【全方位資料】基于51單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制(閥門(mén)控制)

1、一、課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：設(shè)想的控制系統(tǒng)的是流量傳感器采集到流量信息，通過(guò)變換器，轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，AD轉(zhuǎn)換器將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)化為離散信號(hào)，傳給單片機(jī)。單片機(jī)軟件系統(tǒng)根據(jù)事先的設(shè)定值對(duì)采集的信息進(jìn)行處理，輸出離散的控制信號(hào)。DA轉(zhuǎn)換器將離散的控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬電量。通過(guò)模擬電量來(lái)控制閥門(mén)的動(dòng)作，從而調(diào)節(jié)流量，實(shí)現(xiàn)流量的精確控制。考慮到設(shè)計(jì)的難度，將系統(tǒng)簡(jiǎn)化為：利用按鍵模塊代替數(shù)據(jù)采集器對(duì)AT89C52單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)輸入，輸入設(shè)定值，在控制系統(tǒng)軟件的作用下，發(fā)出相應(yīng)的執(zhí)行命令給執(zhí)行機(jī)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)閥門(mén)動(dòng)作，對(duì)流體流量進(jìn)行控制。并利用顯示電路實(shí)時(shí)顯示步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)向，具有實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)。其

2、中，硬件電路的搭接是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)是本課題的核心。硬件電路部包括AT89C52單片機(jī)+時(shí)鐘電路+復(fù)位電路構(gòu)成的最小系統(tǒng)，外接L297和L298組成的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，用四相八拍步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行部件，。并用8位數(shù)碼管作為顯示模塊。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分，分別對(duì)按鍵設(shè)定值輸入，步進(jìn)電機(jī)控制、數(shù)碼管顯示等程序進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并且設(shè)計(jì)了PID控制程序。二、設(shè)計(jì)流程使用PROTEL設(shè)計(jì)電路圖根據(jù)電路圖編寫(xiě)程序流程圖使用KEIL編寫(xiě)程序調(diào)試PROTEUS仿真生成.HEX文件購(gòu)買(mǎi)元件焊制硬件實(shí)物完成設(shè)計(jì)不成功成功不成功成功確定設(shè)計(jì)方案三、設(shè)計(jì)的相關(guān)介紹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

3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗一點(diǎn)講：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（及步進(jìn)角）。你可以通過(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)您可以通過(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)到速度控制的目的。本次設(shè)計(jì)選用28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)28BYJ-48型四相八拍電機(jī)，電壓為DC5VDC12V。當(dāng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時(shí)，它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)。每一個(gè)脈沖信號(hào)對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度（一個(gè)步距角）。當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距。如下圖所示：2、由

4、L297和L298組成的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路（1） 驅(qū)動(dòng)芯片L297介紹SGS公司的L297單片步進(jìn)電機(jī)控制集成電路適用于雙極性兩相步進(jìn)電機(jī)或四相單極性步進(jìn)電機(jī)的控制，與兩片H橋式驅(qū)動(dòng)芯片L298組合，組成完整的步進(jìn)電機(jī)固定斬波頻率的PWM恒流斬波驅(qū)動(dòng)器。L297產(chǎn)生四相驅(qū)動(dòng)信號(hào)，用以控制雙極性兩相步進(jìn)電機(jī)或四相單極性步進(jìn)電機(jī)，可以采用半步、兩相勵(lì)磁、單相勵(lì)磁三種工作方式控制步進(jìn)電機(jī)，并且控制電機(jī)的片內(nèi)PWM斬波電路允許三種工作方式的切換。圖1 L297引腳圖 圖2 L297的內(nèi)部方框圖L297 各引腳功能說(shuō)明1腳(SYNG)斬波器輸出端。如多個(gè)297同步控制，所有的SYNC端都要連在一起，共用一

5、套振蕩元件。如果使用外部時(shí)鐘源，則時(shí)鐘信號(hào)接到此引腳上。2腳(GND)接地端。3腳(HOME)集電極開(kāi)路輸出端。當(dāng)L297在初始狀態(tài)(ABCD=0101)時(shí)，此端有指示。當(dāng)此引腳有效時(shí)，晶體管開(kāi)路。4腳(A)A相驅(qū)動(dòng)信號(hào)。5腳(INH1)控制A相和B相的驅(qū)動(dòng)極。當(dāng)此引腳為低電平時(shí)，A相、B相驅(qū)動(dòng)控制被禁止；當(dāng)線圈級(jí)斷電時(shí)，雙極性橋用這個(gè)信號(hào)使負(fù)載電源快速衰減。若CONTROL端輸入是低電平時(shí)，用斬波器調(diào)節(jié)負(fù)載電流。6腳(B)B相驅(qū)動(dòng)信號(hào)。7腳(C)C相驅(qū)動(dòng)信號(hào)。8腳(INH2)控制C相和D相的驅(qū)動(dòng)級(jí)。作用同INH1相同。9腳(D)D相驅(qū)動(dòng)信號(hào)。10腳(ENABLE)L297的使能輸入端。當(dāng)它為

6、低電平時(shí)，INH1，INH2，A，B，C，D都為低電平。當(dāng)系統(tǒng)被復(fù)位時(shí)用來(lái)阻止電機(jī)驅(qū)動(dòng)。11腳(CONTROL)斬波器功能控制端。低電平時(shí)使INH1和INH2起作用，高電平時(shí)使A，B，C，D起作用。12腳(Vcc)+5V電源輸入端。13腳(SENS2)C相、D相繞組電流檢測(cè)電壓反饋輸入端。14腳(SENS1)A相、B相繞組電流檢測(cè)電壓反饋輸入端。15腳(Vref )斬波器基準(zhǔn)電壓輸入端。加到此引腳的電壓決定繞組電流的峰值。16腳(OSC)斬波器頻率輸入端。17腳(CW/CCW)方向控制端。步進(jìn)電機(jī)實(shí)際旋轉(zhuǎn)方向由繞組的連接方法決定。當(dāng)改變此引腳的電平狀態(tài)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)。18腳(CLOCK)

7、步進(jìn)時(shí)鐘輸入端。該引腳輸入負(fù)脈沖時(shí)步進(jìn)電機(jī)向前步進(jìn)一個(gè)增量，該步進(jìn)是在信號(hào)的上升沿產(chǎn)生。19腳(HALF/FULL)半步、全步方式選擇端。此引腳輸入高電平時(shí)為半步方式(四相八拍)，低電平時(shí)為全步方式。如選擇全步方式時(shí)變換器在奇數(shù)狀態(tài)，會(huì)得到單相工作方式(單四拍)。20腳(RESET)復(fù)位輸入端。此引腳輸入負(fù)脈沖時(shí)，變換器恢復(fù)初始狀態(tài)(ABCD=0101)。中。變換器是一個(gè)重要組成部分。變換器由一個(gè)三倍計(jì)算器加某些組合邏輯電路組成，產(chǎn)生一個(gè)基本的八格雷碼(順序如圖3所示)。由變換器產(chǎn)生4個(gè)輸出信號(hào)送給后面的輸出邏輯部分，輸出邏輯提供禁止和斬波器功能所需的相序。為了獲得電動(dòng)機(jī)良好的速度和轉(zhuǎn)矩特性，

8、相序信號(hào)是通過(guò)2個(gè)PWM 斬波器控制電動(dòng)波器包含有一個(gè)比較器、一個(gè)觸發(fā)器和一個(gè)外部檢測(cè)電阻，如圖4所示，晶片內(nèi)部的通用振蕩器提供斬波頻率脈沖。每個(gè)斬波器的觸發(fā)器由振蕩器的脈沖調(diào)節(jié)，當(dāng)負(fù)載電流提高時(shí)檢測(cè)電阻上的電壓相對(duì)提高，當(dāng)電壓達(dá)到Uref時(shí)(Uref是根據(jù)峰值負(fù)載電流而定的)，將觸發(fā)器重置，切斷輸出，直至第二個(gè)振蕩脈沖到來(lái)、此線路的輸出(即觸發(fā)器Q輸出)是一恒定速率的PWM信號(hào)，L297的CONTROL端的輸入決定斬波器對(duì)相位線A，B，C，D或抑制線INH1和INH2起作用。CONTROL為高電平時(shí)，對(duì)A，B，C，D有抑制作用；為低電平時(shí)，則對(duì)抑制線INH1和INH2有抑制作用，從而可對(duì)電動(dòng)

9、機(jī)和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。 圖3 四相八拍模式波形圖圖4 單四拍模式波形 圖5 雙四拍模式波形圖（2） 驅(qū)動(dòng)芯片L298簡(jiǎn)介：L298N 為雙全橋步進(jìn)電機(jī)專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片，內(nèi)部包含4信道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，是一種二相和四相步進(jìn)電機(jī)的專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)器，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)2 個(gè)二相或1個(gè)四相步進(jìn)電機(jī)，內(nèi)含二個(gè)H-Bridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯準(zhǔn)位信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的步進(jìn)電機(jī)，且可以直接透過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；此芯片可直接由單片機(jī)的IO 端口來(lái)提供模擬時(shí)序信號(hào)，但在本驅(qū)動(dòng)電路中用L297 來(lái)提供時(shí)序信號(hào)，節(jié)省了單片機(jī)IO 端口的使用。 散熱片與各管腳相連 圖1 L298N引腳圖L298N

10、引腳功能表引腳符號(hào)功能115SENSING ASENSING B此兩端與地連接電流檢測(cè)電阻，并向驅(qū)動(dòng)芯片反饋檢測(cè)到的信號(hào)23OUT 1OUT 2此兩腳是全橋式驅(qū)動(dòng)器A的兩個(gè)輸出端，用來(lái)連接負(fù)載4Vs電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源輸入端57IN 1IN2輸入標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯電平信號(hào)，用來(lái)控制全橋式驅(qū)動(dòng)器A的開(kāi)關(guān)611ENABLE AENABLE B使能控制端.輸入標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)；低電平時(shí)全橋式驅(qū)動(dòng)器禁止工作。8GND接地端，芯片本身的散熱片與8腳相通9Vss邏輯控制部分的電源輸人端口1012IN 3IN 4輸入標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯電平信號(hào)，用來(lái)控制全橋式驅(qū)動(dòng)器B的開(kāi)關(guān)1314OUT 3OUT 4此兩腳是全橋式

11、驅(qū)動(dòng)器B的兩個(gè)輸出端，用來(lái)連接負(fù)載3、PID控制算法介紹將偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，用這一控制量對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，這樣的控制器稱PID控制器。PID控制器是控制系統(tǒng)中技術(shù)比較成熟，而且應(yīng)用最廣泛的一種控制器。PID控制器最先出現(xiàn)在模擬控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的模擬PID控制器是通過(guò)硬件（電子元件、氣動(dòng)和液壓元件）來(lái)實(shí)現(xiàn)它的功能。隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，把它移植到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中來(lái),將原來(lái)的硬件實(shí)現(xiàn)的功能用軟件來(lái)代替，因此稱作數(shù)字PID控制器，所形成的一整套算法則稱為數(shù)字PID算法。數(shù)字PID控制器與模擬PID控制器相比，具有非常強(qiáng)的靈活性，可以根據(jù)試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)在線調(diào)整參

12、數(shù)，因此可以得到很好的控制性能。PID控制中的積分作用可以減少穩(wěn)態(tài)誤差, 但另一方面也容易導(dǎo)致積分飽和, 使系統(tǒng)的超調(diào)量增大。微分作用可提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度, 但其對(duì)高頻干擾特別敏感, 甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)。所以, 正確計(jì)算控制器的參數(shù), 有效合理地實(shí)現(xiàn) PID控制器的設(shè)計(jì),對(duì)于PID 控制器在過(guò)程控制中的廣泛應(yīng)用具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。在PID控制系統(tǒng)中, PID控制器分別對(duì)誤差信號(hào)e（t）進(jìn)行比例、積分與微分運(yùn)算, 其結(jié)果的加權(quán)和構(gòu)成系統(tǒng)的控制信號(hào)u（t），送給對(duì)象模型加以控制。 PID控制器的數(shù)學(xué)描述為其傳遞函數(shù)可表示為: 從根本上講, 設(shè)計(jì)PID控制器也就是確定其比例系數(shù)Kp、積分系數(shù)T

13、 i 和微分系數(shù)T d , 這三個(gè)系數(shù)取值的不同, 決定了比例、積分和微分作用的強(qiáng)弱。4、AT89C52芯片介紹AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。 AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2

14、個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫(xiě)口線，其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。 · 兼容MCS51指令系統(tǒng) · 8k可反復(fù)擦寫(xiě)(>1000次）Flash ROM · 32個(gè)雙向I/O口 · 256x8bit內(nèi)部RAM · 3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷 · 時(shí)鐘頻率0-24MHz · 2個(gè)串行中斷 · 可編程UART串行通道 · 2個(gè)外部中斷源 · 共6個(gè)中斷源 · 2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線 · 3級(jí)加密位 

15、3; 低功耗空閑和掉電模式 · 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 AT89C52引腳圖AT89C52主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0P3 為可編程通用I/O 腳。P0 口P0 口是一組8 位漏極開(kāi)路型雙向I/O 口， 也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8 個(gè)TTL邏輯門(mén)電路，對(duì)端口P0 寫(xiě)“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存

16、儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash 編程時(shí)，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。P1 口P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。P2 口P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)端

17、口P2 寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR 指令）時(shí)，P2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX RI 指令）時(shí)，P2 口輸出P2 鎖存器的內(nèi)容。Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。P3 口P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)P3 口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部

18、上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3 口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能P3 口還接收一些用于Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位ALE/PROG當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8 位字節(jié)。一般情況下，ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE 脈沖。對(duì)Flash 存儲(chǔ)器編程

19、期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。該位置位后，只有一條MOVX 和MOVC指令才能將ALE 激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE 禁止位無(wú)效。PSEN程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)。EA/VPP外部訪問(wèn)允許。欲使CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH），EA 端

20、必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V 的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V 編程電壓Vpp。XTAL1振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2振蕩器反相放大器的輸出端。5、芯片74HC573簡(jiǎn)要介紹74HC573為八進(jìn)制 3態(tài)非反轉(zhuǎn)透明鎖存器。當(dāng)鎖存使能端為高時(shí)，這些器件的鎖存對(duì)于數(shù)據(jù)是透明的（也就是說(shuō)輸出同步）。當(dāng)鎖存使能變低時(shí)，符合建立時(shí)間和保持時(shí)間的數(shù)據(jù)會(huì)被鎖存。 圖 74HC573管腳圖四、

21、數(shù)碼管顯示電路兩片74HC573與數(shù)碼管的連接圖 四位共陽(yáng)極數(shù)碼管管腳五、總結(jié)及體會(huì) 步進(jìn)機(jī)在工業(yè)控制中是常用的嵌入式運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備之一，本系統(tǒng)采用單片機(jī)搭配驅(qū)動(dòng)芯片L297、L298實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制。電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向、轉(zhuǎn)數(shù)可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入, 運(yùn)用程序?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理, 由單片機(jī)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)給步進(jìn)電機(jī), 增加了控制的靈活性。運(yùn)用中斷方式, 使系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)可隨時(shí)改變步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)作方式。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證, 達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。完成這個(gè)閥門(mén)控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，期間會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題。在設(shè)計(jì)電路圖和程序設(shè)計(jì)，及焊接電路過(guò)程都要求對(duì)芯片有一定的熟練程度。通過(guò)查閱材料，詢問(wèn)他人等等都是很好的解決方法。通

22、過(guò)這次單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制電機(jī)設(shè)計(jì)中，學(xué)習(xí)到了如何用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，也見(jiàn)證了一堆器件從零到整的制作過(guò)程。我們于網(wǎng)上大量搜索與下載資料，從設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)思路，從基礎(chǔ)的硬件設(shè)計(jì)到軟件編程，從一個(gè)個(gè)單獨(dú)模塊制作到整個(gè)完整作品，此次設(shè)計(jì)還有很多可以完善的地方，比如在89C52單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路之間，應(yīng)該接上光電耦合電路進(jìn)行隔離，消減電磁干擾，保證單片機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定正確運(yùn)行。如果要設(shè)計(jì)更完善功能更強(qiáng)大的系統(tǒng)的話，我仍需要各方面的學(xué)習(xí)與探討，不過(guò)可以肯定的是我們通過(guò)這次單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，可以為以后設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。附1：電路設(shè)計(jì)圖附2：實(shí)物圖附3：軟件設(shè)計(jì)#i

23、nclude <reg51.h>#define DataPort P2 /定義數(shù)據(jù)端口 程序中遇到DataPort 則用P2 替換sbit LATCH1=P30;/定義鎖存使能端口 段鎖存sbit LATCH2=P31;/ 位鎖存/*sbit queren=P32;sbit setzy=P33;sbit setsx=P34;unsigned char code s1011=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff;unsigned char code P286=0x1,0x2,0x4,0x10,0x20,0x40;

24、unsigned char w66;unsigned char key23;unsigned char i,f,j,s,key1,a,key4;unsigned char t,ok;/*sbit CW=P10;sbit CLK=P11;sbit ENABLE=P12;unsigned char n1,m,f48;int n;/*int ek0,ek1,ek2,puk,uk,n,rk,rk1,yk,yk1;/*/顯示初始化void initxianshisetflux()TMOD=0x11; /設(shè)定時(shí)器w60=0;w61=0;w62=1;w63=0;w64=1;w65=0;j=0;f=0;s=0

25、;key1=0;t=0;a=0;EA=1;ET0=1;TH0=0xF6;TL0=0xF8;TR0=1;ok=1;/*/PID初始化void initpid()yk=10; rk=100;uk=4;ek0=0;ek1=0;ek2=0;/*/執(zhí)行步進(jìn)電機(jī)void initzxbj()CW=1;CLK=1; ET1=1;TH1=0xFB;TL1=0x7C;/*/顯示void delayus(unsigned int i)unsigned int j;while(i-)for(j=0;j<39;j+);void xianshi()if(s>=3)s=0;if(f>=6)f=0;if(

26、j>=6)j=0;DataPort=0xff; /清空數(shù)據(jù)，防止有交替重影 LATCH1=1; /段鎖存 LATCH1=0;DataPort=P28f+;LATCH2=1; /位鎖存 LATCH2=0;DataPort=s10w6j+;LATCH1=1; /段鎖存 LATCH1=0;s+;delayus(6);/*/設(shè)置流量void zhuoyou()setzy=1;if(setzy=0)key4=t;w6key4=key2key4;t+;if(t>2)t=0;while(setzy!=1)setzy=1;xianshi();void shangxia()setsx=1;if(se

27、tsx=0)(key2t)+;if(t=2)if(key21>=5)if(key2t>1)key2t=0;elseif(key2t>2)key2t=0;if(key22=2)if(t=1)if(key20>=5)if(key2t>4)key2t=0;elseif(key2t>5)key2t=0;if(t=0)if(key21=5)if(key2t>5)key2t=0;elseif(key2t>9)key2t=0;elseif(key2t>9)key2t=0;while(setsx!=1)setsx=1;xianshi();void shao

28、miaoqueren()unsigned char i;key1=key1;if(key1) for(i=0;i<3;i+) key2i=w6i; else for(i=0;i<3;i+) w6i=key2i; t=0;while(queren=0)queren=1;xianshi();void ifqueren()P3=0xff;if(queren=0)shaomiaoqueren();void setflux()doxianshi();P3=0xff;ifqueren();P3=0xff;if(key1)shangxia();P3=0xff;zhuoyou();P3=0xff;

29、rk=100*w62+10*w61+w60;while(key1);/*/執(zhí)行步進(jìn)電機(jī)void delay(unsigned int t) unsigned int k; while(t-) for(k=0; k<100; k+); void csp0() /設(shè)定時(shí)器delay(1); ET1=1;TH1=0xFB;TL1=0x7C;TR1=1;while(n1>0)xianshi();f48=1;while(n>0)xianshi();TR1=0;void zxbj() if(ek0>5|ek0<-5) ENABLE=1; f48=0; if(n<0) CW=1; n=-n; for(m=0;m<5;m+); else CW=0; for(m=0;m<5;m+); delay(1); csp0(); ENABLE=0; ok=