步进电机控制系统课程设计(共33页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上自动控制原理课程设计说明书步进电机控制系统（一） 院系 航空航天工程学部（院） 专业 探测制导与控制技术 班号 探测1301 学号 27 姓名 李天竺 指导教师 刘昕 沈阳航空航天大学2016年07月 专心-专注-专业摘要本课程设计主要研究了基于AT89C52单片机和ULN2003驱动芯片的步进电机控制及驱动电路的设计。该系统可分为控制模块，驱动模块，显示模块，单片机最小系统四大部分。其中采用AT89C52单片机作为控制模块的核心，利用单片机编程实现了对步进电机启动停止，正转，反转，减速加速等功能的基本控制。驱动模块由芯片ULN2003对单片机 输出的脉冲进行功率放大

2、，从而驱动电机转动；显示部分由4段LED共阴数码管组成，主要是显示电动机的工作状态和转速；单片机最小系统由时钟电路和复位电路组成，保证单片机正常运行。通过实际测试表明本设计系统的性能优于传统步进电动机。具有结构简单，可靠性高，实用性强，简单方便，性价比高等特点。此外本文还介绍的了步进电机的基本原理及AT89C52单片机的性能特点。关键词 步进电机 ULN2003 AT89C52目录第1章 引 言1.1 设计背景单片机是现代电子技术、计算机技术的新兴领域，以单片机为代表的嵌入式系统的出现标志着现代电子系统时代的到来。采用嵌入式系统集成器件，将电子系统的设计从单纯的硬件设计变为智能化的硬、软件设计

3、，从而使现代电子系统软硬结合，具有智能化、系统功能，具有柔韧性及激励-运行-响应等特点。目前，单片机的价格己很低廉，这使得单片机的应用更为广泛，因此就有可能比较普遍地应用微机来控制各类电机完成各种新颖的、高性能的控制策略，使电机的各种潜在能力得到充分的发挥，使电机的性能更符合使用要求，还可以制造出各种便于控制的新型电机，使电机出现新的面貌。比较简单的电机微机控制，例如在适当的时刻让小型电动机起动、制动或反转之类，只要用微机控制继电器或电子开关元件使电路开通或关断就可以了。在各种机床设备及生产流水线中，现在已普遍采用带微机的可编程控制器，按一定的规律控制各类电动机的动作。至于复杂的控制，则要用微

4、机控制电机的电压、电流、转矩、转速、转角等等，使电机按给定的指令准确工作。通过微机控制，可使电机的性能有很大的提高。例如传统的直流电机和交流电机各有优缺点，直流电动机的调速性能很好，但带有机械换向器。有机械磨损及换向火花等问题，交流电动机，不论是异步电动机还是同步电动机，结构都比直流电动机简单，工作也比直流电机可靠，但在频率恒定的电网上运行时，它们的速度不能方便而又经济地调节。交流电机采用正弦脉宽调制方式进行变频调速是比较理想的，但若要用普通的模拟电路或数电路完成这一任务，电路相当复杂，用微机控制就简单多了。若要进一步提高调速精度及动态性能，可采用矢量控制方案，它的调速性能将与直流电动机相当。

5、但矢量控制比较复杂，用传统的模拟电路或数电路很难做到，而应用微机控制则能方便地实现。1.2步进电机及其发展步进电机又称脉冲电机或阶跃电机，国外一般称为Steomtor或Stepping motor， Pulse motor，Stepper servo，Stepper等等。目前，随着电子技术拉制技术以及电动机本体的发展和变化，传统电机分类间的界面越来越模糊。这是机电一体化元件组件的必然趋势。就传统的步进电机来说，可以简单地定义为，根据输入的脉冲信号，每改变一次励磁状态就前进一定角度（或长度），若不改变励磁状态则保持一定位里而静止的电动机。从广义上讲，步进电机是一种受电脉冲信号控制的无刷式直流电机

6、，也可看作是在一定频率范围内转速与控制脉冲频率同步的同步电机。步进电机的机理是基于基本的电磁铁作用，其原始模型起源于1830年至1860年间。1870年前后开始以控制为目的的尝试，应用于氮弧灯的电极输送机构中。这被认为是最初的步进电机。此后，在电话自动交换机中广泛使用了步进电机。不久又在缺乏交流电源的船泊和飞机等独立系统中广泛应用。20世纪60年代后期，在步进电机本体方面随着永磁材料的发展，各种实用性步进电机应运而生，而半导体技术的发展则推进了步进电机在众多领域的应用。在近30年间，步进电机迅速地发展并成熟起来，从发展趋向来讲，步进电机已经能与直流电机、异步电机，以及同步电机并列，从而成为电机

7、的一种基本类型。传统的步进电机一般可分为永磁式步进电机(PM Step Motor)，反应式步进电机(VR Step Motor)和混合式步进电机(Hybrid Step Motor )三种。永磁式步进电机类似于永磁转子的同步电机，转子上安装有永磁体，但定子一般为集中式绕组。反应式步进电机靠变磁阻原理运行，没有永磁体。混合式步进电机最初是作为一种低速驱动用的交流同步电机而设计的，后来发现如果各相绕组通以直流脉冲，这种电机也能步进运动。它的转子嵌有轴向充磁磁钢，主要依靠定转子磁场相互作用产生转矩，由于它特殊的结构，它的步距角远小于永磁式步进电机，也可看成是一种极对数很多的永磁式转子同步电机。我国

8、步进电机的研究及制造始于本世纪50年代后期。从50年代后期到60年代后期，主要是高等院校和科研机构为研究一些装置而使用或开发少量产品。这些产品以多段结构三相反应式步进电机为主。70年代初期，步进电机的生产和研究有所突破。除反映在驱动器设计方面的长足进步外，对反应式步进电机本体的设计研究发展到一个较高水平。70年代中期至80年代中期为成品发展阶段，新品种高性能电机不断被开发。自80年代中期以来，由于对步进电机精确模型做了大量研究工作，各种混合式步进电机及驱动器作为产品广泛利用。自本世纪中叶，步进电机的应用渗进到数控制的各个领域，尤其在（数控）机械中广泛利用其开环拉制的特点。近十几年来，步进电机在

9、FA机器(Factory Automation)和计算机外部设备等领域作为控制用电动机和驱动用电动机而广泛使用。1.3研究的内容本论文研究的是反应式步进电动机驱动控制系统，以AT89C52单片机为核心控制器，采用分频和频率选择控制电机速度，采用细分驱动控制方式，它可以驱动三相、四相反应式步进电动机。本设计内容主要是基于单片机的反应式步进电动机驱动控制系统硬件设计，包括控制部分硬件设计、驱动部分硬件设计、电源供电部分的设计和系统软件部分设计。第2章总体方案论证与设计2.1 步进电机原理及控制技术由于步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线或角位移的执行元件，它不能直接接到交直流电源上，而必须使用专业

10、设备步进电机控制驱动器，典型步进电机控制系统如图2-1所示：图2-1步进电机运行过程中频率变化曲线控制器可以发出脉冲频率从几赫兹到几千赫兹可以连续变化的脉冲信号，它为环形分配器提供脉冲序列，环形分配器的主要功能是把来自控制环节的脉冲序列按一定的规律分配后，经过功率放大器的放大加到步进电机驱动电源的各项输入端，以驱动步进电机的转动，环形分配器主要有两大类：一类是用计算机软件设计的方法实现环形分配器要求的功能，通常称软环形分配器。另一类是用硬件构成的环形分配器，通常称硬环形分配器。功率放大器主要对环形分配器的较小输出信号进行放大，以达到驱动步进电机的目的，步进电机的基本控制包括转向控制和速度控制两

11、个方面。从结构上看，步进电机分为三相单三拍、三相双三拍和三相六拍3种，其基本原理如下：2.1.1换相顺序的控制通电换相这一过程称为脉冲分配。例如，三相步进电机在单三拍的工作方式下，其各相通电顺序为ABCA，通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A、B、C相的通断。三相双三拍的通电顺序为ABBCCAAB，三相六拍的通电顺序为AABBBCCCAA。2.1.2步进电机的换向控制如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转。若步进电机的励磁方式为三相六拍，即AABBBCCCAA。如果按反序通电换相，即AACCCBBBAA，则电机就反转。其他方式情况类似。2.1.3步进电机的速度控制如果给步进电机发一个

12、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。调整送给步进电机的脉冲频率，就可以对步进电机进行调试。2.1.4步进电机的起停控制步进电机由于其电气特性，运转时会有步进感。为了使电机转动平滑，减小振动，可在步进电机控制脉冲的上升沿和下降沿采用细分的梯形波，可以减小步进电机的步进角，跳过电机运行的平稳性。在步进电机停转时，为了防止因惯性而使电机轴产生顺滑，则需采用合适的锁定波形，产生锁定磁力矩，锁定步进电机的转轴，使步进电机转轴不能自由转动。2.1.5步进电机的加减速控制在步进电机控制系统中，通过实验发现，如果信号变化太快，步进电机由于惯性跟不上电信号的

13、变化，这时就会产生堵转和失步现象。所有步进电机在启动时，必须有加速过程，在停止时波形有减速过程。理想的加速曲线一般为指数曲线，步进电机整个降速过程频率变化规律是整个加速过程频率变化规律的逆过程。选定的曲线比较符合步进电机升降过程的运行规律，能充分利用步进电机的有效转矩，快速响应性好，缩短了升降速的时间，并可防止失步和过冲现象。在一个实际的控制系统中，要根据负载的情况来选择步进电机。步进电机能响应而不失步的最高步进频率称为“启动频率”，于此类似“停止频率”是指系统控制信号突然关断，步进电机不冲过目标位置的最高步进频率。电机的启动频率、停止频率和输出转矩都要和负载的转动惯量相适应，有了这些数据，才

14、能有效地对电机进行加减速控制。加速过程有突然施加的脉冲启动频率f0。步进电机的最高启动频率（突跳频率）一般为0.1KHz到34KHz，而最高运行频率则可以达到N*102KHz，以超过最高启动频率的频率直接启动，会产生堵转和失步的现象。在一般的应用中，经过大量实践和反复验证，频率如按直线上升或下降，控制效果就可以满足常规的应用要求。用PLC实现步进电机的加P减速控制，实践上就是控制发脉冲的频率。加速时，使脉冲频率增高，减速则相反。如果使用定时器来控制电机的速度，加减速控制就是不断改变定时中断的设定值。速度从v1v2变化，如果是线性增加，则按给定的斜率加P减速；如果是突变，则按阶梯加速处理。在此过

15、程中要处理好两个问题：(1)速度转换时间应尽量短为了缩短速度转换的时间，可以采用建立数据表的方法。结合各曲线段的频率和各段间的阶梯频率，就可以建立一个连续的数据表，并通过转换程序将其转换为定时初始表。通过在不同的阶段调用相应的定时初值，就可控制电机的运行。定时初值的计算是在定时中断外实现的，并不占用中断时间，保证电机的高速运行。(2)保证控制速度的精确性要从一个速度准确达到另一个速度，就要建立一个校验机制，以防超过或未达到所需速度。2.1.6步进电机的换向控制步进电机换向时，一定要在电机降速停止或降到突跳频率范围之内在换向，以免产生较大的冲击而损坏电机。换向信号一定要在前一个方向的最后一个脉冲

16、结束后以及下一个方向的第一个脉冲前发出。对于脉冲的设计主要要求其有一定的脉冲宽度、脉冲序列的均匀度及高低电平方式。在某一高速下的正、反向切换实质包含了降速换向加速3个过程。步进电机有如下特点：(1)步进电机的角位移与输入脉冲数严格成正比，因此当它转一转后，没有累计误差，具有良好的跟随性。(2)由步进电机与驱动电路组成的开环数控系统，既非常方便、廉价，也非常可靠。同时，它也可以有角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。(3)步进电机的动态响应快，易于启停、正反转及变速。(4)速度可在相当宽的范围内平滑调节，低速下仍能保证获得很大的转矩，因此一般可以不用减速器而直接驱动负载。(5)步进电机只能通过脉

17、冲电源供电才能运行，它不能直接用交流电源或直流电源。(6)步进电机自身的噪声和振动比较大，带惯性负载的能力强。2.2 方案论证从该系统的设计要求可知，该系统的输入量为速度和方向，速度应该有增减变化，通常用加减按钮控制速度，这样只要2根口线，再加上一根方向线盒一根启动信号线共需要4根输入线。系统的输出线与步进电机的绕组数有关。这里选步进电机，该电机共有四相绕组，工作电压为+5V，可以个单片机共用一个电源。步进电机的四相绕组用P1口的P1.0P1.3控制。显示模块采用LED七段数码管动态显示电机的转速，主要是利用了单片机的P0口接一个4位的共阳极数码管。数码管a，b，c，d，e，f，DP,分别接P

18、0.0p0.7口。数码管的公共角14分别接P2.092.3。AT89C52单片机输出的脉冲序列经过上拉电阻驱动数码管显示。采用数码管动态显示方式，硬件电路简单，编程简单，显示信息清晰，器件价格低廉，但占单片机I/O口比较多。控制模块采用AT89C52单片机作为系统控制的核心，利用单片机编程产生步进电动机所需脉冲序列与方向控制信号。单片机算术功能强，软件编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，由于其功耗低，体积小，技术成熟和成本低，且可对其进行扩展，附带显示设备，键盘输入等设备，使用方便。还可通过软件编程实现对步进电动机的位置，速度预设及显示。步进电机位置和速度实际上是跟单片机产

19、生脉冲的个数和脉冲频率是一一对应的，而方向由导电顺序决定，并且，由于单片机芯片引脚少，软硬件连接简便灵活，硬件容易实现。驱动模块直接采用ULN2003芯片进行功率放大，它的内部构造是达林顿的。专门用来驱动继电器的芯片，甚至在芯片内部做了一个消线圈反动电势的二极管。ULN12003的输出端允许通过的IC电流200Ma,饱和压降VCE为1V左右，耐压BVCED为36V。输出口的外接负载可根据以上参数估算。采用集电极开路输出，输出电流大，故可以直接驱动继电器等外接控制元件，也可以直接驱动步进电动机。根据系统的要求，按键输入部分设置了顺时针控制，逆时针控制，加减速控制，以及停止三种启动方式和按键，当按

20、下按键内部程序检测P30P3.7的控制状态变化调用相应的启动和转向子程序，从而实现系统对电机速度和方向的控制。2.3 总体硬件组成框图 总体硬件组成框图如图2-2所示。AT89C51单片机状态显示电路电源及时钟电路复位电路键盘控制电路ULN2803启动电路步进电机图2-2 总体硬件组成框图2.4 元器件介绍2.4.1步进电机步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。步进电机区别于其他控制电机的最大特点是：它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。步进电机分三种

21、：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式(HB)，步进电机又称为脉冲电机，是工业过程控制和仪表中一种能够快速启动，反转和制动的执行元件，其功用是将电脉冲转换为相应的角位移或直线位移，由于开环下就能实现精确定位的特点，使其在工业控制领域获得了广泛应用。步进电机的运转是由电脉冲信号控制的，其角位移量或线位移量与脉冲数成正比，每个一个脉冲，步进电机就转动一个角度（步距角）或前进、倒退一步。步进电机旋转的角度由输入的电脉冲数确定，所以，也有人称步进电机为数字/角度转换器。(1)四相步进电机的工作原理该设计采用了20BY-0型步进电机，该电机为四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕

22、组按合适的时序通电，就能使步进电机转动。当某一相绕组通电时，对应的磁极产生磁场，并与转子形成磁路，这时，如果定子和转子的小齿没有对齐，在磁场的作用下，由于磁通具有力图走磁阻最小路径的特点，则转子将转动一定的角度，使转子与定子的齿相互对齐，由此可见，错齿是促使电机旋转的原因。(2)步进电机的静态指标及术语相数：产生不同队N、S磁场的激磁线圈对数，常用m表示。拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即ABBCCDDA AB，四相八拍运行方式即AABBBCCCDDDAA。步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用表示。=

23、360/（转子齿角运行拍数），以常规二、四相，转子齿角50齿角电机为例。四相运行时步距角为=360/(50*4)=1.8，八拍运行时步距角为=360/(50*80)=0.9。定位转矩：电机在不通电的状态下，电机转子自身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的）。静转矩：电机在额定静态作业下，电机不做旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。虽然静态转矩与电磁激磁匝数成正比，与定子和转子间的气隙有关。但过分采用减小气隙，增加励磁匝数来提高静转矩是不可取的，这样会造成电机的发热及机械噪音。(3)四相步进电机的脉冲分配规律目前，对步进电机的控制主要

24、有分散器件组成的环形脉冲分配器、软件环形脉冲分配器、专用集成芯片环形脉冲分配器等。本设计利用单片机进行控制，主要是利用软件进行环形脉冲分配。四相步进电机的工作方式为四相单四拍，双四拍和四相八拍工作的方式。各种工作方式在电源通电时的时序与波形分别如图2-3 a、b、c所示。本设计的电机工作方式为四相单四拍，根据步进电机的工作的时序和波形图，总结出其工作方式为四相单四拍时的脉冲分配规律，四相双四拍的脉冲分配规律，如表2-1、2-2。在每一种工作方式中，脉冲的频率越高，其转速就越快，但脉冲频率高到一定程度，步进电机跟不上频率的变化后电机会出现失步现象，所以脉冲频率一定要控制在步进电机允许的范围内。图

25、2-3 步进电机工作时序波形表2-1四相双四拍脉冲分配表ABCDN1100N+10110N+20011N+310012.4.2AT89C52单片机AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定

26、时计数器,2个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash存储器可有效地降低开发成本。AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。AT89C52封装管脚图如下图2-3所示。图2.3 AT89C52双列直插式封装管脚图AT89C52为8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始

27、化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（3239 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚

28、）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。2.4.3ULN2803芯片介绍ULN2803是反向的芯片，管脚1-7作为输入，接单片机引脚，8脚接地，16-10作为输出，9脚接12V电源，基本工作原理：如果1脚输入高电平1，则16脚输出低电平0，反之一样！2803的内部是一组达林顿管，你可以理解为放大倍数很高的三极管，你用到的控制极就是其基极，所以，它有0.7V电压就可以工作了。但一般在使用时，还是要保证提供2V以上，不然可能不会很可靠ULN2803芯片引脚介绍引脚1：CPU脉冲输入端，端口对应一个信号

29、输出端。引脚2：CPU脉冲输入端。引脚3：CPU脉冲输入端。引脚4：CPU脉冲输入端。引脚5：CPU脉冲输入端。引脚6：CPU脉冲输入端。引脚 7：CPU 脉冲输入端。引脚8：接地。引脚9：该脚是内部7个续流二极管负极的公共端，各二极管的正极分别接各达林顿管的集电极。用于感性负载时，该脚接负载电源正极，实现续流作用。如果该脚接地，实际上就是达林顿管的集电极对地接通。引脚10：脉冲信号输出端，对应7脚信号输入端。引脚11：脉冲信号输出端，对应6脚信号输入端。引脚12：脉冲信号输出端，对应5脚信号输入端。引脚13：脉冲信号输出端，对应4脚信号输入端。引脚14：脉冲信号输出端，对应3脚信号输入端。引

30、脚15：脉冲信号输出端，对应2脚信号输入端。 引脚16：脉冲信号输出端，对应1脚信号输入端。如图2.3ULN2803封装引脚图。图2.3 ULN2803封装引脚图2.4.4LED数码管介绍本设计采用四位LED共阴极数码管显示作为显示部分。如下图2.4所示，为LED共阴数码管。图2.4 四位共阴极LED数码管第3章系统硬件设计3.1硬件设计 根据之前确定方案及各元器件的功能原理步进电动机控制及驱动系统的详细电路设计如下：（1） 控制模块采用AT89C52单片机作为系统控制的核心，如图3.1所示，脉冲信号由单片机产生，一般脉冲信号的占空比为0.3左右，电机转速越高，占空比越大。信号分配实际上就是按

31、照某一控制方式（根据需要进行选定）所规定的顺序发送脉冲序列，达到控制步进电机方向的目的。根据要求，所设计的步进电机八拍通电顺序为A，AB，B，BC，C，CD，D，DA，A，步进电机的方向控制方法是：用单片机输出接口的每一位控制一根绕线组。本设计中，用P1.0，P1.1，P1.2，P1.3分别接至步进电动机的A，B，C，D四根绕组。图3.1 控制模块硬件电路（2） 驱动模块直接采用ULN2003芯片，如图3.2所示，由单片机产生的脉冲序列和方向控制信号从P1.0，P1.2口输出，直接送入ULN2003芯片进行功率放大，达到步进电机所需的驱动电流和电压以此驱动步进电机工作。图3.2 驱动模块硬件电

32、路图（3） 显示模块采用四位LED四段共阴数码管进行动态显示，如图3.3所示，由AT89C52单片机产生的段选信号从P0口输出，经过1K左右的上拉排阻驱动数码管闲事湖i，位选信号从P2口输出直接送数码管显示。采用数码动态显示方式，硬件电路简单，编程简单，显示信息清晰。图3.3 显示模块硬件电路图（4） 按键控制模块，延时工作方式。总共设置了5个按键，如图3.4所示。其中5个控制键分别执行对步进电机的停止，正转，反转，加速，减速五种控制功能，由单片机的P3.0P3.3口输入。五个按键不可同时按下，当其中一按下时控制电机的某一种状态。当按下其中一个按键时LED显示改变后可以实现步进电机工作状态的改

33、变，从而实现通过按键实现对步进电机停止，正转，反转，加速，减速的控制。图3.4 按键电路图3.2软件设计整个程序采用C语言编程，使程序简单易读。在整个过程中采用模块化调试，可靠性好。总的流程图如图3.6所示详细的源程序见附录。开始初始化按键扫描如果flag=2？N 驱动电机 显示状态 结束图3.6 系统程序流程图、第四章 电路调试以上设计过程和结果的详细介绍，但是从本质上来讲，都是纯理论的设计与分析。为了验证作品的可行性，我还进行了系统电路软件仿真，系统电路软件方针的步骤如下：（1） 使用keil软件编程并将程序生成HEX文件，经过多次修改最终通过。（2） 打开protecus仿真软件；（3）

34、 在软件的元器库选择选择所需的器件；（4） 如图4.1按硬件电路设计连接电路图；（5） 加载编好的HEX文件；（6） 运行，调试；（7） 如有错误或与设计与其不符则继续进行调试，直到调试成功，运行的结果如以下各图所示。说明：初始速度为10，转向显示0表示正转，转向显示位为1表示反转。启动仿真后点正转按钮，如图4.1。初始速度为10，转向显示位为0。图4.1 电路调试正转按下加速按钮。如图4.2。图4.2 电路调试正转加速按下停止按钮。如图4.3。图4.3 电路调试减速调试点击反转按钮。如图4.4所示，初始速度为10，转向显示位为1。图4.4 电路调试反转总结 在整个课设过程中，是充实的，繁忙的

35、，但最后也是快乐的。本来在课本上学到的知识是理论的，不能完全理解，但是通过课设却学会了很多，认识更加深刻。这必然在课程设计中会遇到诸多问题，就像自己这几个软件都不是特别了解，当时自己很苦恼，不知所措，在同学的帮助下逐渐了解了这些软件的应用，不运用到实际上，永远不知道自己的问题，还有自己的能力有多强。同时还有许多知识自己已经淡忘，好在看看自己的教材还有笔记又一次记起了自己所学会的知识，痛并快乐着完成了这个课程设计。参考文献1.刘复华. 单片机及其应用系统.M 北京：清华大学出版社，19922.于海生. 微型计算机控制技术.M 北京：清华大学出版社，19983.周荷琴. 微型计算机原理与接口技术.

36、M合肥：中国科学技术大学出版社，2004.邵玉森. 过程控制工程.M 北京：机械工业出版社，20005.张毅刚. 单片机原理及应用.M哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20046.王土元. C高级实用程序设计.M 北京：清华大学出版社，1994附录1#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intUnsigned char codetable=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;uchar code motorCode2=0x02,0x06,0x04,0x0c,

37、0x08,0x09,0x01,0x03;uchar code unmotorCode2=0x03,0x01,0x09,0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02;uint maichong; uchar speed; uchar flag;uchar style;sbit key_reset=P30;sbit key_z=P31;sbit key_f=P32;sbit key_jia=P33;sbit key_jian=P34;void delay(uchar x)/延时1 uchar i,j; for(i=0;i0;j-);void reset(void) flag=2;speed=0

38、;style=0;void display() uchar A1,A2,A3,A4; if(flag=0)A1=0xc0; /显示0 else if(flag=1) A1=0xf9;/显示1 elseA1=0x3f;/显示- A2=0x3f; A3=speed/10; A4=speed%10;P0=A1;/第一个数码管显示正反转P2=0x01;delay(1);P2=0x00;P0=A2;/第二个自定义显示- P2=0x02; delay(1);P2=0x00;P0=tableA3;/第三个显示转速等级十位P2=0x04;delay(1);P2=0x00;P0=tableA4;/第四个显示转速

39、等级个位P2=0x08; delay(1);P2=0x00;void key()/按键判断if(key_reset=0) delay(10);if(key_reset=0)reset();while(key_reset=0);if(!key_z) delay(10);if(key_z=0)flag=0;speed=10;while(key_z=0);if(key_f=0) delay(10); if(key_f=0) flag=1;speed=10;while(key_f=0);if(key_jia=0) delay(10); if(key_jia=0) speed+; if(speed=21

40、)speed=20;while(key_jia=0); if(key_jian=0) delay(10);if(key_jian=0) speed-;if(speed0&speed=20)if(flag!=2) for(j=0;j8;j+)if(flag=0)P1=motorCode2j;elseP1=unmotorCode2j;for(i=0;imaichong+40;i+)display(); void main()reset();display(); for(;) key(); dispose(); if(flag=2)display(); else zhuandong(); 附录2 整体电路图如图1所示。图1 整体电路图附录3如下表为元器件清单。表A.1 元器件清单元件名称数量型号单片机1AT89C52步进电机120BY20H04步进电机驱动器1ULN2803按键开关6IP68电阻11K电容322p*2/10u*1晶振112MHZ四位数码管11ms