四相步进电机控制系统设计.doc
精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除课 题： 四相五线单4拍步进制电动机的正反转控制专 业： 机械电子工程 班 级： 2班学 号： 20110259 姓 名： 周后银 指导教师： 李立成设计日期： 2014.6.92014.6.20成 绩：1 概述本实验旨在通过控制STC89C52芯片，实现对四相步进电机的转动控制。具体功能主要是控制电机正转10s、反转10s，连续运行1分钟，并用1602液晶显示屏显示出来。STC89C52单片机步进电机1602液晶显示屏独立按键键盘系统控制框图具体工作过程是：给系统上电后，按下启动开关，步进电机按照预先设置的转动方式转动，并且1602液晶显示屏显示正转，反转，转速。实验具体用到的仪器：STC89C52芯片、开关单元、四项步进电机、等硬件设备。实验具体电路单元有：单片机最小系统、步进电机连接电路、开关连接电路、1602液晶显示屏显示电路。 2 四相步进电机2.1步进电机步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。2.2步进电机的控制1.换相顺序控制： 通电换相这一过程称为脉冲分配。2.控制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，如果按反序通电换相，则电机就反转。3.控制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。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。2.3步进电机的驱动模块ABCD四相工作指示灯指示四相五线步进电机的工作状态2.4步进电机的工作过程开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图3.a、b、c所示： 步进电机工作时序波形图对步进电机四个绕组依次实现如下方式的循环通电控制：单四拍运行：正转A-B-C-D； 反转D-C-B-A双四拍运行：正转AB-BC-CD-DA；反转DC-CB-BA-AD八拍运行： 正转A-AB-B-BC-C-CD-D-DA本实验使用的是单四拍循环控制，单四拍运行 正转A-B-C-D；反转D-C-B-A3 LCD1602液晶显示屏 引脚接口说明表第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。4 电路图设计4.1 STC89C52概述4.2 最小系统单片机最小系统或者称为最小应用系统，就是用最少的元件组成的单片机可以工作的系统，对 52系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、复位电路、晶振电路。4.3 复位电路复位电路采用手动复位和上电自动复位。上电自动复位：在单片机上电的瞬间，RC电路充电，由于电容上电电压不能突变，所以RST引脚出现高电平，RST引脚出现的高电平将会随着对电容C的充电过程而逐渐回落。手动复位：当按下复位按钮时，RST出现高电平，实现复位。4.4 拨码电路 拨码开关和P3口相连，拨动开关sw1、sw2、sw3、sw4来控制电机的启停、正反转、速度的加减。4.5 电机驱动电路将步进电机的A、B、C、D分别接到P1.0、P1.1、P1.2、P1.3管脚上实物连接5 程序设计 5.1 主程序框图 系统分为电机转动、电机正转、电机反转、电机加速、电机减速和电机停止这几个部分组成，其主程序框图如图下所示开始初始化定义引脚数据等调用定时器函数程序声明定义延时函数响应中断声明定义定时器初始化函数声明定义按键处理函数调用按键子程序等待电机运转与停止电机加速电机减速电机正转与反转 5.2 步进电机速度控制程序框图正转部分: 送P1口不同的值，从而改变电机电源的相序，是电机正转，数值分别为0xf8,0xfc,0xf4,0xf6,0xf2,0xf3,0xf1,0xf9。流程图如下开始延时有外部中断?使用up_date等待反转部分:送P1口不同的值，从而改变电机电源的相序，是电机反转，数值分别为0xf9,0xf1,0xf3,0xf2,0xf6,0xf4,0xfc,0xf8。流程图如下开始延时有外部中断?down_date等待加速部分: 当电机处于正转或反转的时候，按下K2，调用加速程序，是电机每转动一部的延时时间变短，从而实现电机的加速。开始延时有外部中断?速度增加等待减速部分: 当电机处于正转或反转的时候，按下K3，调用加速程序，是电机每转动一部的延时时间变长，从而实现电机的减速。开始延时有外部中断?速度减小等待运行与停止: 按下K1键，系统默认是停止，拨动一次是运行，在拨动一次是停止，即是基数次运行，偶数次停止（一般不会拨动N次，为了看到现象，就拨动少数几次）开始延时有外部中断?奇数次运行偶数次停止等待5.3 拨码开关输入程序框图用于判断P3.1、P3.2、P3.3、P3.4， 调用按键子程序P3.1？运行或停止电机加速电机减速电机正转或反转P3.1？P3.1？P3.1？6 总结6.1心得这次课程设计，历时多天，失败多次，不断总结失败的经验，从中取得进步。经过这次课程设计，我明白了具体怎么来实现一个单片机的项目，熟悉了流程，获取信息的途径。彻底的了解了单片机的用途。6.2 收获 1、能够将理论知识与实践相结合，对理论的理解更透彻。2、对单片机C语言编程，有了初步的了解，为以后的进一步学习打下了基础。3、增强了自己的团队意识，在以后的学习和工作中能够更好的与他人合作。【附录二】电路图【精品文档】第 4 页
