二相步进电机控制系统的设计(单极性控制).doc

学 号： 0121011360219 课 程 设 计 题 目 二相步进电机控制系统的设计 （采用单极性控制） 学 院 自动化学院 专 业 自动化专业 班 级 自动化1002班 姓 名 李志强 指导教师 石云 2013 年 7 月 6 日 课程设计任务书 学生姓名： 李志强 专业班级： 自动化1002班 指导教师： 石云 工作单位： 自动化学院 题 目: 二相 初始条件： 设计一个相步进电机控制系统，要求系统具有如下功能：用K0-K2做为通电方式选择键，K0为拍，K1为双拍，K2为相拍；K3为启动、K4方向控制；用位LED显示工作步数。正转时红灯亮，反转时黄灯亮，不转时绿灯亮； 硬件设计图件设计系统总体流程图、步进电机拍，双拍，相拍各模块流程图、显示模块流程图等编写程序能够完成上述任务设计说明书 2013年6月24日~2013年7月4日 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 目录 摘要 1 1 设计任务及要求的分析 2 2 方案比较及认证 2 2.1 驱动模块选择 2 2.2 单片机选型 3 3 系统实现的原理说明 3 4 硬件设计说明 5 4.1 单片机系统原理分析 5 4.2 二相步进电机工作原理分析 8 4.3 L298驱动电路设计 10 4.4 四位LED数码管显示设计 11 5 软件设计说明 12 5.1总体流程分析与设计 12 5.2 设置电机转动模式流程分析与设计 13 5.3 步进电机四相单四拍，四相双四拍，四相八拍流程分析与设计 14 5.4 显示模块流程分析与设计 15 5.5 步进电机速度控制分析与设计 16 6 调试记录及结果分析 17 6.1 总体硬件仿真设计 17 6.2调试与仿真结果分析 17 小结与心得体会 20 参考文献 21 附录1： 22 附录2： 23 摘要 本控制系统的设计，完成二相步进电机的控制。硬件主要包括单片机系统、按键控制模块、步进电机驱动模块、数码显示模块等功能模块的设计软件，最终实现对步进电机转动方向及转动模式（四拍，八拍）的控制，并且将步进电机的步进数动态显示在LED数码管上。实现对步进电机转动控制。 关键词：二相步进电机 单片机 Proteus 二相步进电机控制系统的设计 1 设计任务及要求的分析 设计的步进电机控制系统要求有以下功能： 1. 二相步进电机 2．用K0-K通电方式选择键，K0为，K1为 3. 用K3作为启动 4. 用K4作为方向控制 7. 用位LED显示工作步数 正转时红灯亮，反转时黄灯亮，不转时绿灯亮AVR系统是基于RISC结构的Flash单片机,其最大的特点是能够在线编程。 比较这三种类型的单片机，首先AVR主要应用于家电视讯设备，侧重于在线编程，与设计需要相差稍远。251系列、96系列存储空间大，寻址能力也更强，适用于较为复杂的系统，但成本也相对较高，本系统较为简单，使用此系列有些大材小用。MCS-51系列单片机以抗干扰能力强、对环境要求不高、灵活性强等别的系统所不具备的优点被广泛使用。即使非电子计算机专业人员，通过学习一些专业基础知识以后也能依靠自己的技术力量，来开发所希望的单片机应用系统。由于本次设计的所要实现的功能并不复杂，鉴于成本考虑，选用便宜而常用的MCS-51系列较为合适。本次设计采用其中低功耗型80C51单片机。 3 系统实现的原理说明 本次课程设计系统以单片机80c51为核心进行设计，单片机与按键、数码管、发光二极管、L298驱动模块相连接，人为操作按键，在程序控制下，单片机将通过驱动模块控制步进电机转动，并使数码管和二极管分别显示步进电机的工作步数和状态。 系统的总体原理框图 图3-1系统总体原理框图 P2口与P0口外接4位LED数码管，显示步进步数，具体接线方式已在前面叙述，通过控制P2口的电平信号，达到片选的目的，进而实现4位数值的显示。P0口作为输出口外接负载。 P3外接驱动电路L298的4个输入端，具体为P3.0接IN1，P3.1接IN2，P3.2接IN3，P3.3接IN4。这样即可通过控制单片机的P2口输出电平来实现二相步进电机的启动，停止，正反转以及单四拍，双四拍，八拍运转。另外P3.4接绿色发光二极管，使其在电机停转时亮；P3.5接红色放光二极管，使其在电机正转时亮；P3.6接黄色发光二极管，使其在电机反转时亮。具体工作过程需通过对单片机编程来实现。 电路图如下所示： 图 3-2 系统电路原理图 4 硬件设计说明 4.1 单片机系统原理分析 80C51是MCS-51系列单片机中CHM