步進(jìn)電機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 題目： 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)綜合控制 學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院 專業(yè)年級(jí) 2013級(jí)自動(dòng)化三班 實(shí)驗(yàn)組員 指導(dǎo)教師 職稱 日 期 2013-12-30 目錄摘要.一 概述. 1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求. 1.3步進(jìn)電機(jī)的介紹. 1.4研究的思路.二 硬件設(shè)計(jì). 2.1 51單片機(jī)介紹. 2.2 LCD1602液晶顯示介紹 2.3 uln2003步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)介紹三 相關(guān)圖像.3.1總電路圖.3.2程序流程圖. 3.2.1控制框圖 3.2.2流程圖四 調(diào)試結(jié)果及分析.五 設(shè)計(jì)總結(jié)及心得體會(huì).附錄【1】系統(tǒng)程序.附錄【2】參考文獻(xiàn).【摘要】 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變

2、為角位移或線位移的開(kāi)環(huán)控制元件 本實(shí)驗(yàn)利用8051單片機(jī)達(dá)到控制步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)、轉(zhuǎn)過(guò)指定角度、狀態(tài)顯示和數(shù)據(jù)指示的目的，使步進(jìn)電機(jī)控制更加靈活。整個(gè)系統(tǒng)有80C51單片機(jī)控制系統(tǒng)，由uln2003驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)，鍵盤(pán)控制電路，LCD液晶顯示電路。用51單片機(jī)控制兩相四線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，在非超載情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速，停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和個(gè)數(shù)，而不受負(fù)載的影響，給電機(jī)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角，通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)可以控制角位移量，從而達(dá)到控制位的作用，同時(shí)通過(guò)控制脈沖的相序來(lái)改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向，從而達(dá)到控制正反相的作用。本次采用51單片機(jī)為核心器件來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)

3、，系統(tǒng)的實(shí)用性較強(qiáng)。關(guān)鍵字： 51單片機(jī)；步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；脈沖；LCD16021.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1，單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制可以熟悉步進(jìn)電機(jī)的控制與原理運(yùn)用。 2，單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制可以熟悉步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)及各種工作方式。 3，通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)可以運(yùn)用所學(xué)單片機(jī)理論知識(shí)，專業(yè)技能來(lái)對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析，思考，解決，提高對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握和鍛煉邏輯思維能力。1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求：1、任務(wù)介紹：實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)按規(guī)定的速度正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)過(guò)指定的角度，要有點(diǎn)動(dòng)功能。所有命令通過(guò)鍵盤(pán)輸入，步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中要有狀態(tài)和數(shù)據(jù)指示。2、每套設(shè)計(jì)文檔應(yīng)包括： 系統(tǒng)原理說(shuō)明、程序框圖、電路原理圖和程序清單。 1.3步進(jìn)電機(jī)的

4、介紹1.3.1相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)： a、相數(shù)：指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)，本實(shí)驗(yàn)用的是二相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同。 b、步距角：表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào)，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。本實(shí)驗(yàn)程序運(yùn)行前要先測(cè)量步進(jìn)電機(jī)的步距角。（本開(kāi)發(fā)板上已測(cè)步進(jìn)電機(jī)步距角為18度）c、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)，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)。也就是說(shuō)本步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)一周需要20個(gè)脈沖。本實(shí)驗(yàn)用2相4拍運(yùn)行方式雙四拍工作方式： *; 正轉(zhuǎn)：A/B AB AB/ A/B/ * 反轉(zhuǎn)：A/B/ AB/ AB A/B該實(shí)驗(yàn)板上步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖

5、一1.3.2工作原理： 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)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的，可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。在非超載的情況下，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。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)，使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常的

6、簡(jiǎn)單。 1.3.3步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)：步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)可以選用專用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，比如L298、FT5754等，這類驅(qū)動(dòng)模塊接口簡(jiǎn)單，操作方便，它們既可以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，同時(shí)也可以驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。但本實(shí)驗(yàn)使用ULN2003驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。1.4研究的思路 1 了解單片機(jī)本身內(nèi)部應(yīng)有的資源，如：中斷，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，IO的使用。 2 了解步進(jìn)電機(jī)的工作原理和作用。 3 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的原理，分析并分配單片機(jī)內(nèi)部資源，并根據(jù)單片機(jī)的資源，來(lái)實(shí)現(xiàn) 硬件電路的設(shè)計(jì)以及軟件程序的編寫(xiě)。 4 遇到自己所學(xué)知識(shí)不懂或不熟悉的東西，查閱資料探究明白。 5 在設(shè)計(jì)好單片機(jī)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)，要學(xué)會(huì)分析電路中出現(xiàn)的問(wèn)

7、題，并且好好總結(jié)。二 硬件設(shè)計(jì)2.1 51單片機(jī)介紹 AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案 其引腳圖如下所示 。1 主要特性：·與MCS-51 兼容 ·

8、;4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定·128*8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器·5個(gè)中斷源 ·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2 2管腳說(shuō)明：     VCC：供電電壓。     GND：接地。    P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口

9、，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。    P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。     

10、;P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。    P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接

11、收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持

12、RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。 51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖    

13、;   /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。    /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。   4 芯片擦除：  

14、0; 整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。5 MCS-51單片機(jī)是美國(guó)INTE公司于1980年推出的產(chǎn)品，典型產(chǎn)品有 8031（內(nèi)部沒(méi)有程序存儲(chǔ)器，實(shí)際使用方面

15、已經(jīng)被市場(chǎng)淘汰）、8051（芯片采用HMOS，功耗是630mW，是89C51的5倍，實(shí)際使用方面已經(jīng)被市場(chǎng)淘汰）和8751等通用產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在， MCS-51內(nèi)核系列兼容的單片機(jī)仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品（比如目前流行的89S51、已經(jīng)停產(chǎn)的89C51等），各高校及專業(yè)學(xué)校的培訓(xùn)教材仍與MCS-51單片機(jī)作為代表進(jìn)行理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)。 有些文獻(xiàn)甚至也將8051泛指MCS-51系列單片機(jī)，8051是早期的最典型的代表作，由于MCS-51單片機(jī)影響極深遠(yuǎn)，許多公司都推出了兼容系列單片機(jī)，就是說(shuō)MCS-51內(nèi)核實(shí)際上已經(jīng)成為一個(gè)8位單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。 其他的公司的51單片機(jī)產(chǎn)品都是和MCS-51內(nèi)核兼容的產(chǎn)品而以

16、。同樣的一段程序，在各個(gè)單片機(jī)廠家的硬件上運(yùn)行的結(jié)果都是一樣的，如ATMEL的89C51（已經(jīng)停產(chǎn)）、89S51， PHILIPS（菲利浦），和WINBOND（華邦）等，我們常說(shuō)的已經(jīng)停產(chǎn)的89C51指的是ATMEL公司的 AT89C51單片機(jī)，同時(shí)是在原基礎(chǔ)上增強(qiáng)了許多特性，如時(shí)鐘，更優(yōu)秀的是由Flash（程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容至少可以改寫(xiě)1000次）存儲(chǔ)器取帶了原來(lái)的ROM（一次性寫(xiě)入），AT89C51的性能相對(duì)于8051已經(jīng)算是非常優(yōu)越的了。2.2 LCD1602液晶顯示介紹 液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

17、    這里介紹的字符型液晶模塊是一種用5x7點(diǎn)陣圖形來(lái)顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為1行16個(gè)字、2行16個(gè)字、2行20個(gè)字等等，這里以常用的2行16個(gè)字的DM-162液晶模塊來(lái)介紹它的編程方法* a. 1602LCD主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量:16×2個(gè)字符 芯片工作電壓:4.55.5V 工作電流:2.0mA(5.0V) 模塊最佳工作電壓:5.0V字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm b. 1602液晶模塊引腳功能1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳(無(wú)背光)或16腳(帶背光)接口，各引腳接口說(shuō)明如下表所示:

18、 編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫(xiě)選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極1602液晶模塊引腳說(shuō)明： 第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì) “鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)

19、進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。 3. 1602LCD的指令說(shuō)明及時(shí)序1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如下表所示： 序號(hào)指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開(kāi)/關(guān)控制00

20、00001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址10寫(xiě)數(shù)到CGRAM或DDRAM)10要寫(xiě)的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容1602液晶模塊的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。(說(shuō)明：1為高電平、0為低電平) 指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。 指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。 指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上

21、所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無(wú)效。 指令4：顯示開(kāi)關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。 指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。 指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。 指令8：DDRAM地址設(shè)置。 指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址

22、 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 （注意每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)） 指令10：寫(xiě)數(shù)據(jù)。 指令11：讀數(shù)據(jù)。 2.3 ULN2003步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)介紹 ULN是集成達(dá)林頓管IC，內(nèi)部還集成了一個(gè)消線圈反電動(dòng)勢(shì)的二極管，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器。它是雙列16腳封裝,NPN晶體管矩陣,最大驅(qū)動(dòng)電壓=50V,電流=500mA,輸入電壓=5V,適用于TTL COMS,由達(dá)林頓管組成驅(qū)動(dòng)電路。 ULN是集成達(dá)林頓管IC,內(nèi)部還集成了一個(gè)消線圈反電動(dòng)勢(shì)的二極管,它的輸出端允許通過(guò)電流為200mA，飽和壓降VCE 約1V左右，耐壓BVCEO 約

23、為36V。用戶輸出口的外接負(fù)載可根據(jù)以上參數(shù)估算。采用集電極開(kāi)路輸出，輸出電流大，故可直接驅(qū)動(dòng)繼電器或固體繼電器，也可直接驅(qū)動(dòng)低壓燈泡。通常單片機(jī)驅(qū)動(dòng)ULN2003時(shí)，上拉2K的電阻較為合適，同時(shí)，COM引腳應(yīng)該懸空或接電源。ULN2003是一個(gè)非門(mén)電路，包含7個(gè)單元，但獨(dú)每個(gè)單元驅(qū)動(dòng)電流最大可達(dá)350mA.資料的最后有引用電路，9腳可以懸空。 比如1腳輸入，16腳輸出，負(fù)載接在VCC與16腳之間，不用9腳。2.3.1 ULN2003的作用：ULN2003是大電流驅(qū)動(dòng)陣列,多用于單片機(jī)、智能儀表、PLC、數(shù)字量輸出卡等控制電路中?？芍苯域?qū)動(dòng)繼電器等負(fù)載。 輸入5VTTL電平，輸出可達(dá)500mA

24、/50V。ULN2003是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列,由七個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成。 ULN2003的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路 直接相連,可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器。ULN2003 是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn),適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。2.3.2 ULN2003A功能及引腳圖:功能：ULN2003 是高耐壓、大電流、內(nèi)部由七個(gè)硅NPN 達(dá)林頓管組成的驅(qū)動(dòng)芯片。 經(jīng)常在以下電路中使用，作為顯示驅(qū)動(dòng)、繼電器驅(qū)動(dòng)、照明燈驅(qū)動(dòng)、電磁閥驅(qū)動(dòng)、伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)

25、驅(qū)動(dòng)等電路中。ULN2003 的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K 的基極電阻,在5V 的工作電壓下它能與TTL 和CMOS 電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來(lái)處理的數(shù)據(jù)。ULN2003 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá)500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受 50V 的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。ULN2003 的封裝采用DIP16 或SOP16 。ULN2003可以驅(qū)動(dòng)7個(gè)繼電器,具有高電壓輸出特性，并帶有共陰極的續(xù)流二極管使器件可用于開(kāi)關(guān)型感性負(fù)載。每對(duì)達(dá)林頓管的額定集電極電流是500mA，達(dá)林頓對(duì)管還可并聯(lián)使用以達(dá)到更高的輸出電流能力。顯示電路主要包括大型LED數(shù)碼管B

26、SI20-1(共陽(yáng)極，數(shù)字凈高12 cm)和高電壓大電流驅(qū)動(dòng)器ULN2003，大型LED數(shù)碼管的每段是由多個(gè)LED發(fā)光二極管串并聯(lián)而成的，因此導(dǎo)通電流大、導(dǎo)通壓降高。ULN2003是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列電路，他具有7個(gè)獨(dú)立的反相驅(qū)動(dòng)器，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器的輸出灌電流可達(dá)500 mA，導(dǎo)通時(shí)輸出電壓約1 V，截止時(shí)輸出電壓可達(dá)50 V。ULN2003的17腳為信號(hào)輸入腳，依次對(duì)應(yīng)的輸出端為1610腳，8腳為接地端。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電源電壓為+12 V時(shí)，若要求數(shù)碼管每段導(dǎo)通電流為40 mA，則每段的限流電阻為50。則一塊ULN2003恰好驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED數(shù)碼管的7段。大數(shù)碼管采用共陽(yáng)極接法，低電平有效。鎖存器

27、輸出的電平經(jīng)NPN三極管9014反相后，再由ULN2003放大后推動(dòng)大數(shù)碼管顯示 三 相關(guān)圖像3.1 總電路圖 上圖是protues的電路圖 ，由于我們開(kāi)發(fā)板上沒(méi)有74HD09和74HC21與門(mén)，于是我們?cè)趯?shí)際開(kāi)發(fā)板上采用軟件實(shí)現(xiàn)中斷信號(hào)的產(chǎn)生及K1,K2，K3，K4，K5相與后賦值給P1.6輸出口再于外部中斷口INTO的P3.2相連實(shí)現(xiàn)外部中斷。3.2.1 控制框圖 3.2.2流程圖開(kāi)始初始化單片機(jī)是否啟動(dòng)進(jìn)入中斷子程序判斷是否正轉(zhuǎn)？NO步進(jìn)數(shù)賦值 送負(fù)向脈沖yes步進(jìn)數(shù)賦值步進(jìn)數(shù)減一送正向脈沖步進(jìn)數(shù)是否為0?NO步進(jìn)數(shù)減一YES步進(jìn)數(shù)是否為0?NORETYES四 調(diào)試結(jié)果及分析1，打開(kāi)文件

28、，進(jìn)行編譯，確認(rèn)無(wú)誤后，點(diǎn)擊工具欄中的運(yùn)行工具。2，準(zhǔn)備調(diào)試3，調(diào)入文件到硬件中，開(kāi)始調(diào)試硬件電路，點(diǎn)擊運(yùn)行，電路正常連接。4，從鍵盤(pán)輸入，按正轉(zhuǎn)電機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行。5，從鍵盤(pán)輸入，按反轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行。6，從鍵盤(pán)輸入，按點(diǎn)動(dòng)，電機(jī)點(diǎn)一下轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。 7，從鍵盤(pán)輸入，按角度轉(zhuǎn)變，電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)設(shè)定角度。調(diào)試完畢，通過(guò)鍵盤(pán)可以控制電機(jī)的按照預(yù)先設(shè)置的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)向，點(diǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過(guò)一定角度等功能的運(yùn)行。所得的結(jié)果與理論設(shè)計(jì)的運(yùn)行結(jié)果相同。調(diào)試成功。設(shè)計(jì)總結(jié)及心得體會(huì) 剛接觸到設(shè)計(jì)的時(shí)候確實(shí)很難著手，不知道該重什么地方下手。主要是理論的學(xué)習(xí)是空洞的，而且并不是那么熟練。本次設(shè)計(jì)我們采用的是51單片機(jī)對(duì)兩相四線步進(jìn)電機(jī)

29、進(jìn)行控制，通過(guò)改變相序可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向，通過(guò)鍵盤(pán)的按鍵可以控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，點(diǎn)動(dòng)等動(dòng)能。所運(yùn)行的角度，速度通過(guò)LCD1602給以顯示。通過(guò)調(diào)試和運(yùn)行得到了正確的預(yù)期結(jié)果。 剛開(kāi)始就像大海撈針一樣，通過(guò)上網(wǎng)查閱資料，圖書(shū)館借閱文獻(xiàn)查詢。慢慢開(kāi)始對(duì)我們的設(shè)計(jì)有了了解，逐步開(kāi)始了進(jìn)行，確實(shí)發(fā)現(xiàn)了很多問(wèn)題 ，如怎樣設(shè)置中斷，慢慢的感覺(jué)懂了一些，問(wèn)題也一步一步的解決?；瞬簧贂r(shí)間，有的時(shí)候困難來(lái)了，我們確實(shí)想放棄不管了，最后還是堅(jiān)持了下來(lái)。實(shí)在不懂的請(qǐng)教了同學(xué)老師，相互探討下最終解決了一些列問(wèn)題。這過(guò)程讓我們很有成就感，感悟到了學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。當(dāng)然還是有些問(wèn)題需要進(jìn)一步深究，做的也不是很好，但肯定會(huì)堅(jiān)

30、持學(xué)習(xí)下去。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，不但了解了怎樣設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的方法，更是將書(shū)本的知識(shí)運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)中。深刻加深了對(duì)單片機(jī)的理解，以及端口的相應(yīng)功能與接線。 最后次實(shí)驗(yàn)有我們六個(gè)人合作完成的，通過(guò)本次試驗(yàn)，我們收獲了很多，懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。并且鞏固以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。附錄【一】系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序#include<reg51.h>#define LCD1602_DB P0#define MOTO P1sbit K1 = P

31、20;sbit K2 = P21;sbit K3 = P22;sbit K4 = P23;sbit K5 = P24;sbit P1_6 = P16;sbit LCD1602_RS = P26;sbit LCD1602_RW = P25;sbit LCD1602_EN = P27;/1602控制中線 unsigned char code str0 = "Mode1:+zhuan"unsigned char code str1 = "Speed: 60r/min"unsigned char code str2 = "Mode2:+zhuan&qu

32、ot;unsigned char code str3 = "Speed:120r/min"unsigned char code str4 = "Mode3:-zhuan"unsigned char code str5 = "Speed:60r/min"unsigned char code str6 = "Mode4:Turn 90"unsigned char code str7 = ""unsigned char code str8 = "Mode5:dian dong"un

33、signed char code str9 = ""/顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)unsigned char code moto=0x0D,0x07,0x0E,0x0B;unsigned char th,tl,status=1; / th，tl 定時(shí)器T0初始值中間變量，status,正反轉(zhuǎn)標(biāo)識(shí)變量char j=0;unsigned char *p,*t; /lcd顯示數(shù)據(jù)的中間指針變量unsigned char keyValue,keyNum=0;/鍵值變量void InitLcd1602();void LcdShowStr(unsigned char x,unsigned char

34、y,unsigned char *str);void Read_Busy();void Lcd1602_Write_Cmd(unsigned char cmd);void Lcd1602_Write_Data(unsigned char dat);void LcdSetCursor(unsigned char x,unsigned char y); /1602操作函數(shù)聲明void Delay10ms(unsigned int c); /延時(shí)子程序unsigned char Key_Scan(); /鍵盤(pán)掃描void main() unsigned char n;IP=0X01;/INT0中斷優(yōu)

35、先EA=1;ET0=1;EX0=1; /中斷開(kāi)關(guān)IT0=1;/INT0中斷方式，邊緣觸發(fā)方式，這種方式下中斷請(qǐng)求標(biāo)志位IE0可自動(dòng)清零TMOD=0X01; /T0按方式1定時(shí) InitLcd1602(); /LCD初始化while(1)P1_6=K1&K2&K3&K4&K5; /產(chǎn)生外中斷int0的中斷信號(hào)（由于沒(méi)有與門(mén)，中斷信號(hào)由軟件產(chǎn)生if(keyNum=4)for(n=0;n<5;n+) /每步18°，5步90°MOTO=motoj+;if(j>3)j=0;Delay10ms(1); keyNum=0;if(keyNum=5

36、)MOTO=motoj+;j&=0x03; /等價(jià)于：j=4時(shí)，j=0keyNum=0;void t0() interrupt 1TH0=th;TL0=tl;if(status=1) /正傳MOTO=motoj;j+;if(j>3)j=0;if(status=0) /反轉(zhuǎn)MOTO=motoj;j-;if(j<0)j=3;void int_0() interrupt 0Key_Scan(); /掃描鍵盤(pán)keyNum=keyValue;switch(keyNum)case 1: TR0=1; /啟動(dòng)定時(shí)器T0status=1; /正傳th=0x3C;tl=0xB0;p=str0

37、;t=str1;break;case 2:TR0=1;/同上status=1;th=0x9E;tl=0x58;p=str2;t=str3;break;case 3:TR0=1; /.status=0; /反轉(zhuǎn) th=0x3C;tl=0xB0;p=str4;t=str5;K3=1;break;case 4:TR0=0; /關(guān)閉定時(shí)器T0p=str6;t=str7;break;case 5:TR0=0;/.p=str8;t=str9;break;TH0=th;TL0=tl;Lcd1602_Write_Cmd(0x01); /清屏LcdShowStr(0,0,p);LcdShowStr(0,1,t)

38、;unsigned char Key_Scan()/鍵盤(pán)掃描unsigned char i;if (K1=0)Delay10ms(1);/消除抖動(dòng)if (K1=0)/再次檢測(cè)按鍵是否按下keyValue = 1;i = 0;while (i<50) && (K1=0) /檢測(cè)按鍵是否松開(kāi)Delay10ms(1);i+;if (K2=0)Delay10ms(1);/消除抖動(dòng)if (K2=0)/再次檢測(cè)按鍵是否按下keyValue = 2;i = 0;while (i<50) && (K2=0) /檢測(cè)按鍵是否松開(kāi)Delay10ms(1);i+;if (

39、K3=0)Delay10ms(1);/消除抖動(dòng)if (K3=0)/再次檢測(cè)按鍵是否按下keyValue = 3;i = 0;while (i<50) && (K3=0) /檢測(cè)按鍵是否松開(kāi)Delay10ms(1);i+;if (K4=0)Delay10ms(1);/消除抖動(dòng)if (K4=0)/再次檢測(cè)按鍵是否按下keyValue=4;i = 0;while (i<50) && (K4=0) /檢測(cè)按鍵是否松開(kāi)Delay10ms(1);i+;if (K5=0)Delay10ms(1);/消除抖動(dòng)if (K5=0)/再次檢測(cè)按鍵是否按下keyValue = 5;i