4乘4矩阵键盘输入数码管显示四位数.doc

沈阳航空航天大学 综 合 课 程 设 计 三相步进电机控制器电路的设计 班 级 学 号 2009040201023 学 生 姓 名 XXXXXXXXX 指 导 教 师 常 丽 东 课 程 设 计 任 务 书 一、设计说明 步进电机是工业过程控制及仪表控制中的主控元件之一，作为执行元件其特点为能够快速起启停、精度高且能直接接收数字量，由于这些特点使其在定位场合得到了广泛的应用。 设计一个三相步进电机控制器，使其能够控制步进电机的工作状态，如步进电机正、反转，步进电机的工作方式等。 用键盘设定步进电机的工作频率，工作方式，并用数码管显示设定值，可以通过按键来更换显示内容。用示波器观测三相的输出波形，并用数码管显示电路的工作状态。 二、技术指标 步进电机的工作频率为：10kHz 三、设计要求 1．进行方案论证，提出一个合理的设计方案并进行理论设计； 2．对所设计的方案部分进行调试； 3．在选择器件时，应考虑成本。 4．设计测量调试电路。 四、实验要求 1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。 2．进行实验数据处理和分析。 五、推荐参考资料 1.谢自美. 电子线路设计·实验·测试. [M]武汉：华中理工大学出版社，2000年 2.阎石. 数字电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年 3.童诗白、华成英.模拟电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年 4..付家才. 电子实验与实践. [M]北京：高等教育出版社，2004年 5．沙占友、李学芝著.中外数字万用表电路原理与维修技术. [M]北京：人民邮电出版社，1993年 六、按照要求撰写课程设计报告 成绩评定表 评语、建议或需要说明的问题： 指导教师签字： 日期： 成 绩  一、概述P0接段码，并用8 只欧左右电阻上拉。P的4 位IO口接位选二、方案论证 图1 步进电机三相接线图 如图1所示，U1、V1、W1接电源，分别有三个开关控制，U2、V2、W2分别接地。 如果给处于错齿状态的相通电，则转子在电磁力的作用下，将向磁导率最大（即最小磁阻位置）位置转动，即向趋于对齿的状态转动。 (2) 步进电机的工作方式 三相步进电机可以在三相单拍，三相双拍和三相六拍三种工作过方式下工作。在三相单三拍工作方式运行时，通电顺序为：A-B-C-A;三相双三拍工作方式运行时，通电顺序为：AB-BC-CA-AB;三相六拍工作方式运行时，通电顺序为：A-AB-B-BC-C-CA-A,因此要输出相应的控制字进行控制。 (3)步进电机的转向控制 如果给定工作方式正序换相通电 ,步进电机正转。若步进电机的励磁方式为三相六拍 ,即 A-AB-B-BC-C-CA。如果按反序通电换相 ,即则电机就反转。其他方式情况类似。 (4)步进电机的启停控制 步进电机由于其电气特性,运转时会有步进感 ,即振动感。为了使电机转动平滑 ,减小振动 ,可在步进电机控制脉冲的上升沿和下降沿采用细分的梯形波 ,可以减小步进电机的步进角 ,提高电机运行的平稳性。在步进电机停转时 ,为了防止因惯性而使电机轴产生顺滑 ,则需采用合适的锁定波形 ,产生锁定磁力矩 ,锁定步进电机的转轴 ,使步进电机的转轴不能自由转动。 (5)步进电机的速度控制 脉冲的频率越高，电动机运转的速度越快，否则，速度就越慢。因而通过延时程序控制输出脉冲的频率，就可以实现对步进电机速度的控制。 2 控制系统的设计思路 此次我所设计的是一个三相步进电机控制系统，主要由单片机80C51，3相步进电机，7段数码管，及一些其他相关元件设计而成。可以通过开关来控制系统的启/停工作，当系统运转时，用开关来控制方向，并使相应的指示灯亮起，同样由开关来选择工作模式。运转时，用7段数码管来显示工作状态。最后根据思路所设计出来的硬件图设计相适应的软件。 3 控制系统的整体框图 图2为系统总体设计整体框图，单片机80C51，ULN2003A驱动芯片，三相步进电机，7段LED数码管等一些电路模块组成。 图2 系统的整体框图 4 控制系统的硬件设计 设计一个单片机三相步进电机控制系统要求系统具有如下功能： （1）用4x4键盘输入步进电机的工作频率及工作状态，如单三拍、双三拍、三相六拍。 正转时数码管显示1，反转时数码管显示2，不转时数码管显示0； （3）用数码管显示工作状态。 四、电路设计 1. 图3 单片机最小系统 2.4x4矩阵键盘电路 首先，对P1