基于单片机的步进电机课程设计.docx

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1、编号课程设计（论文）题目： 基于单片机步进电机设计 学院 专业学 号 学生姓名 指导教师 二一二年六月目录第一章 概述2第二章 设计内容的介绍22.1 设计目的 22.2 步进电机原理22.3 设计目标3第三章 设计思路与具体内容33.1 设计思路 33.2 单片机及其最小系统 43.3 总体设计框图 43.4 电路原理图 5第四章 程序设计64.1 程序设计思路64.2 主程序设计64.3 子程序设计 8第五章 总结9参考文献10第1章 概述步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

2、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固定的角度，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，从而达到准确定位的目的；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，从而达到调速的目的。本文先介绍该步进电机的工作原理，然后介绍了其驱动器的软、硬件设计，最后总结整个报告。第2章 设计内容的介绍 2.1设计目的通过课程设计，深刻理解并掌握基本概念，掌握单片机的基本应用程序设计及综合应用程序设计的方法。通过做一个综合性训练题目，达到对内容的消化、理解并提高解决问题的能力的目的。通过典型实际问题，训练软硬件的综合

3、设计、调试能力以及文字组织能力，建立系统设计概念，加强工程应用思维方式的训练。2.2步进电机原理本设计采用四相步进电机。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。步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机产生,其基本原理作用如下:(1)控制换相顺序通电换相这一过程称为脉冲分配。例如：四相步进电机的单四拍工作方式，其各相通电顺序为A-B-C-D-A,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C，D

4、相的通断。(2)控制步进电机的转向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。调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。2.3设计目标（1）一个正反转开关控制正转和反转； （2）一个速度开关控制高速和低速（高速和低速只要有明显差别）；（3）一个半圈按钮,按一下时转半圈；（4）一个一圈按钮, 按一下时转一圈；（5）一个连续转动按钮, 按一下时连续转动，再按一下时停止转动；（6）整个步进电机控制程序要求用C语言编写。（7）

5、用protel画出系统原理图，要求是一个完整的单片机控制系统，电源为220V交流电 第3章 设计思路与具体内容 3.1设计思路本系统主要由按键电路、单片机最小系统、AT89c52单片机、步进电机状态显示电路、驱动电路以及步进电机等几部分组成。本系统采用两个独立开关两个独立按钮，分别进行启动、停止、正反转以及加减速的控制。驱动电路采用集成驱动元件。步进电机的供电采用独立12V供电。3.2单片机及其最小系统最小系统主要是为了单片机的正常工作。52单片机是一种低功耗/低电压、高性能的8位单片机，它采用CMOS和高密度非易失性存储器技术，而且其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容；片内的Flash

6、ROM允许在系统内改编程序或用常规的非易失性编程器来编程，内部除CPU外，还包括256字节内部数据存储器RAM、8k片内程序存储器（ROM）32个双向输入/输出(I/O)口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。89S52单片机是一种功能强、灵活性高且价格合理的单片机，且支持在线编程，完全满足本系统设计需要。单片机最小系统包括单片机和复位电路，振荡电路。3.3总体设计框图 3.4 电路原理图第四章 程序设计 4.1 程序设计思路根据单片机外围电路的设计，单片机的P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5为按键输入，P2.0、P2.1、P2.2、

7、P2.3控制步进电机四相绕组的通断。单片机主程序循环扫描按键，通过定时器中断设定步进间隔时间，设立标志位启动和停止电机，延时子程序控制半圈或者一圈。4.2 主程序设计#includereg52.hstatic unsigned int count; /计数static int step_index; /步进索引数，值为07static bit stop_flag; /步进电机停止标志static int spcount; /步进电机转速参数计数sbit turn=P04; /步进电机转动方向sbit speedlevel=P05; /步进电机转速参数sbit go_stop=P03;sbit

8、Half=P02;sbit A=P20;sbit B1=P21;sbit C=P22;sbit D=P23;sbit Whole=P01;void delay(unsigned int endcount); void gorun(); void main(void) count=0;step_index=0;spcount=0;stop_flag=1;A=0;B1= 0;C = 0;D = 0;EA=1; /允许CPU中断 TMOD = 0x11; /设定时器0和1为16位模式1 ET0 = 1; /定时器0中断允许 TH0 = 0xFC;TL0 = 0x18; /设定时每隔1ms中断一次TR

9、0 = 1; /开始计数do if(!go_stop) /低电平表示按键按下 delay(10); if(!go_stop) /再次确认按键是否按下 while(!go_stop); /等待按键释放 stop_flag=!stop_flag; /实现功能 else if(!Half) delay(10); if(!Half) /再次确认按键是否按下 while(!Half) /等待按键释放 stop_flag= 0; if(speedlevel)delay(600);else delay(200);stop_flag=1;/实现功能 else if(!Whole) delay(10); /延时

10、去抖,10ms if(!Whole) /再次确认按键是否按下 while(!Whole) /等待按键释放 stop_flag=0; if(speedlevel) delay(1200); else delay(120); stop_flag=1; /实现功能 else stop_flag=stop_flag; while(1);4.3 子程序设计 定时器中断程序void T0_ISR(void) interrupt 1 TH0=0xFC;TL0=0x18; /设定时每隔1ms中断一次count+;spcount-;if(spcount=0) if(speedlevel)spcount =30

11、;else spcount=10;gorun(); 延时程序 void delay(unsigned int endcount)count=0;dowhile(count7)step_index=0;elsestep_index-;if (step_index0)step_index=7;第五章 总结 此次设计，对我以前的知识有很好的查漏补缺功效，使我受益匪浅，并让我再一次深刻体会到学而怠用之，必有大漏这句话的深刻意义。并且锻炼了我独立思考的能力，培养了我独立研究、发现问题、分析问题、解决问题的能力，也增强了自己的动手能力，使实践与理论很好切合在一起，对书本上的知识也能活学活用。通过这次课程设

12、计使我们都更加懂得并亲身体会到了理论与实际相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从实践中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到很多问题，可以说是困难重重，并且在设计的过程中发现了自己的很多不足之处，发现自己对之前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，有待加强。虽然我们的课程设计在规定的时间内按时完成了任务，但是，由于知识和经验的欠缺，整个系统的开发功能还不算太完善，在设计的过程中也遇到了很多困难，比如由于早期的需求分析不充分，给后来系统的具体实现带来了很大的困难，所以中间做了一部分的无用功，但通过我们的不懈努力和老师、同学的帮助，设计才得以圆满按时的完成，所以仅凭个人的力量想设计出一个完美的系统几乎是不可能的。参考文献 1阎石.数字电子技术基础M（第三版）. 北京：高等教育出版社，20082丁元杰著.单片微机原理及应用M.机械工业出版社，2010年1月3朱承高.电工及电子技术手册M.北京：高等教育出版社，20054 华成英 童诗白.模拟电子技术基础M（第三版）. 北京：高等教育出版社，20085 李秀霞PROTEL dxp2004 电路设计与仿真教程M.北京：北京航空航天大学出版社，2007年11月