4乘4矩陣鍵盤輸入數(shù)碼管顯示四位數(shù)

1、XX航空航天大學(xué)綜合課程設(shè)廿三相步進電機控制器電路的披廿81級 94020101學(xué)號迫學(xué)生姓名XXXXXXXXX指導(dǎo)教師 常甬東課程披廿任務(wù)書一、扱廿說明步進電機是Itil程控制及儀表控制中的主控元件之一，作為執(zhí)行元件其特 點為能昵快速起啟停、精度高且能直接接收數(shù)字量，由干這些特自使其在定位場 合得到了廣泛的應(yīng)用。設(shè)廿一個三相步進電Hl控制器，使其能夠控制步進電機的工作狀杏，如步進 電機正、反轉(zhuǎn)，步進電機的工作方式等。用律盤設(shè)定步進電HI的工作額率，工作方武，并用數(shù)碼管顯示設(shè)定值，可以 通過按罐來更換顯示內(nèi)容。用示波器觀測三相的輸岀波形，并用數(shù)碼菅顯示電胳 的工作狀態(tài)。二、技術(shù)指標(biāo)步進電HI的

2、工作顓率為：10kHz三、按it要求1.怖方案論il,提出一個合理的設(shè)廿方案并fifiS論設(shè)it；2對所設(shè)廿的方案部分進行調(diào)試；3.在選擇器件時，應(yīng)考慮成本。4設(shè)計測量調(diào)試電路。四、實驗要求1. 根據(jù)技術(shù)指標(biāo)制定實騎方案；騎址所設(shè)廿的電路。2. 進行實驗數(shù)據(jù)處理和分析。五、推薦參考資料1謝自美.電子線路設(shè)計實騎測試.MXX：華中理工大學(xué)，2000年2闔石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).M：高等教育,2006年3童詩白、華成英模81電子技術(shù)基礎(chǔ).M：高等教育,2006年4.付家才.電子實驗與實84MJ：高等教育,2004年5.沙占更、李學(xué)芝著中外數(shù)字萬用表電路原理庁維修技札M：人民郵電,1993 年As按照要

3、*撰寫澡程設(shè)廿報告總結(jié)資料成績坪定表評語、建議或需娶說明的問題:指導(dǎo)教弗簽字：日期：成績總結(jié)資料一、n述本次畢設(shè)的題目是：三相步進電機腔制電路的設(shè)廿。本次畢設(shè)使用80C51單片機 作為主控芯片,利用ULN2003A集飯電路作為三相步進電機的驅(qū)動電路,果用單 極II驅(qū)動方貳，使三相步進電機能在（1 ）三相單三拍，（2）三相雙三拍.（3） 三相兀拍三種工作方式下正常工作；能實現(xiàn)的功能有:啟動/停止控制、方向腔制； 速度腔制；用LED數(shù)侶管顯示工作方式。謎盤輸人工作額率。本次課程設(shè)計果 用80C51單片機作為主控范片，程序采用C訊言來編寫，馳動電路采用U LN2003A 集成電路，顯示采用7SEG-

4、MPX4-CC,即四位共陰數(shù)碼管，P0接段碼,并用8只 1KKS右電Pfllfio P2的4位I0 口接位選碼。正轉(zhuǎn),數(shù)碼管顯示1。反轉(zhuǎn)，數(shù) 碼菅顯示2.不轉(zhuǎn),數(shù)碼管顯示0採用Proteus軟件進行仿真。在Keil uVsuon3編 程壞境下編程和編譯生成HEX文件，導(dǎo)入到80C51單片機，實現(xiàn)湘各個模快的 腔制，實現(xiàn)我們所需要的助能。本次課程是對畢業(yè)設(shè)廿的基礎(chǔ)設(shè)廿，即實現(xiàn)4x4 8盤輸人，數(shù)碼管顯示輸人 數(shù)字的設(shè)廿。二、方案堆證1步謹電機驅(qū)動方案選擇方案1：使用功率三極管等電子器件搭建成功率驅(qū)動電路來驅(qū)動電機的運 fio逹種方案的驅(qū)動電路的優(yōu)點是使用電子器件聯(lián)接，電路比較簡單，但容易受 干擾

5、，信號不夠隱定，缺點是器件較大而不便電路的集成，使用時很不方便，聯(lián) 接時容易岀錯誤。方案2：使用專門的電機驅(qū)動茜片U LN2003A來驅(qū)動電機運行。驅(qū)動茹片的 優(yōu)點是便于電路的集成，且驅(qū)動電胳簡單，驅(qū)動信號很穩(wěn)定，不易受外界壞境的 干擾，因而設(shè)廿的三相步進電機腔制系貌性能更好。通過湘兩種方案的比較，我選擇方案2使用U LN2003A電機驅(qū)動芯片來作為 驅(qū)動。2數(shù)碼菅顯示方案選擇方案仁把所需要顯示的數(shù)搖通過專用的七段顯示譯昭器(例如7448 )的轉(zhuǎn) 換輸岀給LED顯示屏。優(yōu)點是輸岀比較簡單，可以簡化程序，但增加了芯片的 費用，電路也比較夏雜。方案2：通過程序把所要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為七段顯示的數(shù)據(jù)，直接

6、通11單片機接 口來顯示，其優(yōu)點是簡化了電路，但增加了軟件編寫的負擔(dān)。通過對兩種方案進行比較，我選擇通過軟件編寫來輸出顯示信號,即單片機 直接和顯示器相連。3腔制狀態(tài)的讀蟻方案仁把按建接到單片機的中Bi 口，若有按建按下，單片機接收到中Bfi信號， 再通il狀件編寫的中斷程序來執(zhí)行中斷，優(yōu)點是接線簡單，簡化了電路，但軟件 編寫較為夏雜，不易掌握。方案2：不使用中Bfi,直接把開關(guān)分別接在單片機的接口上，通il查詢?？谛盘?來動作。通11對方案的比較，我選擇通11中斷來讀蟻常口信號。三、控制系筑的工作原理1三相步進電機控制工作原理(1) 步進電機的工作原理U16 U2圖1形進電機三松接線圖如圖1

7、所示，U1、V1、W1接電源，分別有三個開關(guān)控制,U2、V2、W2分 別接地。血果給處于錯齒狀態(tài)的相通電，則轉(zhuǎn)子在電騷力的作用下，將向碾導(dǎo)率最大(即最小置)位置轉(zhuǎn)動，即向趨于對齒的狀態(tài)轉(zhuǎn)動。(2) 步進電機的工作方式三相步進電機可以在三相單拍，三相毀拍和三fflAffi三種工作過方式下工作。在 三相單三拍工作方式運行時，通電噸序為:A-B-C-A;三相雙三拍工作方式運行時, 通電順序為：AB-BC-CA-AB;三相久拍工作方式運行時,通電順序為： A-AB-B-BC-C-CA-A,因此要輸岀相應(yīng)的腔斟字進行控制。(3) 步進電機的轉(zhuǎn)向控制如果給定工作方式正序換相通電，步進電機正轉(zhuǎn)。若步進電機的

8、廚磁方式為 三相兀拍，即A-AB-B-BC-C-CAo如果按反序通電換相，即則電機就反轉(zhuǎn)。其他 方式悄況類做。(4) 步謹電機的啟?？刂撇竭M電機由干其電氣特性，運轉(zhuǎn)時會有步進感，即振動感。為了使電機轉(zhuǎn)動平 滑，誠小振動，可在步進電機控制脈沖的上升沿利下降沿呆用細分的梆形波， 可以城小步進電機的步進角，提高電機運行的平穩(wěn)性。在步進電Hl停轉(zhuǎn)時，為了 肪止因慣性而使電機軸產(chǎn)生顧滑，則需采用合適的鎖定渋形，產(chǎn)生鎖定磁力拒， 做定步進電機的轉(zhuǎn)軸，使步進電機的轉(zhuǎn)輛不能自由轉(zhuǎn)動。(5) 步進電機的速度控制脈沖的頻率越高，電動機運轉(zhuǎn)的速度越快，否則，速度就強慢。因而通il延 時程序控制輸出脈沖的頓率,就可以

9、實現(xiàn)對步進電機速度的控制。2腔制系貌的設(shè)廿思路此次我所設(shè)廿的是一個三相步進電機腔制系統(tǒng)，主要由單片機80C51, 3相 步進電機，7目數(shù)儕管，及一些其他相關(guān)元件設(shè)it而成?？梢酝?1開關(guān)來控制系 貌的啟/停工作，當(dāng)系筑運轉(zhuǎn)時，用開關(guān)來控制方向，并使相應(yīng)的荷示燈亮起， 同樣由開關(guān)來選擇工作模式。運轉(zhuǎn)時，用7段數(shù)網(wǎng)管來顯示工作狀態(tài)。最后根據(jù) 思路所設(shè)廿出來的碩件圖設(shè)廿相適應(yīng)的軟件。3腔制系貌的整體框圖圖2為系筑總體設(shè)廿整體框圖，單片機80C51, ULN2003A驅(qū)動芯片，三相步進 電機,7 SLED數(shù)碼管等一些電路模挾組成。圖2系統(tǒng)的整體HI圖4控制系纜的碩件設(shè)廿設(shè)it 一個單片機三相步進電機腔

10、制系統(tǒng)要求系統(tǒng)具有ftOTtt能：(1 )用4x4健盤聯(lián)人步進電UI的工作額率及工作狀態(tài)，如單三抽、雙三抽、三ffl Affio(2) 正轉(zhuǎn)時數(shù)碼管顯示1,反轉(zhuǎn)時數(shù)碼管顯示2,不轉(zhuǎn)時數(shù)碼管顯示0;(3) 用數(shù)碼菅顯示工作狀態(tài)。四、電路設(shè)廿1單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)由晶振、瓷片電容、電解電容、電皿、開關(guān)及電源組成。單片機最小系統(tǒng)復(fù)位電路的檢性電容的大小直接影響單片機的復(fù)位時間，一般果用1030uF, 51單片機最小系貌容值遞大需要的夏位時間越短；單片機最小系貌晶 振可以果用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的悄迓下可以果用更高頤率的晶 振；51單片機最小系統(tǒng)晶振的振蒲顓率直接影響單

11、片機的處理速度，頫率越大 處理速度越快，單片機最小系統(tǒng)起振電容一般采用1533pF,并目電容離晶振越 近越好，晶振離單片機tifit好。U12R1P1Q P11P12P13P14P15P16P17C31 ”qiJ11?our r?41C *XTAL1POO/ADOPOJ ZAD1w T* A 1 rPO.2/AD2 cc o / ft roX 1 AL2P0.4/AD4PO.5/AD5PO.6/AD6RSTPU.7/AD7P2.0ZA8P2.1 ZAQP2.2/A10PSENP2.3/A11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15PI .0P3.0/RXDP1

12、 .1P3.1/TXDP1 .2P3.2/INT0P1 .3P3.3/1NT1P1 .4P3.4/T0PI .5p.srriP1 .6P3.6/WRP1 7P3.7)RD23_3QJS. 列二AT89C513337363534333PniQ111214袖伍IE圖3單片機最小系竦2.4x4矩陣建盤電路首先，對P1 Kfi P1=0x11,然后令第一 ffBPP17等于零，如果第一行有按維按下，則P0至P3的值會發(fā)生變化：如果第一個按建按下，IMP10等于0；如果第二f按理按下，5MP11等于0；如果第三個P12等于0；如果第El個按謎按下，則P13等于0。按此規(guī)律，直至四行掃描完畢。圖4 SRf

13、fl盤3.885管顯示電路四位7段數(shù)碼管，位選端接P2 口，段選端通UflHfl連接到接P0 口，掃描圖5數(shù)碼管顯示電路函Utli,使數(shù)侶管不Bi顯示輸入數(shù)揚。五、軟件按it1主程序流程圖主函Uifliia盤甘描，將按覽値給顯示函數(shù)，顯示函數(shù)湘按afflati處理。圖6壬因數(shù)逍樣圖總結(jié)資料2顯示函數(shù)浦程圖圖7顯示模塊的桿序龍圖穴、性能的胃試1、輸入、顯示一位數(shù)字RP2 .E，A0reXT皿ZTM2fxrrAlQI: V.?vP3.1/XTm(xo、 FOAO：ZEDVe uzqK2從9 romjf fOteAM ruTi*wrsaxa，乙igzrzcZ2TM1N&g7X3P3IWXIxai/r

14、yiP32AlTniPSAfVTYP34v*Hm?vTX PT&3T4WWI圖8顯爪一垃數(shù)字2s輸人.顯示wea字W2 /VS5C2MSU1空羈r違n7XTMJrcufAo rc.Ai r2/A2bAL2re 二io”mTKlAfAK FCS治rVllFAF fQfVi2M7 Y4MF2JlHinrrn 1r2.*AXisMGr2J6XO rsxzxi. V3.1AKUpinPlfYfYIP11P3VT：Iriz inpj-oirnj rsaim r3.rP03M&* RHMXO. Z補恥 oa丿砂p9tnrKP2X2 rsa*i rz*WTT3VTOmy*XanTP3.7/KTCi rO3T

15、AC& mnTTTO paairrt pa.*noP3XTT1P3ATOraz.rcr-?=_ -?.廠圖11顯示皿位數(shù)字七、結(jié)論建盤輸人0到9的任恿數(shù)字，數(shù)侶管顯示；再次輸人任恿數(shù)字，前一位數(shù)字向前 務(wù)15,作為十位數(shù)字，后輸人數(shù)字，作為f位數(shù)字；按此規(guī)律，可以輸人任意一 位、兩位、三位或E1EU字。八、性價比本設(shè)計用簡單的常用的器件以及易編寫的狀件程序?qū)崿F(xiàn)了要求功能。51單 片機價恪便宜甚至實騎室即可提哄；共陰數(shù)碼管相較液晶顯示，不盡價恪便宜, 而目簡單、易實現(xiàn)，4x4建盤既是簡單的按建開關(guān)；電容、電陽等價怡幾平不 廿，所有這些器件實豔室都能提fft,成本只有幾十元。性價比偏高。九、猱按體

16、會經(jīng)過一個月的豁力和付出,完成了本次課程設(shè)計,通過本次課程設(shè)廿提高了我的 設(shè)廿方案和分折間題的能力，加深了對理論知識的理解，做到了理論SI識與實跣 的聯(lián)系。學(xué)會I Proteus fi個仿真軟件的運用，枳累進行課程設(shè)計的經(jīng)驗。其次，通il本次課程設(shè)廿,大大提高了自己的動手能力和設(shè)it能力，#H深對 Proteus 件助能的理解,學(xué)會用這個軟件設(shè)廿三相步進電機控制系筑，將理論 知識與實踐相朕系，為以后在學(xué)習(xí)和工作的發(fā)展打下一個良好的基礎(chǔ)o滋后， 通11該課程設(shè)廿，初步理解了利用廿算機腔制技術(shù)亍三相步進電機腔制系貌的 Kit最后，找明白：知識不是孤立的，相互之間有聯(lián)系的，我們要學(xué)會理解知識 點以及

17、學(xué)科之同的散合滲透。本次課程設(shè)廿涉及到了計算機枝術(shù)，自動控制技術(shù), 攢機技術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)等眾多知識，因而我們需要把把各個學(xué)科之間的知識融 合起來，形成一個整體。認識到Proteus ji f IX件的強大功能，為以后的學(xué)習(xí)和 工作扌T下基礎(chǔ)。我相信未來是揚于我們的，蹶著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，控制技術(shù)的應(yīng)用將將越來 越廣泛，發(fā)揮越來越重要的作用。參考文獻間石主編數(shù)字電子技術(shù).M：高等教育，2006年2 陳振官等編菁新穎高效聲光報警器M： fflgfilt, 2005年3 壬東峰等主編單片機C培言應(yīng)用100.M：電子工業(yè),2009年4 胡耀輝等主編單片機系統(tǒng)開發(fā)實例經(jīng)典.M：冷金工業(yè)，2006年5 李

18、測主編單片機原理及應(yīng)用.MXX： XX大學(xué),2005年6 譚皓強主編C培言程序設(shè)S華大學(xué),2005年附錄I總電路圖RP2畑p/c焙1ZmizC2U2:A二rrr二rr二rC1JZZLJZZLc0fC3AECCEFG CFzr早細3Z Di31 DZ券0335恥3i 05/3355.FUME POIIAHI PDMDZ PD3M PD榭D PORW 旳郎衍 PWSD?UEA1-CZL4yfJ.PBIT 紅EK卩”PISPIS PI?racsi附錄II元器件清單P23G pz.ii*e PZZ/iC P2311 PZ為1Z pzs/ia P2U PZTWtSP3ARX&F3aann ptMJTTP3MT0 ?3ST1 P3ATO F3.1/TTJ=L圖12總電路圖序號編號名稱塑號數(shù)量1U-單片機AT89C5112C1電容瓷片電容13C2電容瓷片電容14C3電容電解電容15K開關(guān)按鍵開關(guān)176U2AEI輸入與D74LS2117RP2Respack-818P數(shù)碼管7SEG19VCC電瀾5V1 O210GROUND地接地111附錄III據(jù)程序#include #de