郭颖聪
- 格式:doc
- 大小:312.50 KB
- 文档页数:19
等级湖南工程学院课程设计课程名称单片机原理与应用课题名称步进电机控制系统设计专业电气工程及其自动化班级1101班学号2011010101007姓名郭颖聪指导教师李晓秀汪超等2014年06月17日湖南工程学院课程设计任务书课程名称单片机原理与应用课题步进电机控制系统设计专业班级电气1101 班学生姓名郭颖聪学号2011010101007指导老师李晓秀审批李晓秀任务书下达日期2014 年06月13日任务完成日期2014年06月20日设计内容与设计要求设计内容:以单片机为核心设计一个步进电机控制系统,要求能够通过键盘设置步进电机的转向和转速,并在4位LED显示器上显示步进电机转速或工作状态。
设计要求:1)确定系统设计方案;2)进行系统的硬件设计;3)完成应用程序设计;4)硬件电路及应用程序的调试。
主要设计条件本课题以单片机为核心,设计并制作出步进电机控制系统,设计要求:1. 按下不同的键,分别使步进电机实现顺时针和逆时针旋转;2. 步进电机可实现正、反转,加速、减速等工作状态;3. 通过LED数码管显示步进电机运行速度或工作状态;说明书格式1.课程设计任务书2.目录3.总体方案确定4.各单元硬件电路设计说明及计算方法5.软件设计与说明(包括流程图)6.调试结果与必要的调试说明7.使用说明8、总结9、参考文献附录附录A 系统原理图附录B 程序清单目录第一章目的与要求 (4)第二章步进电机简介 (5)第三章总体设计方案 (6)3.1 设计思路3.2 总结构框图第四章软件设计 (7)4.1 主程序4.2 步进电机正反转控制程序第五章硬件 (9)5.1 单片机的选取5.2 LED数码管的选取5.3 其他零件根据实际情况选取第六章仿真 (12)第七章心得体会 (13)第八章参考文献 (14)第九章附件 (15)第一章目的与要求综合运用所学的《单片机原理与应用》理论知识,通过实践加强对所学知识的理解,具备设计单片机应用系统的能力,以单片机为核心设计一个步进电机控制系统,要求能够通过键盘设置步进电机的转向和转速,并在LED显示器上显示步进电机转速或工作状态。
本课题以单片机为核心,设计并制作出步进电机控制系统,设计要求:1、按下不同的键,分别使步进电机实现顺时针和逆时针旋转;2、电机运转状态可以是正反转,加速减速,五种不同速度的各种组合;3、通过LED数码管显示电机运行状态。
第二章步进电机简介2.1 步进电机原理步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件。
步进电机的输入量是脉冲序列,输出量则为相应的增量位移或步进运动。
正常运动情况下,它每转一周具有固定的步数;做连续步进运动时,其旋转转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系,不受电压波动和负载变化的影响。
由于步进电机能直接接受数字量的控制,所以特别适宜采用微机进行控制。
如下图所示,驱动方式为二相激磁方式各线圈通通电顺序如下表:表 1顺序相 A B A’B’0 1 1 0 01 0 1 1 02 0 0 1 13 1 0 0 1第三章总体设计方案3.1 设计思路步进电机是通过脉冲信号来控制的,通过对脉冲信号宽度进行调节,将电脉冲转换为角速度或线速度。
所以怎样产生这个信号和产生怎样的信号是控制的关键。
在本设计中选用AT89C52为电机控制芯片。
选取P1口为电机控制信号输出口;因采用动态数码显示,故选取P2低4位口作为LED数码显示器的位选信号输出端口,选取P0口8位作为LED 数码显示器段选信号输出端口;因为电机只有停止、正转、反转、加速、减速四种不同工作状态,故选取P3口低四位作为按键信号输入端口。
3.2总框图图 3-2 总框图P0.0-P0.7 XA TLAT89C5P2.0-P2.4RETP1 P3.0-P3.4LED 数码显示电路按键电路电机及驱动电路复位电路第四章软件设计4.1 主程序本设计开始进入程序就对电机转速,电机正反转,定时器T0、T1和显示转速进行初始化,还要设置显示缓冲区和入栈的栈顶SP。
主程序只负责点亮LED和键盘的扫描,所以主程序的功能就是调用显示和键盘扫描子程序。
流程图如下:4.1 主程序流程图4.2 步进电机正反转控制程序本设计步进电机的转向由输入电机信号脉冲的相序控制,要改变步进电机的转向只需改变输入电机信号脉冲的相序,即在电机正反转控制缓冲区装入不同的值。
两相四拍步进电机相序表如表1所示,正转时候装入的初值为03H-06H-09H-0CH,反转时候装入初值为0CH-09H-06H-03H.电机的时序表见表1,转向控制流程图如下:4.2正反转控制流程图第五章 硬件5.1 单片机的选取MCS-51系列单片机是目前应用最为广泛的单片机,MCS-51单片机的两个子系列,下表是两个子系列的比较:51子系列:有8031/8051/8751 和 80C31/80C51/87C51 52子系列:有8032/8052/8752 和 80C32/80C52/87C52由于单片机的种类繁多,又因为我们的要求不高,所以选取单片机是很快的,所以这里选用AT89C52单片机。
5.2 LED 数码管的选取取数码管选用7段共阳4位LED (7SEG —MPXCA )实际中,还要接驱动电路才能点亮LED 。
因为要低电平点亮,所以用排阻接电源作为上拉电电源。
5.3 其他零件根据实际情况选取晶振选11.0592MHZ 复位电路需要的电容22uf 、电阻200 普通按钮等子系列 ROM 容量 RAM 容量 寻址 范围 I/O 特性中断源定时器 并行口 串行口 51子系列 4KB128B 2×64KB 2×16 4×81552子系列 8KB 256B 3×64KB 3×16 4×8 1 6第六章仿真电机正转时LED显示按键(正转键),步进电机用初始速度15r/min转动,图如下:6.1 仿真图第七章总结与体会通过两周的单片机课程设计,觉得自己学到了很多东西,课堂上面学不到的东西,课堂上的东西太抽象,很多时候做作业都是去应付检查,但在课程设计中却不一样,自己要把课题完成,方法有很多种,但是结果只有一个。
开始接到课题什么都不懂,以前在书上看过步进电机,但是并不知道其原理。
通过老师的讲解和自己在网上的搜索,首先弄懂了原理,和同学一起研究,和翻阅网上的资料,完成了步进电机程序的开发,但是电机却不能转一圈,后开李晓秀老师帮我们改正,原来是延迟方面出了问题,导致电机不能运行。
我感觉自己学到挺多东西的,有时候一个东西什么都不知道,但是不要畏难,勇敢的迈出第一步,可能就成功了一半,很多东西都是纸老虎,进去了就不觉得很难了。
谢谢李晓秀老师的悉心指导。
第八章参考文献[1]王迎旭.单片机原理及及应用.北京:机械工业出版社[2]张迎新.单片微型计算机原理、应用及接口技术.北京:国防工业出版社[3]房小翠.单片机实用系统设计技术.北京:国防工业出版社[4]何立民.单片机应用系统设计.北京:北航出版社[5]刘国荣.单片微型计算机技术.北京:机械工业出版社[6]李群芳.单片微型计算机与接口技术(第2版).北京:电子工业出版社[7]单片机数据通信技术从入门到精通西安电子科技大学出版第九章附件9.1 系统原理图9.1系统原理图9.2 程序清单#include"reg51.h"#define zheng 1#define fan 0#define stop 2unsigned char HOW1=2;sbit ZZ = P1^0; //正转sbit FZ = P1^1; //反转sbit TZ = P1^2;//停止void delay(unsigned int n){unsigned int i=0,j=0;for(i=0;i<n;i++)for(j=0;j<123;j++);}void Motor_run(unsigned char HOW) {P2=0;if(HOW==zheng){P2=0x03;delay(100);P2=0x06;delay(100);P2=0x0c;delay(100);P2=0x09;delay(100);}else if(HOW==fan){P2=0x09;delay(100);P2=0x0c;delay(100);P2=0x06;delay(100);P2=0x03;}else if(HOW==stop){P2=0;}}void main(void){unsigned char a;while(1){if(ZZ==0){while(ZZ==0);HOW1=zheng;}else if(FZ==0){while(FZ==0);HOW1=fan;}else if(TZ==0){while(TZ==0);HOW1=stop;}Motor_run(HOW1);}}电气与信息工程系课程设计评分表评价项目优良中及格差设计方案的合理性与创造性(10%)开发板焊接及其调试完成情况*(10%)硬件设计或软件编程完成情况(20%)硬件测试或软件调试结果*(10%)设计说明书质量(20%)设计图纸质量(10%)答辩汇报的条理性和独特见解(10%)答辩中对所提问题的回答情况(10%)完成任务情况(10%)独立工作能力(10%)出勤情况(10%)综合评分指导教师签名:________________日期:________________ 注:①表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容;②此表装订在课程设计说明书的最后一页。
课程设计说明书装订顺序:封面、任务书、目录、正文、评分表、附件(非16K大小的图纸及程序清单)。