步進(jìn)電機課程設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 報 告</p><p>　　一、課程設(shè)計的性質(zhì)和目的</p><p>　　通過課程設(shè)計，進(jìn)行硬軟件設(shè)計的方法和技能訓(xùn)練，鞏固在課堂上學(xué)到的有關(guān)硬件電路設(shè)計和相應(yīng)程序設(shè)計的基本知識和基本方法，通過具體課題的訓(xùn)練，達(dá)到能獨立閱讀、查閱資料、軟硬件設(shè)計和調(diào)試完善特定功能的目的。</p><p><b>　　二、課程設(shè)計的要求

2、</b></p><p>　　1、遵循硬件設(shè)計模塊化。</p><p>　　2、要求通過自制PCB板、或萬能板、或面包板設(shè)計實物。</p><p>　　3、程序設(shè)計結(jié)構(gòu)化。</p><p>　　4、要求程序結(jié)構(gòu)合理，程序簡明易懂，有必要的注釋。</p><p>　　三、主要儀器設(shè)備及軟件</p>

3、<p>　　PC機、Keil軟件、、ALTIUM DESINGERS09(PROTEL99)、 Proteus繪圖軟件及仿真等。</p><p>　　四、課程設(shè)計題目及要求 </p><p>　　見具體課題（有課題老師與選題學(xué)生共同商定）</p><p>　　地點： 信息工程學(xué)院實驗室（有教師協(xié)調(diào)安排）</p><p&g

4、t;　　元器件領(lǐng)用：由指導(dǎo)教師簽字在行政樓301領(lǐng)取</p><p>　　時間安排： 每天集中半天的輔導(dǎo)（具體師生協(xié)商安排）</p><p>　　五、課題分析及設(shè)計思路</p><p><b>　　硬軟件設(shè)計思路</b></p><p>　　基于單片機的步進(jìn)電機控制，可以通過四個按鍵分別實現(xiàn)開始/停止，正傳/反轉(zhuǎn)，全速

5、前進(jìn)和單步前進(jìn)。</p><p>　　通過外部中斷來控制開始/停止按鍵可實時響應(yīng)按鍵的輸入。由兩個LED分別指示程序的運行狀態(tài)，可以方便進(jìn)行操作。</p><p><b>　　硬件設(shè)計框圖</b></p><p>　　總體硬件電路圖如下所示：</p><p>　　硬件設(shè)計電路圖（按模塊設(shè)計）</p><

6、;p><b>　　1.單片機最小系統(tǒng)</b></p><p>　　AT89C51為8 位通用微處理器，主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0~P3 為可編程通用I/O 腳，其功

7、能用途由軟件定義。</p><p>　　5l系列單片機提供以下功能：4 kB存儲器；256 BRAM；32條工／O線；2個16b定時／計數(shù)器；5個2級中斷源；1個全雙向的串行口以及時鐘電路。</p><p><b>　　2.電機模塊</b></p><p>　　步進(jìn)電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機件

8、。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。</p><p>　　步進(jìn)電動機的勵磁方式可分為全部勵磁及半步勵磁，其中全步勵磁又有1相勵磁及2相勵磁之分，而半步勵磁又稱1—

9、2相勵磁。每輸出一個脈沖信號，步進(jìn)電動機只走一步。因此，依序不斷送出脈沖信號，步進(jìn)電動機即可連續(xù)轉(zhuǎn)動。本設(shè)計選擇半步勵磁（1—2相勵磁）： 1—2相勵磁法為1相與2相輪流交替導(dǎo)通。因分辨率提高，且運轉(zhuǎn)平滑，每送一勵磁信號可走9度。若以1—2相勵磁法控制步進(jìn)電動機正轉(zhuǎn)，其勵磁順序如下所示(若勵磁信號反向傳送，則步進(jìn)電動機反轉(zhuǎn))：勵磁順序：A—AB—B—BC—C— CD— D— DA</p>

10、;<p>　　驅(qū)動電路如下：其中：1B,2B,3B,4B分別與P10,P11.P12,P13相連接。</p><p><b>　　步進(jìn)電機時序表：</b></p><p><b>　　3.按鍵模塊</b></p><p>　　通過四個按鍵分別實現(xiàn)對步進(jìn)電機的不同功能的實現(xiàn)，電路圖如下：</p>

11、<p>　　開始/停止和方向按鍵分別通過連接單片機的P3.3,P3.2,用外部中斷的方式對其處理，可快速準(zhǔn)確的相應(yīng)中斷，以實現(xiàn)對電機的控制。</p><p><b>　　4.LED模塊</b></p><p>　　通過兩個LED分別指示開始/停止（D1），正/反轉(zhuǎn)（D2）。電路圖如下：</p><p><b>　　軟件設(shè)計思

12、路</b></p><p><b>　　軟件功能規(guī)劃</b></p><p>　　軟件部分整體功能由開始/停止鍵控制，只有當(dāng)開始/停止鍵按下，LED1（D1）亮?xí)r，才能控制步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)動。D1點亮后，由LED2(D2)的亮滅來指示電機的正反轉(zhuǎn)，當(dāng)D2燈亮?xí)r，電機正轉(zhuǎn)，D2滅時，電機反轉(zhuǎn)。</p><p>　　當(dāng)電機全速運行時，可通過

13、開始/停止鍵和方向鍵控制電機停止轉(zhuǎn)動。重新按下按鍵時，電機正常運行。</p><p><b>　　軟件流程圖如下：</b></p><p>　　六、程序主要代碼與分析（關(guān)鍵代碼要有注釋）：</p><p>　　#include <reg51.h> //51芯片管腳定義頭文件</p><p>　　#inc

14、lude <intrins.h> //內(nèi)部包含延時函數(shù) _nop_();</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　uchar code FFW[8]={0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0

15、x09}; //正轉(zhuǎn)電機編碼</p><p>　　uchar code REV[8]={0x09,0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01}; //反轉(zhuǎn)電機編碼</p><p>　　sbit K1 = P3^0; //全速 </p><p>　　sbit K2 = P3^1; //單步 </p&g

16、t;<p>　　sbit K3 = P3^2; //正/反轉(zhuǎn) </p><p>　　sbit K4 = P3^3; //開始/停止 </p><p>　　sbit led1 = P0^0; //指示燈，表示開始/停止?fàn)顟B(tài)</p><p>　　sbit led2 = P0^2; //指示燈，表示正

17、轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)狀態(tài)</p><p>　　int num=500; //延時函數(shù)的常量，控制步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)速</p><p>　　uchar h=0; //設(shè)置變量，控制單步運行</p><p>　　uchar flag = 0; //控制運行狀態(tài),控制開始/停止 </p><p>　　uchar flag1 = 0;

18、 //控制運行狀態(tài),控制正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)</p><p>　　void motor_ffw(); //函數(shù)聲明</p><p>　　void motor_rev(); </p><p>　　void motor_ffw2();</p><p>　　/ /* 延時t毫秒，11.0592MHz時鐘，延時約1ms </p>

19、<p>　　void delay(int t) </p><p>　　{ </p><p>　　uint k; </p><p>　　while(t--) </p><p><b>　　{ </b></p>

20、<p>　　for(k=0; k<20; k++) </p><p><b>　　{} </b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/ /*步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)單步執(zhí)行 </p&

21、gt;<p>　　void motor_single() </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　P1 = FFW[h]; //取數(shù)據(jù),單步轉(zhuǎn)45度 </p><p>　　delay(num*2); //調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 </p>

22、<p>　　h++; //全局變量，控制單步的次數(shù)</p><p>　　if(h == 8)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　h = 0;</b></p><p><b>　　} </b></p><p&g

23、t;<b>　　}</b></p><p>　　/ /*步進(jìn)電機反轉(zhuǎn)單步執(zhí)行 </p><p>　　void motor_single_cov() </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　P1 = REV[h]; //取數(shù)據(jù),單步轉(zhuǎn)45度

24、 </p><p>　　delay(num*2); //調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 </p><p><b>　　h++; </b></p><p>　　if(h == 8)//全局變量，控制單步的次數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p&

25、gt;<b>　　h = 0;</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/ /*步進(jìn)電機正轉(zhuǎn) </p><p>　　void motor_ffw()</p><p><b

26、>　　{ </b></p><p>　　char i; </p><p>　　for (i=0; ; i++) //一個周期轉(zhuǎn)45度 </p><p>　　{ </p><p>　　P1 = FFW[i]; //取數(shù)據(jù) &l

27、t;/p><p>　　if(K4 == 0 || K3 == 0) //若K1按下,則停止 </p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay(5); //延時去抖動</p><p><b>　　break;</b></p><p>　　}

28、 //退出此循環(huán)程序 </p><p>　　delay(num); //調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 </p><p><b>　　if(i > 7)</b></p><p>　　i = 0; </p><p><b>　　} </b>&

29、lt;/p><p><b>　　}</b></p><p>　　/ /*步進(jìn)電機反轉(zhuǎn) </p><p>　　void motor_rev() </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　char i; </p>

30、<p>　　for (i=0; ; i++) //一個周期轉(zhuǎn)45度 </p><p>　　{ </p><p>　　P1 = REV[i]; //取數(shù)據(jù) </p><p>　　if(K4 == 0 || K3 == 0) //若K1按下,則停止</p><p>

31、<b>　　{</b></p><p>　　delay(5);//延時去抖動</p><p><b>　　break;</b></p><p>　　} //退出此循環(huán)程序 </p><p>　　delay(num); //調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速

32、 </p><p><b>　　if(i > 6)</b></p><p><b>　　i = 0; </b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//主

33、程序 </p><p>　　void main(void) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　EA=1; //開放總中斷 </p><p>　　EX0=1; //允許使用外中斷0 </p><p>　　IT0=1; //選

34、擇負(fù)跳變來觸發(fā)外中斷 </p><p>　　EX1=1; //允許使用外中斷1 </p><p>　　IT1=1; //選擇負(fù)跳變來觸發(fā)外中斷 </p><p>　　while(1) //掃描查詢按鍵狀態(tài)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　i

35、f(K1 == 0 && flag1 == 0 && flag == 1) //K1是否被按下 </p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　while(!K1); </p><p&

36、gt;　　motor_rev(); //flag1 =0，步進(jìn)電機反轉(zhuǎn) </p><p>　　} </p><p>　　if(K1 == 0 && flag1 == 1 && flag == 1) </p><p><b>　　{ </b></p><p>

37、;<b>　　delay(5);</b></p><p>　　while(!K1); </p><p>　　motor_ffw(); //flag1 =1，步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)</p><p><b>　　} </b></p><p>　　if(K2 == 0 && flag1

38、 == 0 && flag == 1) </p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　while(!K2); </p><p>　　motor_single_cov(); //flag1

39、 =0，電機反轉(zhuǎn)單步執(zhí)行 </p><p><b>　　} </b></p><p>　　if(K2 == 0 && flag1 == 1 && flag == 1) </p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　

40、　delay(5);</b></p><p>　　while(!K2); </p><p>　　motor_single(); //flag1 =1，電機正轉(zhuǎn)單步執(zhí)行 </p><p><b>　　} </b></p><p>　　else </p><

41、p>　　P1 = 0xf0; </p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/******************************************************/ </p><p>　

42、　void int0() interrupt 0 //外中斷0的中斷編號為0 </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　led2 = ~led2;//取反led2</p><p><b>　　flag1++; </b></p><p>　　if(flag1 == 2

43、) //flag1表示正反狀態(tài)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　flag1 = 0; //flag1 = 0為反轉(zhuǎn)</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　v

44、oid int1() interrupt 2 //外中斷0的中斷編號為1 </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　led1 = ~led1;//取反led1</p><p>　　flag++;//flag值為1,表示開始狀態(tài)</p><p>　　if(flag == 2)//再次

45、按下,清flag = 0</p><p><b>　　{</b></p><p>　　flag = 0;//flag值為0,表示停止?fàn)顟B(tài)</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>

46、;　　七、調(diào)試與分析</b></p><p>　　驗正結(jié)果截圖或?qū)嵨镎掌c分析</p><p>　　1.驗證結(jié)果截圖如下：</p><p><b>　　2.分析：</b></p><p>　　通過實際的按鍵檢測可以發(fā)現(xiàn)使用按鍵中斷的方法控制步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)動，可以做到響應(yīng)速度快，結(jié)果準(zhǔn)確。相比較查詢方式更加的靈活

47、。而使用LED燈指示程序的運行狀態(tài)，則更加的直觀。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　例說51單片機</b></p><p><b>　　九、心得體會</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計，使用單片機完成了對步進(jìn)電機的綜合控制，程