课程设计-基于AT89C51单片机完成对步进电机的控制设计.docVIP

·摘要 本文主要介绍了步进电机的工作原理、工作特点以及在实际控制电路中的应用。还介绍了基于AT89C51单片机完成对步进电机的控制，由于考虑到步进电机的功率较大，也为了防止步进电机工作时对电路的干扰，由此采用了光电耦合电路进行单片机与步进电机的隔离，本设计还可以完成对步进电机的步进角的数目进行输入与显示和步进电机工作状况的显示，使控制更加直观，更加方便控制。 【关键字】： AT89C51单片机、步进电机、光电耦合电路、步进角 ·Abstract： This article mainly introduces the stepping motor’s working principle, working property and the application in the real control circuit. Yet introduces the control of stepping motor is based on the AT89C51 microcontroller .Be consider the needing power of stepping motor is a little higher and prevent the interference while stepping motor working .so I adopt photoelectrical couple circuits to isolate the microcontroller and stepping motor .this design can input the number of steps and display it, also display the working state of stepping motor, so these abilities not only let the control is more audiovisual, but also let the control is more convenience. 【Keywords】: AT89C51 microcontroller, stepping motor, Photoelectrical coupled circuits, Steps. 目 录 1.前言 2 2.整体方案讨论与设计 3 2.1方案一 3 2.2方案二 5 2.3方案选择 5 3.器件选择 6 3.1AT89C51单片机的介绍： 6 3.2光电耦合器介绍： 11 4.方案的设计 12 4.1步进电机的驱动电路 12 4.2步进电机的控制方式 14 4.3电路图 17 4.4进行步进电机控制的C语言源程序 17 5.系统功能、指标测试 17 6.设计体会 18 7.致谢词 18 7.参考文献 19 附录一：电路图 20 附录二：C语言源程序 21 1.前言 步进电机是数字控制系统中的一种执行元件，其功能是将脉冲信号变换为相应的角位移或直线位移，即给一个脉冲信号，电动机就转动一个角度或前进一步，并且没有积累误差，因此它广泛运用于工业、航天、国防等领域。而对步进电机的控制又是一门重要的学科，常常用微控制器对它进行控制。这次的设计采用的是用单片机控制步进电机，单片机采用的是ATEML公司生产的MCS－51系列的单片机，AT89C51单片机。它完全兼容INTER生产的51系列单片机，无论是硬件还是指令系统，它都INTER的51系列单片机的继承。因为MCS－51系列的单片机的集成度高、处理功能强、可靠性高、系统结构简单、、价格低廉、易于使用等优点，在世界范围内得到了广泛的普及和应用，特别是在中国，MCS－51系列的单片机占了中国8位单片机的绝大多数的市场。 用单片机控制步进电机就是在单片机的一个I/O端口产生可控制步进电机工作的脉冲信号，如果所控制的步进电机为四项步进电机就需要四个脉冲信号输出线分别接步进电机的四项输入端，而用单片机控制有控制方便、扩展性强等优点，可以实现对步进电机的正转、反转、还可以通过一些手段使步进电机精确的转的角度。由于步进电机的功率较大，直接用单片机进行驱动不合实际，因此就要专门的设计一个驱动电路，简单的就是用光电耦合进行隔离，将单片机输出的控制脉冲用光电耦合器进行隔离，再在光电耦合器的另一端设计一个电流放大电路，这样不仅可以驱动较大功率的步进电机，还可以防止步进电机工作时对单片机等控制电路的干扰。 2.整体方案讨论与设计 2.1方案一 由于步进电机受脉冲信号控制，并且脉冲信号要按照一定的时序，此设计要求采用四项步进电机，并且采用的转子齿数是50，所以齿距角为360°/50=7.2°。采用四项步进电机就要求有四个脉冲源对步进电机进行控制，而这四项