单片机-步进电机控制.docx
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1、郑州科技学院单片机课程设计题 目 单片机控制步进电机学生姓名XXX专业班级 电气工程及其自动化六班学号 2012471XX院(系)电气工程学院指导教师&完成时间 2015年11月6日外部下拉为低电平,P3 口将输出电流(ILL )这是由于上拉 的缘故。P3 口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表 所示:口管脚备选功能P3.0 RXD (串行输入口)P3.1 TXD (串行输出口)P3.2 /INTO (外部中断0 )P3.3 /INT1 (外部中断1)P3.4 TO (计时器0外部输入)P3.5T1 (计时器1外部输入)P3.6 /WR (外部数据存储器写选通)P3.7 /RD (外
2、部数据存储器读选通)P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST :复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST 脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG :当访问外部存储器时,地址锁存允许的 输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间, 此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率 周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/60因此 它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意 的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉 冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此 时,ALE只有在执行MOVX , MOVC指令是ALE才起作 用。另
3、外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行 状态ALE禁止,置位无效。/PSEN :外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存 储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问 外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP :当/EA保持低电平时,那么在此期间外部程序 存储器(0000H-FFFFH ),不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET ;当/EA端 保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期 间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP ) oXTAL1 :反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2
4、 :来自反向振荡器的输出。振荡器特性:XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡 均可采用。如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此 对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高 低电平要求的宽度。图2-2步进电机进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下,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,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个进电机按设定的方向转动一个定的角度,
5、称为步距角,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通 过控制脉冲个数来控制角位移量,从而到达准确定位的目 的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和 加速度,从而到达调速的目的。进电机是一种感应电机,它的工作原理是利用电子电路, 将直流电变成分时供电的,多相时序控制电流,用这种电 流为步进电机供电,步进电机才能正常工作,驱动器就是 为步进电机分时供电的,多相时序控制器。然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能像普通的 直流电机,交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲 信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好 步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机 等许多专
6、业知识。步进电机作为执行元件,是机电一体化 的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。随 着微电子和计算机技术的开展,步进电机的需求量与日俱 增,在各个国民经济领域都有应用。作原理:通常电机的转子为永磁体,当电流流过定子绕组 时,定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一 角度,使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。 当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一 个角度。每输入一个电脉冲,电动机转动一个角度前进一 步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲 频率成正比。改变绕组通电的顺序,电机就会反转。所以 可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来 控制
7、步进电机的转动。3硬件电路及软件设计硬件电路设计单片机步进电机控制VCU上BB.BBS 勺 *33启动/停止正转/反转11 知 力口:口加速3 火力力力火力力力定为nwNkwwnorrsTC律器鞋詈需器等5V电源下载接口 VCC按键电路时钟电路工测试功能:1:上电数码管显示0 012:按下启动/停止键后步进电机开始转3:再按下启动停止按键步进电机停止转4:按下正反转按键,步进电机转动方向变换5:按下加速、减速按键,步进电机加速或是减速。图3-1步进电机控制进电机和普通电动机不同之处是步进电机接受脉冲信号的 控制。即步进电机是将电脉冲信号转换为机械角位移的执 行元件。步进电机的控制可以用硬件,也
8、可以用软件通过 单片机实现。硬件方法是采用脉冲分配器芯片进行通用换 相控制;而软件方法是用单片机产生控制脉冲来控制步进 电机的运行状态,这种方法可简化电路,降低本钱。由于 单片机的驱动电流一般都比拟小,不能直接驱动电机工作,所以单片机的I/O 口输出必须接驱动电路,即功率驱动,才得以控制电机正常工作,驱动芯片我们选择的是UNL2003o软件设计步进电机控制系统的软件需要同时完成读取键盘、处理键 盘、控制步进电机转动、控制数码管动态显示等任务,这 就必须通过中断技术来实现。程序采用查询方式扫描键盘端口,检测按键动作是否发 生,假设有按键动作那么处理键盘,根据按键值修改相应参数 值,实现键盘的实时
9、处理功能。定时器0中断服务程序控 制步进电机的转动:根据当前显示的速度进行键盘手动改 变TO定时时间常数,设置TH0和TLO的值,到达对转速 精确控制的目的;根据转动方向控制位的值,控制脉冲信 号循环移动的方向,到达对转动方向控制的目的。4硬件的制作与调试硬件的制作量技巧:1.测电容:用电阻档,根据电容容量选择适当的量 程,并注意测量时对于电解电容黑表笔要接电容正极。 、估测微波法级电容容量的大小:可凭经验或参照相同 容量的标准电容,根据指针摆动的最大幅度来判定。所参 照的电容不必耐压值也一样,只要容量相同即可,例如估 测一个100/250V的电容可用一个100/25V的电容 来参照,只要它们
10、指针摆动最大幅度一样,即可断定容量 一样。、估测皮法级电容容量大小:要用RxlOk档,但 只能测到WOOpF以上的电容。对lOOOpF或稍大一点的 电容,只要表针稍有摆动,即可认为容量够了。、测电 容是否漏电:对一千微法以上的电容,可先用RxlO档将 其快速充电,并初步估测电容容量,然后改到Rxlk档继 续测一会儿,这时指针不应回返,而应停在或十分接近8 处,否那么就是有漏电现象。对一些几十微法以下的定时或 振荡电容(比方彩电开关电源的振荡电容),对其漏电特 性要求非常高,只要稍有漏电就不能用,这时可在Rxlk 档充完电后再改用RxlOk档继续测量,同样表针应停在8 处而不应回返。.在测二极管
11、、三极管好坏:因为在实际电路中,三极管的 偏置电阻或二极管、稳压管的周边电阻一般都比拟大,大 都在几百欧姆以上,这样,我们就可以用万用表的RxlO 或Rxl档来在路测量PN结的好坏。在路测量时,用 RxlO档测PN结应有较明显的正反向特性(如果正反向电 阻相差不太明显,可改用Rxl档来测),一般正向电阻在 RxlO档测时表针应指示在2000左右,在Rxl档测时表 针应指示在30左右(根据不同表型可能略有出入)。如果 测量结果正向阻值太大或反向阻值太小,都说明这个PN 结有问题,这个管子也就有问题了。这种方法对于维修时 特别有效,可以快速地找出坏管,甚至可以测出尚未完全 坏掉但特性变坏的管子。比
12、方当你用小阻值档测量某个PN 结正向电阻过大,如果你把它焊下来用常用的Rxlk档再 测,可能还是正常的,其实这个管子的特性已经变坏了,不能正常工作或不稳定了。.测电阻:重要的是要选好量程,当指针指示于1/32/3 满量程时测量精度最高,读数最准确。要注意的是,在用 RxlOk电阻档测兆欧级的大阻值电阻时,不可将手指捏在 电阻两端,这样人体电阻会使测量结果偏小。.测三极管:通常我们要用Rxlk档,不管是NPN管还是 PNP管,不管是小功率、中功率、大功率管,测其be结 cb结都应呈现与二极管完全相同的单向导电性,反向电阻 无穷大,其正向电阻大约在10K左右。为进一步估测管子 特性的好坏,必要时还
13、应变换电阻档位进行屡次测量,方 法是:置RxlO档测PN结正向导通电阻都在大约200Q 左右;置Rxl档测PN结正向导通电阻都在大约30Q左 右,(以上为47型表测得数据,其它型号表大概略有不 同,可多试测几个好管总结一下,做到心中有数)如果读 数偏大太多,可以断定管子的特性不好。还可将表置于RxlOk再测,耐压再低的管子(基本上三极管的耐压都在1背景12设计原理及功能说明13硬件电路及软件设计130V以上),其cb结反向电阻也应在8,但其be结的反 向电阻可能会有些,表针会稍有偏转(一般不会超过满量 程的1/3 ,根据管子的耐压不同而不同)0同样,在用 RxlOk档测ec间(对NPN管)或c
14、e间(对PNP管)的 电阻时,表针可能略有偏转,但这不表示管子是坏的。但 在用Rxlk以下档测ce或ec间电阻时,表头指示应为无 穷大,否那么管子就是有问题。应该说明一点的是,以上测 量是针对硅管而言的,对错管不适用。不过现在诸管也很 少见了。另外,所说的反向是针对PN结而言,对 NPN管和PNP管方向实际上是不同的。现在常见的三极 管大局部是塑封的,三极管的b极很容易测出来,ce这里 推荐三种方法:第一种方法:对于有测三极管hFE插孔的 指针表,先测出b极后,将三极管随意插到插孔中去(当 然b极是可以插准确的),测一下hFE值,然后再将管子 倒过来再测一遍,测得hFE值比拟大的一次,各管脚插
15、入 的位置是正确的。这个方法适用于所有外形的三极管,方 便实用。根据表针的偏转幅度,还可以估计出管子的放大 能力,当然这是凭经验的。第三种方法:先判定管子的NPN或PNP类型及其b极后,将表置于RxlOkQ档,对NPN管,黑表笔接e极,红表笔接c极时,表针可能会有一定偏转,对PNP管,黑表笔接c极,红表笔接e极时, 表针可能会有一定的偏转,反过来都不会有偏转。由此也 可以判定三极管的c、e极。不过对于高耐压的管子,这个 方法就不适用了。中、小功率管有的b极可能在中间。比 如常用的9013三极管及其系列的其它型号三极管、 2SC1815. 2N5401. 2N5551等三极管,其b极有的在 就中
16、间。当然它们也有c极在中间的。所以在维修更换三 极管时,尤其是这些小功率三极管,不可拿来就按原样直 接安上,一定要先测一下。万用表的使用的考前须知:.在使用万用表之前,应先进行机械调零,即在没有被 测电量时,使万用表指针指在零电压或零电流的位置上。.在使用万用表过程中,不能用手去接触表笔的金属局部, 这样一方面可以保证测量的准确,另一方面也可以保证人 身平安。.在测量某一电量时,不能在测量的同时换档,尤其是在测 量高电压或大电流时,更应注意。否那么,会使万用表毁 坏。如需换挡,应先断开表笔,换挡后再去测量。.万用表在使用时,必须水平放置,以免造成误差。同时, 还要注意到防止外界磁场对万用表的影
17、响。.万用表使用完毕,应将转换开关置于交流电压的最大挡。用电烙铁一定要注意平安,使用前用万用表测一下电烙铁 电源插头两端的电阻是否为正常值。正常时20瓦烙铁的电 阻约2000欧,45瓦的为1000欧,75瓦的为600欧, 100瓦的约500欧。电源插头与电烙铁外壳、烙铁头之间 电阻应接近无穷大,否那么说明这把电烙铁漏电,不能使 用。路的连接:在连接电路的时候,要严格按照电路图连接电路,也要注意烙铁与电路板接触的时间,不要烧坏电路板 及元器件。并在连接好电路以后进行测量,及时发现问题 及时改正。4.1 产品的调试与仿真C1C1rjiRiiC3照 XIC2-x=lK1正折嫉折4XTAL1POIYA
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- 单片机 步进 电机 控制
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