中南大学微控制器课程设计步进电动机位置测量与控制设计教程分析.doc

中南大学 《微控制器应用系统设计》 课程设计报告 设计题目 步进电机位置测量与控制 指导老师 吴同茂老师 设计者 专业班级 设计日期 2014.04-2014.05 目 录 第一章 微控制器应用系统综合设计的目的及意义 1 1.1 设计目的 1 1.2 课程在教学计划中的地位和作用 1 第二章 步进电动机位置测量与控制设计任务 1 2.1设计内容及要求 1 2.1.1 必做实验部分 1 2.1.2 选做设计部分 2 2.2 课程设计的要求 2 第三章 总体设计方案 2 3.1 设计思想 2 3.2 总体设计流程图 3 第四章 硬件设计 4 4.1硬件设计概要 4 4.2 所用到的芯片及功能说明 4 4.2.1 芯片列表 4 4.2.2 89C51的功能简介 5 4.2.3 ADC0809的功能简介 7 4.2.4 LCD12864F的功能简介 8 4.2.5 74LS373的功能简介 9 4.2.6 6264的功能简介 10 4.2.7 74LS01 02 04的功能简介 11 4.2.8 8279的功能简介 11 4.2.9 DVCC-DJ4电机平台功能简介 13 4.3 硬件电路设计系统原理图及其说明 15 4.3.1 系统结构框图 15 4.3.2 系统硬件系统原理图 15 4.3.3 系统硬件使用说明 21 第五章 软件设计 5.1 流程图及其说明 22 5.1.1 AD采样子程序流程图 22 5.1.2 键盘扫描与报警子程序流程图 23 5.1.3 步进电机控制流程图 24 5.1.4 LCD显示子程序流程图 24 第六章 系统调试及使用说明 25 第七章 总结与体会 27 参考文献 28 附件一 步进电动机位置测量与控制设计使用说明 29 附件二 步进电动机位置测量与控制设计程序清单 31 第一章 微控制器应用系统综合设计的目的及意义 1.1 设计目的 本课程的主要任务是运用所学微控制器技术、微机原理等方面的知识，设计出一台以80C32MCU为核心的单片机数据采集、通讯或测控系统，完成信息的采集、处理、输出及人机接口电路等部分的软、硬件设计。 1.2 课程在教学计划中的地位和作用 《微控制器应用系统综合设计》是为测控专业《微控制器技术》课程而开设的课程设计教学环节，其目的在于培养学生综合运用理论知识来分析和解决实际问题的能力，是通过设计以微控制器为核心的单片机检测系统，加深学生对微控制器技术的了解，进一步掌握其程序设计与硬件接口技术。 第二章 步进电动机位置测量与控制设计任务 2.1 设计内容及要求 本课程设计的重点是培养学生利用微控制器的硬、软件开发技术进行微控制器系统的设计与开发能力。具体设计内容包括两个部分。 2.1.1 必做实验部分 1．步进电机控制 2．直流电机控制 3．扩展键盘显示接口实验 4．LED 16X16 点阵显示实验 5．LCD液晶显示接口实验 6．双积分式A/D芯片M C 14433的扩展接口实验 7．电机控制机电一体化实验平台实验 8．温度、压力测量与控制实验平台实验 2.1.2 选做设计部分 步进电动机位置测量与控制设计，设计内容：掌握将步进电动机角位移变成直线位移和测量位置的方法。利用电机控制机电一体实验仪上的硬件电路，将步进电动机的角位移变成直线位移。并采用A/D0809转换器构成一个测量位置的系统。编制程序定位和测量机电平台上指针指示的位置。 设计要求：设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图 2.2 课程设计的要求 本课程设计涉及《微控制器技术》课程的基本概念和理论，主要要求学生掌握微控制器的指令系统、中断技术、总线扩展、模拟与数字I/O接口技术与通讯技术等，重点是培养学生掌握微控制器在自动化测控应用系统中的设计与开发方法。 课程设计的基本要求如下： 1．掌握单片微控制器硬件结构和工作原理、中断与定时系统、嵌入式应用、现场总线等基本概念和原理； 2．熟悉8/16位单片微控制器的主要功能单元和指令系统； 3．熟悉测控网络中嵌入式微控制器的应用和现场总线应用技术。 4．利用微控制器的接口技术进行简单的测控及自动化应用系统设计； 5．每人提交系统设计报告一份，现场演示验收设计系统。 第三章 总体设计方案 3.1 设计思想 本次设计的目的就是将步进电机的角位移转换为线位移，通过机电平台可以轻松完成该转换。通过机电平台的IN0端反馈电压信号经过ADC0809转换成数字信号，但该数字信号不是所需要的十进制数字，而是