单片机课程方案设计书步进电机启动停止正反转.docVIP

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。 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。步进电机的基本控制包括启停控制、转向控制、速度控制、换向控制4 个方面。从结构上看 ,步进电机分为三相、四相、五相等类型 ,本次设计的是四相电机。四相步进电机的工作方式有单四拍、双四拍和单双八拍3 种 。 28BYJ-48步进电机： 步进电机由于其电气特性,运转时会有步进感 ,即振动感。为了使电机转动平滑 ,减小振动 ,可在步进电机控制脉冲的上升沿和下降沿采用细分的梯形波 ,可以减小步进电机的步进角 ,提高电机运行的平稳性。在步进电机停转时 ,为了防止因惯性而使电机轴产生顺滑 ,则需采用合适的锁定波形 ,产生锁定磁力矩 ,锁定步进电机的转轴 ,使步进电机的转轴不能自由转动。 2.1.2步进电机的转向控制 如果给定工作方式正序换相通电 ,步进电机正转。若步进电机的励磁方式为单四拍，即 A -B –C - D。如果按反序通电换相，即则电机就反转。 2.1.3步进电机的速度控制 如果给步进电机发一个控制脉冲 ,它就转一步 ,再发一个脉冲 ,它会再转一步。2 个脉冲的间隔越短 ,步进电机就转得越快。调整送给步进电机的脉冲频率 ,就可以对步进电机进行调速。 2.2系统设计思路 我们本次设计的步进电机控制系统主要有单片机89S52、ULN2003A步进电机驱动芯片、四相永磁式步进电机、LED显示管及其其他相关元件组成。可以通过开关来控制系统的启/停工作，并通过LED显示管的工作状态显示步进电机的正、反转和前进、后退的状态。其总体设计框图1所示： 3. 硬件系统设计 3.1主要元件简介 3.1.1 AT89S52单片机 AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K系统可编程Flash存储器。AT89S52具有以下标准功能:8k字节Flash，256字节RAM,32位I/O?口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。 图2. AT89S52引脚图 3.2模块分析 3.2.1 时钟晶振电路 时钟电路是整个系统的心脏，控制着步进电机工作节奏。单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准，时钟信号通常用两种电路形式得到:内部振荡和外部振荡。 图4中的外接晶体以及电容C2和C1构成并联谐振电路，它们起稳定振荡频率、快速起振的作用，其值均为30PF左右，晶振频率选12MHz。 图4 时钟电路 3.2.2 复位电路 单片机的复位是靠外电路来实现的，在正常运行情况下，只要RST引脚上出现两个机器周期时间以上的高电平，即可引起系统复位，但如果RST引脚上持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。复位操作有两种情况，即上电复位和手动(开关)复位。本系统采用上电复位方式。 图5 复位电