基于单片机的步进电机的运动控制系统课程毕业设计论文.docVIP

基于单片机的步进电机的运动控制系统 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 步进电机原理及硬件设计 h 2 1 单片机电路 h 2 1.1 AT89C51单片机的组成结构 h 2 1.2 AT89C51单片机的引脚及功能 h 4 2步进电机 h 6 2.1 步进电机的工作原理 h 6 2.2步进电机的驱动 h 7 3 电源 h 11 4 软件程序设计 h 11 4.1三相六拍环形分配11 4.2主程序的设计 h 12 总结 h 19 参考文献 2 h 1 1步进电机原理与硬件设计 1单片机电路 本系统采用A89C51单片机产生控制信号单片机内部的内存即可满足要求。如需要扩展较多的外部RAM和ROM可加上数据缓冲器。步进电机控制信号通过AT89C51单片机其中一个口进行扩充。为了增加步进电机工作的灵活性，在启动步进电机工作之后，当有键按下，设置产生外部中断，达到灵活控制电机的目的。下面介绍一下AT89C51单片机。 1.1AT89C51单片机的组成结构 AT89C51单片机内部硬件结构框图如图2所示。它由一个8位中央处理器（CPU）、一个256B片内RAM及4KBFlashROM、21个特殊功能寄存器、4个8为并行I/O口以及中断系统等部分组成，各功能部件通过片内单一总线连成一个整体，集成在一块芯片上。 （1） CPU CPU是单片机的核心部分，CPU包括两个基本部分：运算器和控制器。 ①运算器 运算器即算术逻辑单元ALU,是进行算术或逻辑运算的部件。可实现算术运算和逻辑运算。操作的结果一般送回累加器ACC，而其状态信息送至程序状态寄存器PSW。 ②控制器 控制器是用来控制计算机工作的部件。控制器接收来自存储器的指令，使各部件协调工作，完成指令所规定的操作。 图2 AT89C51单片机内部结构示意图 （2）内部存储器 ①内部数据存储器 AT89C51芯片内共有256B（地址为00H-FFH）的数据存储器，其中高128B（地址为：80H-FFH）被专用寄存器占用，能作为寄存器供用户使用的只是低128B(地址为：00H-7FH),用于存放可读写的数据，如程序执行过程中的变量。 ②内部程序存储器 AT89C51共有（地址为：0000H-0FFFH）的flash程序存储器，用于存放程序、原始数据或表格常数。 （3）定时/计数器 AT89C51共有两个16位的定时/计数器都可以设置成计数方式，用于对外部事件进行计数；也可设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现对单片机运行的控制。 （4）并行I/O口 用于进行单片机内外的传输，4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3）。每个8位的口，既可用作输入口，也可用作输出口，每个口即可以8位同步读写，又可对每一位进行单独的操作。标准I/O口的主要功能相当于一个8位锁存器，能存储一个字节的二进制数据，以保持与之相连接的8条口线各自电位的高低状态。 1.2 AT89C51单片机的引脚及功能 AT89C51共有40个引脚，下面介绍一下它们的主要功能。 （1）P0口 P0口某一位的结构图如图3所示，一个输出锁存器、两个三态缓冲器、一 图3 P0口的结构示意图 个转换开关MUX、一个输出驱动电路（T1和T2）和一个与门及一个非门组成。 （2）P1，P2，P3口 P1口是唯一的单功能口，位结构图如图4所示，仅能作为通用I/O口使用，P1口是8位准双向口，作通用输入／输出口使用， Pl口有别于P0口，它接有内部上拉电阻。P1口的每以一位可以独立地定义为输人或者输出，因此，P1口既可作为8位并行输入／输出口，又可作为8位输入／输出端。CPU既可以对P1口进行字节操作，又可以进行位操作。当作输入方式时，该位的锁存器必须顶写1。 P2口是8位准双向输入／输出接口，当外接程序存储据时，P2口给出地址的高8位，此时不能用作通用，I／O口。当外按数据存储器时，若RAM小于256KB，用R0、R1作间址寄存器，只需要P0口送出地址低8位，P2口可以用 图4 P1口的位结构图 作通用I／O ；若RAM大于256KB，必须用16位寄存器DPTR作间址寄存器．则P2口只能在一定限度内作一股I／O 口使用。 P3口是多功能口，同P0口一样，当做输入口时，必须先向锁存器写“1”，使场效应管T截止。 （3）主电源引脚GND和Vcc GND(20)：接地；Vcc(40)：正常操作时接十5V电源 （4）外接晶体引脚XTAL1和XTAL2 当外接晶体振荡器时，XTAL1和XTAL2分别接在外