步进电机课程设计.doc

目录1.实验要求与设计21.1设计目的21.2设计要求21.3设计思路22.设计原理及分析32.1步进电机控制系统的组成32.2单片机最小系统32.3键盘控制电路42.4LED数码显示电路53.系统的总体方案设计63.1步进电机总体设计框图63.2驱动控制系统组成63.3脉冲信号的产生64.软件设计设计及调试74.1主程序流程图74.2INTO中断子程序框图74.4程序代码95.实验心得与体会16参考文献17附：课程设计评分表18附：步进电机电路图191.实验规定与设计1.1设计目的以单片机为核心设计出一个单片机控制步进电机的控制系统。本系统采用AT89C51作为控制单元，通过键盘实现对步进电机转动方向及转动速度的控制，并且将步进电机的转动速度动态显示在LED数码管上。1.2设计规定1.运用键盘按键来控制步进电动机的加速减速以及控制电动机的正转、反转、启动、停止等操作，达成显示的目的。2.了解步进电动机的工作原理，会计算其各个量之间的转换，例如，速度、时间、频率与步进角之间的关系。3.显示以51单片机为核心的实用控制电路，并进行调试出结果。1.3设计思绪采用51系列单片机实现对步进电动机进行调速控制。一方面运用键盘按键来控制步进电动机的加速减速以及控制电动机的正转、反转、启动、停止等操作。达成显示的目的。最终使步进电动机的控制能更加灵活。本实验采用89C51做单片机运营的,所用本实验只需要将其四相连接P1口得P1.0~P1.3口就行了，在AEDK实验教学机上，数码管和8279内部已经连接好，不需再连线。本实验使用的步进电机用直流+12V电压，电机线圈由A、B、C、D四相组成驱动方式为四相四拍方式,各线圈通电顺序如下表。表中一方面向A线圈输入驱动电流，接着B、C、D线圈驱动，最后又返回到A线圈驱动，按这种顺序切换，电机轴按顺时针方向旋转。若通电顺序相反，则电机轴按逆时针方向旋转。2.设计原理及分析2.1步进电机控制系统的组成步进电机控制系统共分为六个模块：单片机最小系统模块、键盘控制模块、数码显示模块、测速模块、步进电机驱动模块和电源模块。1.单片机最小系统重要由复位电路和时钟电路组成。复位电路为单片机系统提供可靠复位，使单片机能正常启动。时钟电路采用外部时钟方式，保证单片机个功能部件都是以时钟频率为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。2.键盘控制模块涉及方向控制键、加速键和减速键、启停键。实现对步进电机的控制。并且键盘上连接有发光二极管，以指示键盘状态。3.数码显示模块采用共阴极数码管来动态显示步进电机的实际转动速度。4.测速模块采用开关霍尔片对安放在步进电机转盘上的小磁片的磁信号进行检测，步进电机转盘每次带动小磁片通过霍尔片时，其都将有脉冲信号从霍尔片输出。单片机外部中断口对信号进行采集。2.2单片机最小系统近年，由于CHMOS技术的进步，大大地促进了单片机的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。这也是此后以80C51取代8051为标准MCU芯片的因素。由于单片机芯片多数是采用CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产。CMOS电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双极型半导体工艺的TTL电路速度快，但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高，又出现了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工艺。CHMOS和HMOS工艺的结合。目前生产的CHMOS电路已达成LSTTL的速度，传输延迟时间小于2ns，它的综合优势已在于TTL电路。因而，在单片机领域CMOS正在逐渐取代TTL电路。单片机是通过内部总线把计算机的各重要部件接为一体，其内部总线涉及地址总线、数据总线和控制总线。其中，地址总线的作用是在进行数据互换时提供地址，CPU通过它们将地址输出到存储器或I/O接口；数据总线的作用是在CPU与存储器或I/O接口之间，或存储器与外设之间互换数据；控制总线涉及CPU发出的控制信号线和外部送入CPU的应答信号线等。考虑到经济和可靠性的规定，本设计中采用AT89C51单片机，它宏晶科技设计生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机。是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机。指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。1.AT89C51单片机参数：工作电压：5.5V—3.8V/3.3VFlash程序存储器字节：4K定期器T0、T1：有中断优先级：22.AT89C51单片机优点：超低功耗超强抗干扰，超强抗静电输入输出口多，最多有40个I/O速度快，1个时钟/机器周期，可用低频率晶振2.3键盘控制电路键盘在单片机应用系统中能实现向单片机输入数据、传送命令等功能，是人工干预单片机的重要手段。键盘实质是一组按键开关的集合。键盘所用开关为机械弹性开关，运用了机械触点的合