基于單片機的步進電機課程設計

1、編號課程設計（論文）題目： 基于單片機步進電機設計 學院 專業(yè)學 號 學生姓名 指導教師 二一二年六月目錄第一章 概述2第二章 設計內容的介紹22.1 設計目的 22.2 步進電機原理22.3 設計目標3第三章 設計思路與具體內容33.1 設計思路 33.2 單片機及其最小系統(tǒng) 43.3 總體設計框圖 43.4 電路原理圖 5第四章 程序設計64.1 程序設計思路64.2 主程序設計64.3 子程序設計 8第五章 總結9參考文獻10第1章 概述步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化

2、的影響，當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。本文先介紹該步進電機的工作原理，然后介紹了其驅動器的軟、硬件設計，最后總結整個報告。第2章 設計內容的介紹 2.1設計目的通過課程設計，深刻理解并掌握基本概念，掌握單片機的基本應用程序設計及綜合應用程序設計的方法。通過做一個綜合性訓練題目，達到對內容的消化、理解并提高解決問題的能力的目的。通過典型實際問題，訓練軟硬件的綜合

3、設計、調試能力以及文字組織能力，建立系統(tǒng)設計概念，加強工程應用思維方式的訓練。2.2步進電機原理本設計采用四相步進電機。四相步進電機按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉動力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉動力矩又可以提高控制精度。步進電機的驅動電路根據控制信號工作，控制信號由單片機產生,其基本原理作用如下:(1)控制換相順序通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如：四相步進電機的單四拍工作方式，其各相通電順序為A-B-C-D-A,通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制A,B,C，D

4、相的通斷。(2)控制步進電機的轉向如果給定工作方式正序換相通電，步進電機正轉，如果按反序通電換相，則電機就反轉。(3)控制步進電機的速度如果給步進電機發(fā)一個控制脈沖，它就轉一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉一步。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉得越快。調整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調速。2.3設計目標（1）一個正反轉開關控制正轉和反轉； （2）一個速度開關控制高速和低速（高速和低速只要有明顯差別）；（3）一個半圈按鈕,按一下時轉半圈；（4）一個一圈按鈕, 按一下時轉一圈；（5）一個連續(xù)轉動按鈕, 按一下時連續(xù)轉動，再按一下時停止轉動；（6）整個步進電機控制程序要求用C語言編寫。（7）

5、用protel畫出系統(tǒng)原理圖，要求是一個完整的單片機控制系統(tǒng)，電源為220V交流電 第3章 設計思路與具體內容 3.1設計思路本系統(tǒng)主要由按鍵電路、單片機最小系統(tǒng)、AT89c52單片機、步進電機狀態(tài)顯示電路、驅動電路以及步進電機等幾部分組成。本系統(tǒng)采用兩個獨立開關兩個獨立按鈕，分別進行啟動、停止、正反轉以及加減速的控制。驅動電路采用集成驅動元件。步進電機的供電采用獨立12V供電。3.2單片機及其最小系統(tǒng)最小系統(tǒng)主要是為了單片機的正常工作。52單片機是一種低功耗/低電壓、高性能的8位單片機，它采用CMOS和高密度非易失性存儲器技術，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MCS-51兼容；片內的Flash

6、ROM允許在系統(tǒng)內改編程序或用常規(guī)的非易失性編程器來編程，內部除CPU外，還包括256字節(jié)內部數據存儲器RAM、8k片內程序存儲器（ROM）32個雙向輸入/輸出(I/O)口、3個16位定時/計數器和5個兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內時鐘振蕩電路。89S52單片機是一種功能強、靈活性高且價格合理的單片機，且支持在線編程，完全滿足本系統(tǒng)設計需要。單片機最小系統(tǒng)包括單片機和復位電路，振蕩電路。3.3總體設計框圖 3.4 電路原理圖第四章 程序設計 4.1 程序設計思路根據單片機外圍電路的設計，單片機的P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5為按鍵輸入，P2.0、P2.1、P2.2、

7、P2.3控制步進電機四相繞組的通斷。單片機主程序循環(huán)掃描按鍵，通過定時器中斷設定步進間隔時間，設立標志位啟動和停止電機，延時子程序控制半圈或者一圈。4.2 主程序設計#includereg52.hstatic unsigned int count; /計數static int step_index; /步進索引數，值為07static bit stop_flag; /步進電機停止標志static int spcount; /步進電機轉速參數計數sbit turn=P04; /步進電機轉動方向sbit speedlevel=P05; /步進電機轉速參數sbit go_stop=P03;sbit

8、Half=P02;sbit A=P20;sbit B1=P21;sbit C=P22;sbit D=P23;sbit Whole=P01;void delay(unsigned int endcount); void gorun(); void main(void) count=0;step_index=0;spcount=0;stop_flag=1;A=0;B1= 0;C = 0;D = 0;EA=1; /允許CPU中斷 TMOD = 0x11; /設定時器0和1為16位模式1 ET0 = 1; /定時器0中斷允許 TH0 = 0xFC;TL0 = 0x18; /設定時每隔1ms中斷一次TR

9、0 = 1; /開始計數do if(!go_stop) /低電平表示按鍵按下 delay(10); if(!go_stop) /再次確認按鍵是否按下 while(!go_stop); /等待按鍵釋放 stop_flag=!stop_flag; /實現功能 else if(!Half) delay(10); if(!Half) /再次確認按鍵是否按下 while(!Half) /等待按鍵釋放 stop_flag= 0; if(speedlevel)delay(600);else delay(200);stop_flag=1;/實現功能 else if(!Whole) delay(10); /延時

10、去抖,10ms if(!Whole) /再次確認按鍵是否按下 while(!Whole) /等待按鍵釋放 stop_flag=0; if(speedlevel) delay(1200); else delay(120); stop_flag=1; /實現功能 else stop_flag=stop_flag; while(1);4.3 子程序設計 定時器中斷程序void T0_ISR(void) interrupt 1 TH0=0xFC;TL0=0x18; /設定時每隔1ms中斷一次count+;spcount-;if(spcount=0) if(speedlevel)spcount =30

11、;else spcount=10;gorun(); 延時程序 void delay(unsigned int endcount)count=0;dowhile(count7)step_index=0;elsestep_index-;if (step_index0)step_index=7;第五章 總結 此次設計，對我以前的知識有很好的查漏補缺功效，使我受益匪淺，并讓我再一次深刻體會到學而怠用之，必有大漏這句話的深刻意義。并且鍛煉了我獨立思考的能力，培養(yǎng)了我獨立研究、發(fā)現問題、分析問題、解決問題的能力，也增強了自己的動手能力，使實踐與理論很好切合在一起，對書本上的知識也能活學活用。通過這次課程設

12、計使我們都更加懂得并親身體會到了理論與實際相結合的重要性，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從實踐中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到很多問題，可以說是困難重重，并且在設計的過程中發(fā)現了自己的很多不足之處，發(fā)現自己對之前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，有待加強。雖然我們的課程設計在規(guī)定的時間內按時完成了任務，但是，由于知識和經驗的欠缺，整個系統(tǒng)的開發(fā)功能還不算太完善，在設計的過程中也遇到了很多困難，比如由于早期的需求分析不充分，給后來系統(tǒng)的具體實現帶來了很大的困難，所以中間做了一部分的無用功，但通過我們的不懈努力和老師、同學的幫助，設計才得以圓滿按時的完成，所以僅憑個人的力量想設計出一個完美的系統(tǒng)幾乎是不可能的。參考文獻 1