn)電機(jī)介紹22、步進(jìn)電機(jī)分類23、技術(shù)指標(biāo)34、步進(jìn)電機(jī)工作原理4二、單片機(jī)最小系統(tǒng)及電源電路51、最小系統(tǒng)52、電源電路6三、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路61、驅(qū)動(dòng)電路62、單電壓型驅(qū)動(dòng)電源73、對(duì)驅(qū)動(dòng)電源的要求7四、顯示電路8五、程序設(shè)計(jì)81、正反轉(zhuǎn)程序82、測速計(jì)算程序93、顯示程序94、雙四拍及八拍驅(qū)動(dòng)程序10六、程序流程圖11七、調(diào)試結(jié)果及分析12一、步進(jìn)電機(jī)1、步進(jìn)電機(jī)介紹2、步進(jìn)電機(jī)分類3、技術(shù)指標(biāo)4、步進(jìn)電機(jī)工作原理(1)工作原理(2)驅(qū)動(dòng)方式電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式可以采用雙四拍(ABBCCDDAAB)方式，也可以采用單四

2、拍(ABCDA)方式，或單、雙八拍(AABBBCCCDDDAA)方式。各種工作方式的時(shí)序圖如下：（高電平有效）二、單片機(jī)最小系統(tǒng)及電源電路1、最小系統(tǒng)單片機(jī)的最小化系統(tǒng)是指單片機(jī)能正常工作所必須的外圍元件，主要可以分成時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。（1）時(shí)鐘電路（2）復(fù)位電路2、電源電路用固定式三端集成穩(wěn)壓電路7805設(shè)計(jì)制作連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓的實(shí)際電路如圖所示，圖中R1取220，R2取680主要用來調(diào)整輸出電壓。輸出電壓UoUxx(1+R2/R1)，該電路可在512V穩(wěn)壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)輸出電壓連續(xù)可調(diào)。其中1接整流器輸出電壓，2為公共地，3為5V輸出電壓三、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路1、驅(qū)動(dòng)電路 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)可以選

3、用專用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，在本實(shí)驗(yàn)中采用達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器ULN2803，該芯片單片最多可一次驅(qū)動(dòng)八線步進(jìn)電機(jī)。達(dá)林頓管步進(jìn)電機(jī)與單片機(jī)的連接2、單電壓型驅(qū)動(dòng)電源 輸入脈沖為0時(shí)，VT截止；輸入脈沖為1是，VT導(dǎo)通，在接通瞬間，電容C短接電阻R，電流由E®L®C®VT，電阻在電流達(dá)到恒定后起限流作用，此時(shí)電流由 E®L®R®VT。輸入脈沖消失后，VT截止，L兩端將產(chǎn)生一感應(yīng)電壓，增加二極管 D 續(xù)流，續(xù)流電流:L®R®D®L 。 電路圖如下： 3、對(duì)驅(qū)動(dòng)電源的要求 理想驅(qū)動(dòng)電源使電機(jī)繞組電流應(yīng)盡量接近矩形波，實(shí)際上

4、，步進(jìn)電機(jī)是感性負(fù)載，繞組中電流不能突變，而是按指數(shù)規(guī)律上升或下降,從而使整個(gè)通電周期內(nèi)，繞組電流平均值下降，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩下降。而當(dāng)電機(jī)運(yùn)行頻率很高時(shí)，電流峰值顯著小于額定勵(lì)磁電流，從而導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)一步下降，嚴(yán)重時(shí)不能啟動(dòng)。為了提高步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)特性，必須改善電流波形，使前后沿陡度增大，方法有電阻法和電壓法，本次課程設(shè)計(jì)采用單電壓型驅(qū)動(dòng)電源。四、顯示電路 在本實(shí)驗(yàn)中，采用總線方式驅(qū)動(dòng)八段顯示管時(shí)，故將八段的驅(qū)動(dòng)方式選擇開關(guān)撥到“內(nèi)驅(qū)”位置。 實(shí)驗(yàn)儀提供了6 位8段碼LED顯示電路，采用動(dòng)態(tài)方式顯示。8位段碼、6位位碼是由兩片74LS374輸出，將KEY/LED CS 接到CS0上，則段碼地址為

5、08004H，位碼地址為08002H。 部分顯示電路五、程序設(shè)計(jì)1、正反轉(zhuǎn)程序 實(shí)驗(yàn)采用單四拍驅(qū)動(dòng)方式，反轉(zhuǎn)只需把START子程序中的 #30H改為#34H即可，具體實(shí)現(xiàn)程序如下：2、測速計(jì)算程序 實(shí)驗(yàn)以定時(shí)器T0作為計(jì)數(shù)器，定時(shí)器T1作為定時(shí)器每0.2ms中斷一次，以方式2工作。3、顯示程序 由于使用實(shí)驗(yàn)箱的內(nèi)驅(qū)顯示方式，將KEY/LED CS 接到CS0上，則段碼地址為08004H，位碼地址為08002H。 八拍START:MOV P1,#09HACALL DELAYMOV P1,#01HACALL DELAYMOV P1,#03HACALL DELAYMOV P1,#02HACALL D

6、ELAYMOV P1,#06HACALL DELAYMOV P1,#04HACALL DELAYMOV P1,#0CHACALL DELAYMOV P1,#08HACALL DELAYLJMP STARTDELAY:MOV R0,#100LOOP:MOV R1,#200DJNZ R1,$DJNZ R0,LOOPRETEND4、雙四拍及八拍驅(qū)動(dòng)程序雙四拍START:MOV P1,#09HACALL DELAYMOV P1,#03HACALL DELAYMOV P1,#06HACALL DELAYMOV P1,#0CHACALL DELAYLJMP STARTDELAY:MOV R0,#100LO

7、OP:MOV R1,#200DJNZ R1,$DJNZ R0,LOOPRETEND六、程序流程圖 程序由初始化程序、中斷初始程序、步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)程序、轉(zhuǎn)速計(jì)算程序、顯示程序等組成，總體流程圖如下：七、調(diào)試結(jié)果及分析程序清單：ORG 0000HLJMP MAINORG 001BH;定時(shí)器1中斷入口LJMP T_1ORG 002FHMAIN:MOV SP,#6FH;給堆棧賦地址;MOV SCON,#0C0HMOV TMOD,#2EH;定時(shí)器T0作為計(jì)數(shù)器，定時(shí)器T1作為定時(shí)器每0.2ms中斷一次，工作方式為方式2MOV TL1,#37H;0.2msMOV TH1,#37HMOV TL0,#00

8、H;計(jì)數(shù)器低8位清零MOV TH0,#00H;計(jì)數(shù)器高8位清零 SETB EA;允許中斷;SETB ET1;允許定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1中斷SETB TR1;啟動(dòng)定時(shí)器1SETB TR0;啟動(dòng)計(jì)數(shù)器0MOV P1,#00HMOV R4,#200MOV R5,#50 MOV 30H,#01H;正轉(zhuǎn)MOV 31H,#02HMOV 32H,#04HMOV 33H,#08HMOV 34H,#08H;反轉(zhuǎn)MOV 35H,#04HMOV 36H,#02HMOV 37H,#01HSTART:MOV R0,#30H;#34H反轉(zhuǎn)MOV R3,#4LOOP:MOV A,R0 MOV P1,ALCALL DELAYINC

9、 R0DJNZ R3,LOOPSJMP STARTDELAY:MOV R7,#25DL1:MOVR6,#100;25*100*2=5msDL2: DJNZ R6,DL2 DJNZ R7,DL1 RETSHUZI:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H;共陽極;DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,07FH,6FH;共陰極順T_1:DJNZ R4,LOOP2DJNZ R5,LOOP1MOV A,TL0;LCALL LEDMOV TL0,#00HMOV R4,#200MOV R5,#50LOOP2:RETILO

10、OP1:MOV R4,#200RETILED:MOV B,#10;每2s讀一次數(shù)，則轉(zhuǎn)速n=m*60/2*3，即n=10mMUL AB;脈沖數(shù)乘10得轉(zhuǎn)速，存于A中MOV B,#100DIV ABPUSH ACCMOV A,BMOV DPTR,#SHUZIMOVC A,A+DPTRMOV DPTR,#8004HMOVX DPTR,AMOV DPTR,#8002HMOV A,#01HMOVX DPTR,ALCALL DELAY1POP ACCMOV B,#10DIV ABPUSH ACCMOV A,BMOVC A,A+DPTRMOV DPTR,#8004HMOVX DPTR,AMOV DPTR,#8002H MOV A,#02HMOVX DPTR,ALCALL DELAY1POP ACCJ