两相步进电机转速-课程设计概要.doc

单片机设计实验 题目：两相步进电机转速控制 班级：10自动化2班 设计者：姚树杰、卢晓玲、姜鹏、孙慧、 何瑶、姜龙、杨揆 指导教师：文远熔 摘 要 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新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元件。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，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时通过控制脉冲。本系统采用单片机AT89C51为中心器件来，系统实用性强。步角 1设计内容 3 1.1 设计目的 3 1.2 设计任务 4 2 步进电机工作原理 4 2.1两相步进电机结构 4 2.2两相步进电机的原理 5 2.3 两相步进电机的供电方式 5 3 硬件电路设计 5 3.1 系统总体设计框图 5 3.2 单片机系统 6 3.3 时钟信号控制电路 7 3.4 电源电路 7 3.5 驱动电路 8 3.6 显示电路 9 3.7键盘电路 10 4 软件系统设计 10 4.1 主程序流程图 10 4.2 键盘处理 11 4.3 LCD显示 11 5开发系统简介 12 5.1 keilc_51编译器的简介 12 5.2 Protues仿真平台简介 12 6 仿真结果及分析 13 7 课程设计总结 14 附录 程序表 16 1设计内容 1.1 设计目的 《单片机应用基础》课程设计是学好本门课程设计的又一重要环节，课程设计的目的就是配合笨课程设计的教学和平时的实验，以达到巩固消化课程的内容，进一步加强综合应用能力及单片机应用系统开发和设计能力的训练，是以培养学生综合运用所学知识的过程，培养学生查阅相关资料撰写文档的能力和自学，科研的能力，是知识转化为能力和能力转化为工程素质的重要阶段。 1.2 设计任务 根据给定的任务要求选择合适的单片机和其他电子元件，进行系统硬件电路设计和软件编程，根据系统制作并调试电路板，使之实现任务要求。两相步进电机，步距角为3度，编程实现下列功能： 按键，步进电机按一定速度正转。 按键，步进电机按一定速度反转。 任何时候按一下“STOP”键，步进电机停止转动。 点动：按键，步进电机转过3度步距角；再按，再转过3度步距角…… 用1602显示屏显示转过的角度。 用L298芯片驱动。 2 步进电机工作原理 2.1两相步进电机结构 图2.1 两相步进电机结构图 电动机轴向结构如图2.1所示。转子被分为完全对称的两段，一段转子的磁力线沿转子表面呈放射形进入定子铁心，称为N极转子;另一段转子的磁力线经过定子铁心沿定子表面穿过气隙回归到转子中去，称为S极转子。图中虚线闭和回路为磁力线的行走路线。相应地定子也被分为两段，其上装有A、B两相对称绕组.同时，沿转子轴在两段转子中间安装一块永磁铁，形成转子的N、S极性。从轴向看过去，两段转子齿中心线彼此错开半个转子齿距。 2.2两相步进电机的原理 通常电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。两相四线的步进电机，有两个绕组：A，B。 八拍，半步：(+A)(+B)--(+B)--(-A)(+B)--(-A)--(-A)(-B)--(-B)--(+A)(-B)--(+A)-两相，四拍：(+A)(+B)--(-A)(+B)--(-A)(-B)--(+A)(-B)—3 硬件电路设计 3.1 系统总体设计框图 根据设计要求设计了如图3.1图所示系统总体设计框图，步进电机是较早实用的典型的机电一体化组件。步进电机本体、步进电机驱动器和控制器构成步进电机系统不可分割的三大部分其设计框图。 图3.1总体设计框图 3.2 单片机系统 如图3.2电路中采用的是Atmel公司的AT89C51型号的单片机，其内部结构结构 如图3.2所示。 图 3.2 89C51内部结构图 按照图3.2它具有如下一些特点: (1)集成度高。AT89C51为40脚封装，内部有4K字节的ROM，128字节的RAM，四个8位并行口，一个全双工的串行口，二个16位定时器计数器，一个功能很强的中央处理器以及内部晶体振荡电路。 （2）系统结构简单。一片Ar89C51即可构成一个小型的控制系统。该芯片扩充能力强，具有对64K外部程序存储器和64K外