单片机步进电机的控制要点.docVIP

燕山大学 课程设计说明书 课程名称 单片机原理及应用 题 目 步进电机控制 学院（系） 电气工程学院 年级 12级 学 号 学生姓名 指导教师 教师职称 燕山大学课程设计（论文）任务书 院（系）：电气工程学院 基层教学单位：仪器科学与工程系 学 号 学生姓名 专业（班级） 设计题目 步进电机控制 设 计 完成基于单片机的步进电机控制系统，能够有效地对步进电机转速、方向的控制。 设 计 要 求 通过I/O口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号，信号经过驱动芯片驱动步进电机；同时，用键盘来对电机的状态进行控制。 量 设计的内容满足课程设计的教学目的与要求，设计题目的难度和工作量适合学生的知识和能力状况，工作量饱满。 工 作 计 划 查阅资料进行设计准备、设计硬件电路、编制程序编制程序、验证设计、撰写任务书 参 考 资 单片微型计算机接口技术及其应用 张淑清 国防工业出版社 张淑清 国防工业出版社单片机应用技术汇编 指导教师签字 基层教学单位主任签字 说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 年 月 日 目录 绪论 1 第1章 基本原理 2 1.1 总体原理 2 1.2 重点部分原理介绍 2 1.2.1 51单片机的定时器/计数器 2 1.2.2 数码管模块 3 第2章 系统的主要硬件电路的设计及介绍 4 2.1 数码管模块 4 2.2步进电机和驱动模块 5 2.3 按键模块 5 2.3 整体电路 6 第3章 系统的软件设计 7 第4章 个人体会 12 参考文献 13  绪论 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，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。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。 第1章 基本原理 1.1 总体原理 51单片机具有CPU、RAM、I/O端口、定时器/计数器以及串行通讯等部件。利用其中的定时器、CPU、I/O端口等配置键盘以及显示器，驱动电路可以组成步进电机的驱动和控制电路。 在本次设计中，利用定时器中断控制P1口输出电平，然后通过ULN2003模块驱动。同时通过P0口输出转速的数值（单位：转/分钟）。P2口的低三位用于位选，进而实现数码管的动态显示。通过三个按键分别实现加速，减速转动方向的反转。 1.2 重点部分原理介绍 1.2.1 51单片机的定时器/计数器 51单片机中的定时器和计数器其实是一个部件，根据应用不同选用定时或者计数功能。计数器记录外界发生的事件，定时器是由单片机内部提供一个非常稳定的计数源进行定时的。定时器计数脉冲的时间间隔与晶振有关，它是由单片机的晶振经过12分频后获得的一个脉冲源。 TMOD（工作方式控制寄存器）用于控制定时器/计数器的工作模式及工作方式，其中，低4位用于决定T0的工作方式，高4位用于决定T1的工作方式。 表1 TMOD寄存器示意图 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GATE C/ M1 M0 GATE C/ M1 M0 TCON（定时器/计数器的控制寄存器）用于设置定时器的启动和停止，显示终端请求标志位以及中断的触发方式。其中TR0/1用于启动定时器；TF1/0，IT1/0属于中断请求标志；IT1/0用于设置触发方式。控制寄存器如表2所示： 表2 TCON寄存器示意图 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 确定定时/计数器初值上，介绍工作方式1，