单片机控制步进电机.docVIP

武汉理工大学 信息工程课程设计报告书 课 程 名 称 单片机控制步进电机 课程设计总评成绩 学生姓名、学 号 学 生 专 业 班级 指 导 教 师 姓名 课程设计起止日期 课程设计基本要求 课程设计是工科学生十分重要的实践教学环节，通过课程设计，培养学生综合运用先修课程的理论知识和专业技能，解决工程领域某一方面实际问题的能力。课程设计报告是科学论文写作的基础可以培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力报告报告报告报告报告报告报告一、课程设计项目名称 单片机控制步进电机实验 二、项目设计目的及技术要求 了解步进电机工作原理，掌握用单片机的步进电机控制系统的硬件设计方法，熟悉步进电机驱动程序的设计与调试，提高单片机应用系统的设计与调试水平。 1、了解步进电机控制的基本原理。 2、掌握它的转动控制方式。 3、设计并实现给定步进电机的控制。 4、进一步掌握步进电机的控制方法。 5、进一步掌握单片机硬件和软件的综合设计方法。 三、项目设计方案论证(可行性方案、最佳方案、软件程序、硬件电路原理图和PCB图 ) 单片机对于工业控制界来说，意义是革命性的。从世界上第一块单片机最初的简单控制功能到如今能够满足不同场合的需要，仅仅经历了不到30年的时间。如今世界知名的半导体公司大多有其独立的单片机系列产品。比较著名的有ATMEL公司的AVR（简化指令）系列、德州仪器公司的MSP430（超低功耗）系列、美国半导体公司的COP8（内含高性能16位AD）系列、摩托罗拉公司68HC08（低频高速）系列等。全世界范围内从事单片机开发的人员有上百万之多，原因就是单片机最大的特点：性能十分稳定、适应能力强，并且开发价格低廉、门槛低，非常适用于工业控制。单片机编程只需要一台电脑、一个下载器和一块单片机开发板即可。本次设计是对单片机最小系统的设计，通过进一步扩展可做成单片机开发板。 1 单片机最小系统设计 1.1 单片机AT89S52 AT89S52片内集成256字节程序运行空间、8K字节Flash存储空间，支持最大64K外部存储扩展。根据不同的运行速度和功耗的要求，时钟频率可以设置在0-33M之间。片内资源有4组I/O控制端口、3个定时器、8个中断、软件设置低能耗模式、看门狗和断电保护。可以在4V到5.5V宽电压范围内正常工作。不断发展的半导体工艺也让该单片机的功耗不断降低。同时，该单片机支持计算机并口下载，简单的数字芯片就可以制成下载线，仅仅几块钱的价格让该型号单片机畅销10年不衰。根据不同场合的要求，这款单片机提供了多种封装，本次设计根据最小系统有时需要更换单片机的具体情况，使用双列直插DIP-40的封装。 图1 DIP-40封装89S52引脚图 1.2 复位电路及时钟电路 复位电路和时钟电路是维持单片机最小系统运行的基本模块。复位电路通常分为两种：上电复位和手动复位。 图2 上电复位 图3 手动复位 有时系统在运行过程中出现程序跑飞的情况，在程序开发过程中，经常需要手动复位。所以本次设计选用手动复位。 高频率的时钟有利于程序更快的运行，也有可以实现更高的信号采样率，从而实现更多的功能。但是告诉对系统要求较高，而且功耗大，运行环境苛刻。考虑到单片机本身用在控制，并非高速信号采样处理，所以选取合适的频率即可。合适频率的晶振对于选频信号强度准确度都有好处，本次设计选取8.000M无源晶振接入XTAL1和XTAL2引脚。并联2个30pF陶瓷电容帮助起振。 1.3 八段数码管显示 LED数码管显示是利用半导体发光制成条形的发光二极管，封装在一起组成数字或其他符号形状。数码管根据公共端不同，分为共阴极和共阳极两种形式。 图4 共阴极数码管 根据设计需要，选用共阴极数码管。由于一个数码管不能实现多位数显示，同时从节省I/O端口考虑，结合数电知识，利用74LS139并联四个一位8段数码管。由于点亮数码管需要10-100毫安电流，单片机输出口难以提供，所以加9013型NPN三极管在接入数码管前进行扩流。 74LS139是德州仪器公司生产的集成2个2-4译码器芯片。单片机控制译码器，四个公共端接芯片的Y0、Y1、Y2、Y3，实现对四个数码管的选通。这样，单片机一组端口控制数码管阳极，74芯片通过另外端口选通阴极，即可实现不同数码管显示不同数字。由于74LS139是低电平有效，所以也适用于共阴极数