程控变速小车的设计毕业设计.doc

程控变速小车的设计毕业设计 录 1 1.1 技术概述 1 1.2 本课题的背景和意义 3 1.3 本设计的整体结构 3 1.4 本设计完成的功能 4 第二章 单片机控制步进电机系统简介 5 2.1 单片机系统概述 5 2.2 AT89C51功能概述 5 2.2.1 引脚功能说明: 6 2.2.2 时钟振荡器 8 2.3 步进电机 9 2.3.1 步进电机概述 9 2.3.2 工作原理 9 2.4 基本原理 10 2.4.1 反应式步进电机 10 2.4.2 感应子式步进电机 12 2.5 步进电机的几个显著特点 14 第三章 系统结构与硬件设计 17 3.1 总的结构与设计原则 17 3.2 MCU最小系统电路设计 17 3.2.1 复位电路设计 18 3.2.2 时钟电路设计 19 3.2.3 上拉电阻的作用 20 3.3 步进电机的控制 20 3.3.1 步进电机的励磁方式 20 3.3.2 基于TA8435H芯片的步进电机细分方式 21 3.3.3 实际中的步进电机 24 3.3.4 ULN2003驱动电路设计 25 3.3.4 任务分析 25 3.4 串口无线模块控制电路的设计 26 3.4.1 串口无线模块 26 3.4.2 串行通信 28 3.4.3串口通信传输协议 28 3.5 键盘的电路设计 34 3.4.1 键盘的特性 34 3.4.2 按键的确认 34 3.4.3 键盘的工作方式 34 3.6 电源电路设计 36 3.7 数码管显示电路的设计 36 3.7.1数码管简介[10] 36 3.7.2 74HC573简介 37 3.7.3 数码管显示电路 39 3.8 系统电路及应用 40 第四章 软件设计 43 4.1 程序模块 43 4.2 按键控制 45 4.2.1 中断简介 45 4.2.2 外部中断键控原理 45 4.2.3 延时模块 47 4.2.4 定时器中断原理 49 4.3 串口接收信号控制 52 4.3.1 软件串口协议 52 4.3.2 串口中断控制部分 52 4.4 主程序 56 结论 57 致谢 59 参考文献 61 附录A 程序源码 63 第一章 绪论 1.1 技术概述 在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。无论是在工农业生产还是在日常生活中的家用电器，都大量地使用着各种各样的电动机因此对电动机的控制变得越来越重要了。电动机的控制技术的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术、微机应用技术的必威体育精装版发展成就正是这些技术的进步使电动机控制技术化。 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为步距角，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 步进电机的一些基本参数[1]： 电机固有步距角：表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°（表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°），这个步距角可以称之为电机固有步距角，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。 步进电机的相数：电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72° 。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则相数将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。 保持转矩（HOLDING TORQUE）：步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如，当人们说2N.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。 DETENT TORQUE： 步进电机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩。DETENT TORQUE 在国内没有统一的翻译方式，容易使大家产生误解；由于反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没有