单片机基于80C51单片机的步进电机控制系统..doc

中国地质大学长城学院 本 科 课 程 设 计 题 目: 基于80C51单片机的步进电机控制系统 系 别 信息工程系 学生姓名 专 业 电气工程及其自动化 学 号 指导教师 职 称 讲师 2014 年6 月 11 日 摘 要 /反向旋转，P1.0～P1.3分别控制步进电机；P1.5～P1.7分别控制步进电机的停止、正转、反转。 关键词： 目 录 摘要 0 1 设计目的 1 2设计内容与要求 1 3 总体设计方案 1 3.1整体方案 1 3.2具体方案实现 1 4系统硬件设计 2 4.1复位电路 2 4.2晶振电路 2 4.3按键电路 3 4.4指示灯电路 3 4.5驱动电路 4 4.6步进电机 4 5程序软件设计 5 5.1程序流程图 5 5.2源程序 6 6系统调试与仿真 7 7总结 8 1设计目的 1．掌握单片机控制步进电机的硬件接口电路。 2．掌握步进电机驱动程序的设计和调试方法。 3．熟悉步进电动机的工作特性。 2设计内容与要求 1．查阅资料，了解步进电机的工作原理。 2．通过单片机给定参数控制电机转动。 3．通过按钮控制正转、反转和停止。 3总体设计方案 3.1整体方案 本系统主要是由AT89C51，步进电机控制器ULN2004，步进电机，通过单片机编程，实现步进电机控制的脉冲分配，使电机实现正转，反转以及停止等功能 3.2具体实现方案 根据系统要求画出单片机控制步进电机的控制框图，见下图。系统包括单片机、按键、驱动电路和步进电机。 开始通电后，步进电机停止转动，单片机分别接有按钮开关正，反，停用来控制步进电机的正转、反转和停止。当按下正后，电机正转；当按下反后，电机反转，当按下停，电机停转。 4 系统硬件设计 本系统主要由单片机主控模块、复位电路模块、晶振电路模块、独立键盘电路模块、指示灯电路模块、、模块等组成，下面将对各模块作简要介绍。 为确保微机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。AT89C52 的复位端是一个施密特触发输入，高电平有效[3]。RST端如果由低电平上升到高电平并持续2个机器周期，系统将实现一次复位操作。此复位电路中，上电或按一下复位开关都能在RST端出现一段时间的高电平，使系统复位。如图示。 1 4.2晶振电路 每个单片机系统里都有晶振，全称是叫晶体振荡器，在单片机系统里晶振的作用非常大，他结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步[6]。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。 本次设计的晶振其输入端为芯片引脚XTAL1，其输出端为芯片引脚XTAL2。通过这两个引脚在芯片外并接12MHz晶振和两只3F的电容，这样就构成一个稳定的自激振荡器。如图示。 2 4.3按键电路 本设计的键盘电路由独立按键组成，如图示。 3 功能如下： ：键。按下时 反：键。按下时 停：停止键。运行状态按下此键即停止。 指示灯电路包括分别串联一个电阻，提供稳定的电压与电流 图表 4 4.5驱动电路模块 驱动电路模块包括四个非门和unl2003，通过脉冲让步进电机转动。 图表 5 4.6步进电机 有三线式、五线式、六线式三种，但其控制方式均相同，必须以脉冲电流来驱动。若每旋转一圈以20 个励磁信号来计算，则每个励磁信号前进18 度，其旋转角度与脉冲数成正比，正、反转可由脉冲顺序来控制。 励磁方式可分为全部励磁及半步励磁，其中全步励磁又有1 相励磁及2相励磁之分，而半步励磁又称1-2 相励磁。图为步进电动机的控制等效电路，适应控制A、B、/A、/B 的励磁信号，即可控制步进电动机的转动。每输出一个脉冲信号，步进电动机只走一步。因此，依序不断送出脉冲信号，即可步进电动机连续转动。励磁顺序： A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A。 图表 6 5 程序软件设计 5.1程序流程图 本设计中采用了主程序调用各个子程序的方法。包括对系统初始化和对硬件设备进行初始化，并使硬件处于准备开始的状态。