单片机课设步进电机控制正反转
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绪论步进电机是机电控制中一种常用的执行机构,它的用途是将电脉冲转化为角位移,通俗地说: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(及步进角)。
在数控机床、医疗器械、仪器仪表、机器人以及其他自动设备中得到了广泛应用,我们使用的计算机外围的一些设备,如软驱、打印机、扫描仪等其运动部件的控制都采用了步进电机。
常见的步进电机分三种:永磁式(PM),反应式(VR)和混合式(HB),永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度;反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。
在欧美等发达国家80年代已被淘汰;混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。
它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。
这种步进电机的应用最为广泛。
目录1 设计目的 (3)2 硬件电路设计及描述 (4)2.1确定元器件的型号及参数 (4)2.1.1 AT89C51 单片机 (4)2.1.2 ULN2003芯片 (6)2.2 步进电机 (7)2.2.1 永磁式步进电机 (7)2.2.2 步进电机原理以及原理图 (10)2.2.3 功能说明 (11)2.2.4步进电机的静态指标术语 (11)2.2.5 步进电机动态指标及术语: (12)3 程序设计 (13)3.1 编程 (13)3.2 流程图 (14)3.3 程序清单 (15)3.3.1 代码详解 (17)3.3.2 程序分析 (17)4 参考文献 (18)5 结束语 (19)1 设计目的步进电机若加入适当的脉冲信号时,转子则会以一定的步数转动。
如果加入连续的脉冲信号,步进电机就会连续转动,转动的角度与脉冲频率成正比,正、反转可由脉冲的顺序来控制。
本程序通过K1、K2和K3三个按钮开关控制步进电机转动和改变转向,电动机使用1-2相激磁,编程时采用制表的方法。
正转和反转的脉冲信号频率是相通的,但由于使用激磁方式不一样,反转使用了1-2相激磁法,故反转速度为正转的一半。
51单片机步进电机正反转停止实验 - C51源代码#include <reg51.h> //51芯片管脚定义头文件#include <intrins.h> //内部包含延时函数 _nop_();#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code FFW[8]={0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x09}; //四相八拍正转编码uchar code REV[8]={0x09,0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01}; ////四相八拍反转编码sbit K1 = P3^2; //正转sbit K2 = P3^3; //反转sbit K3 = P3^4; //停止sbit BEEP = P3^6; //蜂鸣器/********************************************************//*/* 延时t毫秒/* 11.0592MHz时钟,延时约1ms/*/********************************************************/void delay(uint t){uint k;while(t--){for(k=0; k<125; k++){ }}}/**********************************************************/void delayB(uchar x) //x*0.14MS{uchar i;while(x--){for (i=0; i<13; i++){ }}}/**********************************************************/void beep(){uchar i;for (i=0;i<100;i++){delayB(4);BEEP=!BEEP; //BEEP取反}BEEP=1; //关闭蜂鸣器}/********************************************************//*/*步进电机正转/*/********************************************************/ void motor_ffw(){uchar i;uint j;for (j=0; j<8; j++) //转1*n圈{if(K3==0){break;} //退出此循环程序for (i=0; i<8; i++) //一个周期转45度{P1 = FFW[i]; //取数据delay(2); //调节转速}}}/********************************************************/ /*/*步进电机反转/*/********************************************************/ void motor_rev(){uchar i;uint j;for (j=0; j<8; j++) //转1×n圈{if(K3==0){break;} //退出此循环程序for (i=0; i<8; i++) //一个周期转45度{P1 = REV[i]; //取数据delay(2); //调节转速}}}/******************************************************** ** 主程序**********************************************************/ main(){uchar r,N=64; //N 步进电机运转圈数while(1){if(K1==0){beep();for(r=0;r<N;r++){motor_ffw(); //电机正转if(K3==0){beep();break;} //退出此循环程序}}else if(K2==0){beep();for(r=0;r<N;r++){motor_rev(); //电机反转if(K3==0){beep();break;} //退出此循环程序}}elseP1 = 0xf0;}}/********************************************************/按实验板上的K1按键步进电机正转按实验板上的K2按键步进电机反转按实验板上的K3按键步进电机停止。
单片机课程设计课题:单片机控制步进电机正反转设计系别:物理与电气工程学院专业:电气工程与其自动化姓名:陈玉琦(组长)学号:1411540指导老师:陈永超目录一.设计目的··4二.设计要求··4三.总体设计思路··4四.硬件设计··51 系统复位电路··52 系统时钟电路··63 系统电机与驱动部分··74 系统的显示电路··8五.软件设计··91 主程序的设计··92 显示子程序的设计··10六.整体电路图··14七.电路仿真··15八.设计总结··16附录··18参考文献··21步进电机正反转设计一、设计目的目的:系统地运用已学的理论知识解决实际问题的能力和查阅资料的能力。
培养一定的自学能力和独立分析问题、解决问题的能力,能通过独立思考、查阅工具书、参考文献,寻找解决方案;任务:完成所选题目的分析与设计,达到技术性能要求。
提交正式课程设计总结报告一份。
二、设计要求:1.具有速度和转向设定功能。
2.设置开始、停止以与正反转键。
3.转速以与转向由数码管显示。
三、总体设计思路方案与思路因为步进电机的控制是通过脉冲信号来控制的,将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
所以怎样产生这个脉冲信号和产生怎样的信号是电机控制的关键。
用软件控制单片机产生脉冲信号,通过单片机的P1口输出脉冲信号,因为所选电机是两相的,所以只需要P1口的低四位P1.0~P1.3分别接到电机的四根电线上。
可以通过调整输出脉冲的频率来调整电机的转速,通过改变输入脉冲的顺序来改变转动方向,P0口接LED数码管,可以显示当前的电机转速和转向,设置复位键可使正在转动的电机停止转动,大概可分为如下图所示的几部分。
单片机课程设计报告步进电机控制设计姓名:黄盛海 201030480108詹志勋 201030480125郑榕生 201030480128班级: 10车辆工程1班指导老师:李震姜晟日期: 2012.6.18~6.20华南农业大学工程学院摘要:步进电机是机电控制中一种常用的执行机构,它的用途是将电脉冲转化为角位移,它的的驱动电路根据控制信号工作,控制信号由单片机产生。
本次课程设计主要采用A T89S52芯片,用汇编语言编写出电机的正转、反转、加速、减速、停止程序,通过单片机、电机的驱动芯片ULN2003以及相应的按键实现以上功能,并且步进电机的工作状态要用相应的发光二极管显示出来。
控制系统主要由硬件设计和软件设计两部分组成。
其中,硬件设计包括单片机的最小系统模块、电源模块、控制模块、步进电机ULN2003A驱动模块、彩灯显示模块5个功能模块的设计。
并且通过仿真控制系统对硬件、软件进行了调试和改善,实现了上述功能。
本系统具有智能性、实用性及可靠性的特点。
关键词:步进电机单片机电脉冲驱动系统汇编语言目录1、课程设计目的及要求 (4)2、整体系统分析 (4)3、硬件系统分析 (6)4、软件系统分析 (10)5、调试结果 (10)6、结论 (11)7、参考文献 (12)附一:源程序 (12)1. 课程设计目的及要求1.1 课程设计目的增进对单片机的感性认识,加深对单片机理论方面的理解;掌握单片机的内部功能模块的应用,如定时器/计数器、中断、存贮器、I/O口、A/D 转换等;了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程及实现方法。
1.2 课程设计要求设计一个步进电机控制器,要求用多个按键控制电机的启动/停止、加速、减速、反转等控制功能;用彩灯显示电机的转动状态,如加速就控制彩灯快速闪烁,减速则控制彩灯慢速闪烁等。
2. 整体系统分析2.1步进电机控制工作原理步进电机实际上是一个数字\角度转换器,也是一个串行的数\模转换器。
单片机课程设计题目:步进电机的正反向设计。
系:电气与电子工程系专业:名称:学生编号讲师:设计目的1.增强对单片机的感性认识,加深对单片机理论的理解;2.掌握单片机的一些功能模块的应用,如定时器/计数器、中断、片外存储器、I/O口、A/D、D/A、串口通信等。
3.了解和掌握单片机应用系统软硬件的设计过程、方法和实现;4.了解步进电机控制的基本原理,实现电机的正反转驱动控制,掌握控制步进电机旋转的编程方法。
二。
设计要求1、具有速度和转向设定功能;2.将启动和停止按钮设置为与正反转相关联;3.转速由带旋转方向的数码管显示(本设计采用LCD12864)。
三。
总设计步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的数字控制执行机构。
它把电脉冲信号转换成角位移,即当给定一个脉冲信号时,步进电机就会转动一个角度,所以非常适合单片机控制。
步进电机具有控制简单、定位准确的特点。
随着科学技术的发展,它将在许多领域得到广泛应用。
针对传统脉冲系统便携性差的问题,提出了一种用微机控制系统代替脉冲发生器和脉冲分配器,通过软件产生控制脉冲。
通过软件编程,可以任意设定步进电机的速度、旋转角度、旋转次数和运行状态。
简化控制电路,降低生产成本,提高系统的运行效率和灵活性。
步进电机的角位移与输入脉冲数严格成正比。
因此,当它旋转一次时,没有累积误差,具有良好的跟随性。
由步进电机和驱动电路组成的开环数控系统非常简单、廉价、可靠。
同时还可以形成高性能的闭环数控系统,具有角度反馈功能。
步进电机动态响应快,启停容易,正反转,速度可变。
速度可以在相当宽的范围内平滑调节,低速时仍能保证高扭矩。
步进电机只能用脉冲电源运行,不能直接用交流电源和DC电源。
步进电机有振荡和失步现象,必须对控制系统和机械负载采取相应的措施。
步进电机本身噪声大,振动大,带惯性负载能力差。
步进电机是自动控制系统中常用的执行元件。
步进电机的输入信号是脉冲电流,脉冲电流可以将输入的脉冲信号转换成步进角位移或线位移,所以步进电机可以看作是一个串行的数模转换器。
电机控制课程设计报告书题目基于单片机原理的步进电机的正反转目录目录 (1)摘要 (1)1.概述 (2)1.1课程设计的任务和要求 (2)1.2设计思路框架 (3)1.3设计方案的模块解释 (3)2.系统硬件设计 (3)2.1单片机最小系统原理介绍 (3)2.1.1 AT89C51的工作原理 (4)2.1.2复位电路的工作原理 (7)2.1.3晶振电路的工作原理 (8)2.2电机驱动电路原理介绍 (9)3.系统软件设计 (10)3.1系统流程图 (10)3.2系统程序分析 (11)4.调试过程与结果 (19)5.总结与体会 (20)6.参考资料 (21)7.附录 (22)摘要介绍了步进电机正反转控制原理及其接口驱动控制电路,编制了基于MCS-51单片机的步进电机正反转控制的子程序,并应用wave软件进行了仿真。
证明在并行口控制中,可以利用软件实现环行脉冲分配,实现程序较简单,同时还可以节省硬件投资。
结合单片机控制步进电动机的实际工作环境,从提高控制系统运行的可靠性角度,讨论了实际应用的软件抗干扰技术。
关键词单片机;步进电机;正反转控制1.概 述1.1课程设计的任务和要求电机控制课程设计是考察学生利用所学过的电机控制专业知识,进行综合的电机控制系统设计并最终完成实际系统连接,能够使学生对电气与自动化的专业知识进行综合应用,培养学生的创新能力和团队协作能力,提高学生的动手实践能力。
最终形成一篇符合规范的设计说明书,并参加综合实践答辩,为后期的毕业设计做好准备。
本次设计考核的能力主要有:专业知识应用能力,包括电路分析、电子技术、单片机、检测技术、电气控制、电机与拖动、微特电机及其驱动、计算机高级语言、计算机辅助设计、计算机办公软件等课程,还包括本专业的拓展性课程如变频器、组态技术、现场总线技术、伺服电机等课程。
项目设计与运作能力,团队协作能力,技术文档撰写能力,PPT 汇报与口头表达能力。
电气与自动化系统的设计与实际应用能力。
基于51单片机控制步进电机正反转此次采用uln2003模块来链接步进电机;## 步进电机工作原理步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。
每输入一个脉冲信号,转子就转动一个角度或前进一步,其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比,转速与脉冲频率成正比。
步进电动机的结构形式和分类方法较多,一般按励磁方式分为磁阻式、永磁式和混磁式三种;按相数可分为单相、两相、三相和多相等形式。
因此我们可以控制单片机I/O口的电平来控制步进电机,此次设计中采用四相单拍工作方式,在这种工作方式下,A、B、C、D 三相轮流通电,电流切换三次,磁场旋转一周,转子向前转过一个齿距角。
因此这种通电方式叫做四相单四拍工作方式。
1.电机正转代码unsigned char code tableZ[8]={0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09};2.电机反转代码unsigned char code tableF[8]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08};代码如下#include <reg52.h>#define uint unsigned int #define uchar unsigned charunsigned char code tableZ[8]={0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09};unsigned char code tableF[8]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08};//²½½øµç»úzhengvoid delay(unsigned int t);sbit S3=P3^4; //反转sbit S4=P3^5; //反停sbit S5=P3^6; // 正停//正转写入数据void motor_z() { unsigned char i,j; for (i=0; i<8; i++) { if(S5==0){break;} for(j=0;j<8;j++){ P1 = tableZ[i]&0x1f; delay(50); } } }//反转写入数据void motor_f(){ unsigned char i,j; for (i=0; i<8; i++) { if(S4==0){break;} for(j=0;j<8;j++){ P1 = tableF[i]&0x1f;delay(50); } }}void delay(unsigned int t)//延时函数{ unsigned int k; while(t--) { for(k=0; k<60; k++) { } }}void main(){while(1){motor_z();if(S3 == 0){motor_f();}}}•1•2•3•4•5•6•7•8•9•10•11•12•13•14•15•16•17•18•19•20•21•22•23•24•25•26•27•29 •30 •31 •32 •33 •34 •35 •36 •37 •38 •39 •40 •41 •42 •43 •44 •45 •46 •47 •48 •49 •50 •51 •52 •53 •54 •55 •56 •1•3 •4 •5 •6 •7 •8 •9 •10 •11 •12 •13 •14 •15 •16 •17 •18 •19 •20 •21 •22 •23 •24 •25 •26 •27 •28 •29 •30 •31•33•34•35•36•37•38•39•40•41•42•43•44•45•46•47•48•49•50•51•52•53•54•55•56protel仿真图如下。
正反转可控的步进电机1 引言本课程设计目的是为了进一步掌握单片机系统,加强对系统设计和应用能力的培养而开设的综合设计训练环节。
本系统用51单片机和ULN2003A电机驱动芯片并加入控制按钮来实现步进电机的正、反转控制。
2 设计方案及原理步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度的控制。
作为控制执行部件,广泛应用于自动控制和精密仪器等领域。
例如在仪器仪表、机床设备以及计算机的外围设备中(如打印机和绘图仪),常有对精确的、可控制的回转源的需要。
在这种情况下,使用步进电机最为理想。
2.1 步进电机控制步进电机两个相邻磁极之间的夹角为60°,线圈绕过相对的两个磁极构成一相。
此外各磁极上还有5个分布均匀的锯形小齿。
电机转子上没有绕组。
当某相绕组通电时,响应的两个磁极就分别形成N-S极,产生磁场,并与转子形成磁路。
如果这是定子的小齿与转子的小齿没有对齐,则在磁场的作用下,转子将转动一定的角度,使转子齿与定子齿对齐,从而使步进电机向前“走”一步。
如果通过单片机按顺序给绕组施加有序的脉冲电流,就可以控制电机的转动,从而进行了数字到角度的转换。
转动的角度大小与施加的脉冲数成正比,转动的速度与脉冲频率成正比,而转动方向则与脉冲的顺序有关。
2.2 步进电机驱动方式步进电机常用的驱动方式是全电压驱动,即在电机移步与锁步时都加载额定电压。
为防止电机过流及改善驱动特性需加限流电阻。
由于步进电机锁步时,限流电阻要消耗掉大量的功率。
因此,限流电阻要有较大功率容量,并且开关管也要有较高的负载能力。
步进电机也可以使用软件方法,即使用单片机实现,这样不但简化了电路,同时降低了成本。
使用单片机以软件方式驱动步进电机,不但可以通过编程方法在一定范围之内自由的设定步进电机的转速,往返转动的角度以及转动次数等;还可以方便灵活的控制步进电机的运行状态,以满足不同用户的需求。
因此常把单片机步进电机控制电路称之为可编程步进电机控制驱动器。
单片机控制步进电机正反转的实际应用程序/*这是一个控制步进电机正反转的实际应用程序*//*选用的是三相步进电机驱动器,p14口线用做步进电机的脉冲控制*//*p13口线用做步进电机的方向控制。
p15,p16,p17是光耦开关量输入*//*信号端,p20,p21,p22,p23与x25045看门狗存储器相连*//*k7,k8键是设定步进电机转动速度参数的加减键*//*k9是启动运行键,按一下k9,步进电机开始运行,直到p17口线有信号输入才停止*/ /*k10是停止键,任何时候按下k10都将停止步进电机当前的运行*//*k11是步进运行键,按一下,步进电机动一下*//*k12键是反向运行键,按一下,步进电机开始反向运行,知道p15口线有信号才停止*/ /*如果p16口线有信号输入,则只有k12键才起作用,其它键都没反应。
*/START:do;$INCLUDE(REG51.DCL)DECLARE (addrl,n,I,j,ok,ds) byte; /*定义变量*/declare l(5) byte;declare (dat,data) byte at (30h);declare delay word;DECLARE ACO(11) BYTE CONSTANT (05h,9fh,23h,0bh,99h,49h,/*定义LED段码表*/ 41h,1fh,01h,09h,00h);declare si literally 'p21',sck literally 'p20'; /*X25045囗线定义*/declare so literally 'p22',cs literally 'p23';dog:procedure; /* 初始化看门狗x25045 */cs=1;call time(1);cs=0;call time(1);cs=1;end dog;run:procedure; /*步进电机运行脉冲输出程序*/if ok=1 thencall dog;do;p14=0;call time(1);p14=1;call time(1);end;end run;DISPLAY:PROCEDURE(L0,L10); /*显示子程序*/DECLARE (L0,L10) BYTE; /*定义显示二位*/n=L10;n=aco(n); /*十位数BCD码译成段码*/sbuf=n; /*十位数送164显示*/do while ti=0; /*等待发送结束*/call dog; /*看门狗定时器复位*/end;n=L0;n=aco(n);sbuf=n; /*个位数送164显示*/do while ti=0;call dog;end;end display;outbyt: procedure(da); /*向看门狗存储器写入一字节*/ declare (i,da) byte;j=da; /*将要写入的字节赋给临时变量J */do i=0 to 7; /*左移8位,送到口线si */sck=0;j=scl(j,1);si=cy;sck=1; /*每移一位数据,跟一个时钟信号*/end;end outbyt;inbyt: procedure; /* 从看门狗存储器读出一字节*/ declare (i,di) byte;j=0;do i=0 to 7;sck=1;sck=0;cy=so;j=scl(j,1); /*从看门狗存储器读出一字节送入临时变量j*/ end;dat=j;end inbyt;wrenable: procedure; /* 置看门狗写使能*/sck=0;cs=0;; /* write enable command */call outbyt(06h); /* x25045 写使能指令06h */cs=1;sck=0;end wrenable;wrdisable: procedure; /* 置看门狗写禁止*/sck=0;cs=0;; /* write disable command */call outbyt(04h);sck=0;cs=1;end wrdisable;wrregister: procedure; /* 写状态寄存器*/sck=0;cs=0;dat=01h; /* write register command */call outbyt(dat);; /* 00h--1.4S, 20h--200MS, 10h--600MS, 30h--disable Wdog */ call outbyt(00h); /* 设定看门狗定时时间*/;sck=0;cs=1;call time(200); /* wait to complete writting cycle */end wrregister;rdregister:procedure; /* 读看门狗状态寄存器*/sck=0;cs=0;; /* register read command */call outbyt(05h);call inbyt; /* status register read in <DAT> */sck=0;cs=1;end rdregister;wbyte:procedure; /* 看门狗存储器字节写入子程序*/ declare comm byte;sck=0;cs=0;comm=02h; /* 写指令02h */call outbyt(comm);call outbyt(addrl);call outbyt(dat); /* send one byte data to X25043 */cs=1;sck=0;call time(150);end wbyte;rbyte:procedure; /*看门狗存储器字节读出子程序*/declare comm byte;sck=0;cs=0;comm=03h; /* read command */call outbyt(comm);call outbyt(addrl);call inbyt; /* read one byte to <DAT> */sck=0;cs=1;end rbyte;incdata: procedure; /* 参数修改--"加"键处理子程序+ */if p10=0 then /* 如果K7键按下*/do;do while p10=0; /* 等待键松开有效*/call dog; /* 此处必需调用看门狗复位子程序("喂狗"),否则程序将被看门狗复位*/ end;data=data+1; /* 设定值+1 */if data>99 then data=1; /* 规定设定值的上限*/L(1)=data MOD 10; /*将设定值的十位数拆出来送给十位数显示变量L(1) */L(2)=data/10; /*将设定值的个位数拆出来送给个位数显示变量L(2) */call display(L(1),L(2)); /* 将改变后的设定值送164显示出来*/call time(200); /* 延时*/call dog;call time(200);call dog;call wrenable; /* 置存储器写使能*/addrl=00h; /* 置存储器地址*/dat=l(1);call wbyte; /* 将变量L(1)的值写入存储器00h位置*/call wrenable;addrl=01h;dat=l(2);call wbyte; /* 将变量L(2)的值写入存储器01h位置*/end;end incdata;decdata: PROCEDURE; /* 参数修改---"减"键处理子程序- */IF p11=0 THEN /* k8 键处理子程序*/do;do while p11=0;call dog;end;DATA=DATA-1; /* 设定值-1 */if data=0 then data=99;L(1)=data MOD 10;L(2)=data/10;call display(l(1),l(2));call dog;call time(200);call dog;call time(200);call dog;call wrenable;addrl=00h;dat=l(1);call wbyte;call wrenable;addrl=01h;dat=l(2);call wbyte;end;END decdata;starton: PROCEDURE; /* start */declare sd byte;if p12=0 THEN /* K9键处理子程序*/do;do while p12=0;call dog;end;if p17=0 then ok=0; /* 如果p17 口线上有信号输入,则运行标志置0 (停止运行)*/ p13=1; /* 置步进电机正向运转*/call time(200);call dog;do while ok=1; /* 当运行标志为1时,执行速度延时操作*/do sd= 0 to data; /* 根据设定值data的数值延时来确定步进电机运行时的脉冲给定速度*/call dog;end;end;END starton;step: PROCEDURE; /* step */declare sd byte;p13=1; /* 置步进电机正向运转*/call time(200);IF p33=0 THEN /* k11键处理子程序*/do;if p17=0 then ok=0; /* 如果p17上有信号输入,则停止运行*/do while p33=0;do sd= 0 to data; /* 调用延时,调整步进电机的运行速度*/call dog;call time(2);end;call run;call dog;end;end;ok=0;END step;back: PROCEDURE; /* 反向运行处理子程序*/declare sd byte;IF p34=0 THENdo;do while p34=0;call dog;end;if p15=0 then ok=0; /* 反向运行时,如果遇到p15上有信号输入,则停止步进电机运行*/ p13=0; /* 置步进电机反向运行*/call time(200);call dog;do while ok=1;do sd=0 to data; /*根据设定值调节步进电机的运行速度*/call dog;call time(2);end;call run;if (p15=0 or p32=0 ) then ok=0; /* p15 或p32 口线任意一个有信号输入,停止运行*/ end;end;END back;MAIN$PROGRAM: /* 初始化主程序*/ea=0; /* 关中断*/SCON=00h; /*置串口方式0 ,串行数据输出模式*/PCON=00h;tmod=11h;enable; /* 开中断(ea=1) */SCK=0;cs=1; /* 定义存储器口线初始状态*/call wrenable;call wrregister; /* 看门狗存储器初始化*/call wrenable;call dog;p2=0ffh; /* 初始化各个口线的状态*/p1=0ffh;ok=0;p14=1;p32=1;p33=1;p34=1;p13=1;ADDRL=00h; /* 上电复位后从存储器中读出设定的速度值*/CALL rbyte;l(1)=dat;addrl=01h;call rbyte;l(2)=dat;DATA=L(1)+L(2)*10; /*将读出的值合并成十进制,存入变量data中*/ /* 以下是主循环程序*/LOOP:IF p10=0 THEN CALL incdata; /* 检测各个按键是否有按下*/IF p11=0 THEN CALL decdata;if p12=0 thendo;ok=1;call starton;end;if p34=0 thendo;ok=1;call back;end;if p33=0 thendo;ok=1;call step;end;call dog;CALL DISPLAY(L(1),L(2)); /* 将设定值送164显示*/call dog;CALL TIME(100);call dog;GOTO LOOP;END START;。
单片机课程设计报告设计题目:步进电机控制系统学院自动化与信息工程学院专业电气工程及其自动化班级姓名学号指导教师王水鱼2010 年秋季学期平时(10%)任务完成(30%)答辩(30%)课设报告(30%)总评成绩目录1.设计目的 (2)2.设计的主要内容和要求 (2)3.题目及要求功能分析 (2)4.设计方案 (5)4.1 整体方案 (5)4.2 具体方案 (5)5.硬件电路的设计 (6)5.1 硬件线路 (6)5.2 工作原理 (7)5.3 操作时序 (8)6. 软件设计 (8)6.1 软件结构 (8)6.2 程序流程 (9)6.3 源程序清单 (9)7. 系统仿真 (9)8. 使用说明 (10)9. 设计总结 (10)参考文献 (11)附录 (12)步进电机的控制1.设计目的(1)熟悉单片机编程原理。
(2)熟练掌握51单片机的控制电路和最小系统。
(3)单片机基本应用系统的设计方法。
2.设计的主要内容和要求(1)查阅资料,了解步进电机的工作原理。
(2)通过单片机给参数控制电机的转动。
(3)通过按钮控制启停及反转。
(4)其他功能。
3.题目及要求功能分析步进电机:步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
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,利用其精度高等特点,广泛应用于各种工业控制系统中。
三相单、双六拍步进电机的结构和工作原理:三相单、双六拍步进电机通电方式:这种方式的通电顺序是:U-U V-V-VW-W-WU-U或为U-UW-W-WV-V-VU-U。
按前一种顺序通电,即先接通U相定子绕组;接着是U、V两相定子绕组同时通电;断开U相,使V相绕组单独通电;再使V、W两相定子绕组同时通电;W 相单独通电;W、U两相同时通电,并依次循环。
这种工作方式下,定子三相绕组需经过六次切换才能完成一个循环,故称为“六拍”,而“单、双六拍”则是因为单相绕组与两相绕组交替接通的通电方式。
步进电机的驱动电源步进电机应由专用的驱动电源来供电,由驱动电源和步进电机组成一套伺服装置来驱动负载工作。
步进电机的驱动电源,主要包括边频信号源、脉冲分配器和脉冲放大器等三个部分,如图1-4所示。
边频信号源是一个频率从几十赫兹到几千赫兹的可连续变化的信号发生器。
变频信号员可以采用多种线路。
最常见的有多谐振荡器和单结晶体管构成的驰张振荡器两种。
它们都是通过调节电阻和电容的大小来改变电容充放电的时间常数,以达到选取脉冲信号频率的目的。
脉冲分配器是由门电路和双稳态处发起组成的逻辑电路,它根据指令把脉冲信号按一定的逻辑关系加到放大器上,使步进电机按一定的运行方式运转。
步进电机的钉子绕组可以是任意相数,常有三相制,四相制,五相制,六相制4种。
根据转子结构不同,步进电机分为3种:反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)和混合式步进电机(HB)。
其中反应式步进电机结构最为简单,应用最广泛。
绕组通电方式通常有单排方式、双拍方式和单双拍方式3种。
通过软件编程,用单片实现步进电机控制的脉冲分配;实现步进电机的正常工作。
根据题目要求,开机后,电机不转,按下前进,后退,左转,右转任意一按钮,电机按设置的方式转动,当按下停止按钮后,电机停止转动。
电机的不同转速通过设置延时时间常数来确定。
延时时间常数越小电机转速越快.反之越快。
4. 设计方案4.1 整体方案本系统主要是由AT89C51,步进电机控制器ULN2004,步进电机,通过单片机编程,实现步进电机控制的脉冲分配,使电机实现正转,反转以及停止等功能。
4.2具体实现方案根据系统要求画出单片机控制步进电机的控制框图,见下图(1)。
系统包括单片机、按键和步进电机。
(1)单片机控制步进电机的控制框图开始通电后,步进电机停止转动,单片机分别接有按钮开关K1,K2,K3,K4用来控制步进电机的不同转向,不同转速,当按下K1后,电机正转;当按下K2后,电机反转,当按下K3,电机停转。
为实现电机加速,减速,给电机设置不同延时时间常数,根据时间常数的不同,电机转速不同,延时时间常数越大,电机转速越慢,延时时间常数越小,电机转速越快。
5.硬件电路的设计5.1 硬件线路根据系统框图,可以设计出单片机控制步进电机的硬件电路图,电路图见附录图(2),图(3),图(4)为提高部分电5.2工作原理:单片机的选择,单片机的种类较多,选择时应根据控制系统的程序和数据量的大小来确定。
由于本系统控制简单,程序和数据量都不大,因此我们选用89C51单片机,89C51晶振频率采用12MHZ。
外接晶体引脚XTAL1和XTAL2①XTAL1:接外部晶体的一个引脚.在单片机内部,它是构成片内振荡器的反相放大器的输入端.当采用外部振荡器时,该引脚接受振荡器的信号,即把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端.②XTAL2:接外部晶体的另一个引脚.在单片机内部,它是上述振荡器的反相放大器的输出端.采用外部振荡器时,此引脚应悬浮不连接.③单片机外接电路时钟产生产生和复位电路片内电路与片外器件就构成一个时钟产生电路,CPU的所有操作均在时钟脉冲同步下进行。
片内振荡器的振荡频率非常接近晶振频率,一般多在1.2MHz~12MHz之间选取。
C1、C2是反馈电容,其值在5pF~30pF之间选取,典型值为30pF。
本电路选用的电容为30pF,晶振频率为12MHz。
这样就确定了单片机的4个周期分别是:振荡周期=1/12sμ;机器周期(SM)=sμ1;指令周期=sμ41。
~晶振电路如下图所示。
按键采用5个功能,前进,后退,左转,右转按键分别接在单片机的P2.0至P2.4引脚上,用来控制步进电机的转向,作为控制信号的输入端键,按下不同键,电机按要求实现正转反转。
提高电路图,则用8个按键,K1至K6为设置电机的不同转速,K7和K8为电机的正转和反转。
驱动电路,单片机的输出电流太小,不能直接接与步进电机相连,需要增加驱动电路。
对于小直流0.5A的步进电机,可采用ULN2003类的驱动IC。
ULN2003的技术参数如下所示最大输出电压:50V。
最大连续输出电流:0.5A。
最大连续输入电流:25mA。
功率:1W。
如下图(4)为ULN2003系列驱动器的引脚图,左边1-7为输入端,接单片机P1口的输出端,引脚8接地;左侧10-16引脚为输出端,接步进电机,引脚9接电源5V,该驱动器可提供最高0.5A的电流。
正转采用1相激磁方式,反转采用一到俩相激磁方式。
5.3 操作时序按电路图再Proteus中连接号电路图,检查无误后导入程序,编译连接后进行仿真。
按不同的键实现不同的功能。
从而控制电机正转,反转,停止以及电机以不同的速度转动。
6. 软件设计6.1 软件结构对单片机的P2口设置堆栈,开始时步进电机停转,按键进行扫描,判断是否有按键按下,由于按键的时间特性,程序中加入了消抖程序,当判断按键按下时消除按键的抖动,按下不通的键跳至不同的转动模块,调用转动程序,转动程序通过查表实现,当执行完之后继续扫描看是否有按键按下,没有则继续当前循环,有则跳至相应的模块。
6.2 程序流程图附录(二)6.3 源程序清单程序采用ASM51汇编语言编写。
附录(三)7. 系统仿真连接好电路后,对程序进行装载编译连接后,仿真。
结果:按下前进按钮电机1正转,电机2反转按下后退按钮电机1反转,电机2正转按下左转按钮电机1正转,电机2正转按下右转按钮电机1反转,电机2反转注:步进电机控制模拟小车的轮子转动模型。
提高要求:按下K7,按下K1时电机正转且转速较快,当按下K1至K6不同键时,电机的转速不同,越来越慢。
按下K8,按下K1时电机正转且转速较快,当按下K1至K6不同键时,电机的转速不同,越来越慢。
8. 使用说明步进电机控制模拟小车使用说明,系统上有5个按键,每个按键都有不同的功能:按下前进按钮,电机1正转,电机2反转,小车前进按下后退按钮,电机1反转,电机2正转,小车后退按下左转按钮,电机1正转,电机2正转,小车左转按下右转按钮,电机1反转,电机2反转,小车后退9. 设计总结体会一周的课设很快的就结束了,本次课设主要以单片机为基础,用单片机来控制电机的转动,熟悉单片机的一般搭建电路,了解一般电子电路与单片机构成简单系统及简单编程的方法。
熟练掌握了KeilC51集成开发环境的使用方法,进一步加深对单片机常用指令的理解与运用。
能够较熟练的运用protues绘制电路原理图以及进行仿真。
以及keilc51和protues的联合调试。
在课设过程中,使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题、全面系统的锻炼。
使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程,以及常用编程设计思路技巧的掌握方面有了很大的提高。
同时在老师的悉心指导和严格要求下,获得了丰富的理论知识,极大地提高了实践能力,单片机领域对我今后进一步学习计算机方面的知识有极大的帮助,使我们积累实际电子制作经验,达到学以致用的目的,真正的吧理论和实践结合起来,让我们进一步体验到实践的重要性。
对我们以后的工作有很大的帮,同时锻炼了我们团队合做精。
同时非常感谢老师的细心指导,当我们遇到困难时,能及时给予我们帮助。
参考文献:[1]潘晓宁,朱耀东。
单片机程序设计实践教程[2]刘海宽,包建华。
单片机实验与实训教程[3]杨居义,马宁。
单片机原理与工程应用[4]胡健,刘玉宾。
单片机原理及接口技术实践教程[5]韩志军,刘新民。
单片机系统设计与应用实例[6]朱博,马鸣鹤。
单片机应用技术教程(3)程序流程图附录(二)硬件原理图(2)基本电路图(3)基本电路图(4)提高电路图附录(三)源程序QJ EQU P2.0 ; 前进HT EQU P2.1 ; 后退LZ EQU P2.2 ; 左转RZ EQU P2.3 ; 右转TZ EQU P2.4 ; 停止OUT EQU P1 ;p1口输出`;-----------------------------------------------------ORG 40HSTOPS1: ORL OUT,#0FFH ;步进电机停转LOOP: JNB QJ,ZZ1 ;判断是否按下前进按钮JNB HT,FZ1JNB LZ,LZ1JNB RZ,RZ1JNB TZ,STOPSJMP LOOP ;循环;----------------------------------------------ZZUAN: MOV R0,#00H ; 前进-----》1正转,2反转;制表初值ZZUAN1: MOV A,R0MOV DPTR,#TAB ;表指针MOVC A,@A+DPTR ;取表代码JZ ZZUAN ;是否取到结束码?MOV OUT,A ;从P1输出,前进JNB HT,FZ1JNB LZ,LZ1JNB RZ,RZ1JNB TZ,STOPSCALL DELAY ;步进电机转速INC R0 ;取下一个码JMP ZZUAN1;-------------------------------------------------FZUAN: MOV R0,#05H ; 后退-----》2正转,1反转FZUAN1: MOV A,R0MOV DPTR,#TABMOVC A,@A+DPTRJZ FZUAN;CPL AMOV OUT,AJNB QJ,ZZ1JNB LZ,LZ1JNB RZ,RZ1JNB TZ,STOPSCALL DELAYJMP FZUAN1;----------------------------------------------------ZZ1: CALL DELAY ;键盘去干扰;按前进按钮消除抖动JNB QJ,$ ;放开了前进按钮吗?CALL DELAY ;放开消除抖动JMP ZZUAN ;步进电机正转FZ1: CALL DELAYJNB HT,$CALL DELAYJMP FZUANLZ1: CALL DELAYJNB LZ,$CALL DELAYJMP LZUANRZ1: CALL DELAYJNB RZ,$CALL DELAYAJMP RZUANSTOPS: CALL DELAYJNB TZ,$CALL DELAYJMP STOPS1;-------------------------------------------------------LZUAN: MOV R0,#0AH ;左转-----》1,2正转LZUAN1: MOV A,R0MOV DPTR,#TABMOVC A,@A+DPTRJZ LZUAN;CPL AMOV OUT,AJNB QJ,ZZ1JNB HT,FZ1JNB RZ,RZ1JNB TZ,STOPSCALL DELAYINC R0JMP LZUAN1;-------------------------------------------------------RZUAN: MOV R0,#0fH ;右转---》1,2反转RZUAN1: MOV A,R0MOV DPTR,#TABMOVC A,@A+DPTRJZ RZUAN;CPL AMOV OUT,AJNB QJ,ZZ1JNB HT,FZ1JNB LZ,LZ1JNB TZ,STOPSCALL DELAYINC R0JMP RZUAN1;-------------------------------------------------DELAY: MOV R1,#255 ;延时D1: MOV R2,#255DJNZ R2,$DJNZ R1,D1RET;DelayS: MOV R5,#0AH;L1: MOV R6,#0FFH;Delay0: MOV R7,#0FFH;Delay1: DJNZ R7,Delay1; DJNZ R6,Delay0;DJNZ R5,L1;RET;-----------------------------------------------------TAB: DB 33H,96H,0CCH,69H,00H ;正转码DB 33H,69H,0CCH,96H,00H ;反转码DB 33H,66H,0CCH,99H,00H ;左转码DB 33H,99H,0CCH,66H,00H ;右转码END;。