单片机课程设计-步进电机.docx

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1、单片机原理及应用课程设计报告课程设计名称:步进电机的掌握系别:机电与自动化学院专 业 班 级 :机电一体化姓名:夏学号:2023xxxxxxxx指 导 老 师 :陈日期:20236内容提要随着进入 21 世纪的，我们进入了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。工业现代化也得到进一步的进展，自动化已经成为现代企业中的重要支柱，在现在越来越多的产品都越来越智能化，这些智能化的产品中有一大局部的是单片机来掌握的，由于它的体积小、质量轻、价格廉价、还能大大地提高这些产品的智能性，易用性及节能性等主要性能指标，给我们的生活带来舒适和便利的同时，在工农业生产 上也极大地提高了生产效率

2、和产品质量， 同时为学习、应用和开发供给了便利条件。本次单片机原理及应用课程设计是让我们在学习了单片机这门课的根底上进一步对单片机有一个更深的生疏，同时通过通过这次课程设计让我们编写一个掌握步进电机的系统，实现步进电机的正反转、加减速。提高单片机应用系统和调试水平。关键词：单片机、步进电机10名目l 内容摘要1l 课题背景及意义3l 总体方案的设计31. 系统的概述311 步进电机的掌握工作原理3 12 步进电机的转向掌握4 13 步进电机的速度掌握4 2系统总体设计思路4l 硬件局部的设计和描述41. 硬件的总体设计42. 算法的设计5l 软件局部的设计流程及描述61. 步进电机的工作方式6

3、2. 软件的设计流程图63. 编写的程序代码8l 调试8l 参考文献8l 课程设计心得与体会8l 成绩评定91. 课题背景及意义：步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环掌握元件。在非超载的状况下，电机的转速、 停顿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。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等掌握领域用步进电机来掌握变的格外的简洁。它是一种掌握用的特种电机，作为执行元件，是机电一体化的关键产物之一，随着微电子和计算机技术的进展，步进电机的驱动器性能提高，步进电机的需求量与

4、日俱增。步进电机在运行中精度没有积存误差的特点，使其广泛应用于各种自动化掌握系统，特别是开环掌握系统。它涉及到机 械、电机、电子及计算机等很多专业学问。通过这次步进电机的掌握，了解如何通过单片机实现对步进电机的掌握，从中学到了解步进电机工作原理，把握用单片机的步进电机掌握系统的硬件设计方法，生疏步进电机驱动程序的设计与调试，提高单片机应用系统设计和调试水平。2. 总体方案的设计：1. 系统概述1.1 步进电机的掌握原理：步进电机实际上是一个数字 角度转换器，也是一个串行的数 摸转换器。步进电机的根本掌握包括启停掌握、转向掌握、速度掌握、换向掌握 4 个方面，从构造上看，步进电机分为三相、四相、

5、五相等类型，常用的则以三相为主。其工作方式有单拍、双拍及一些多拍的工作方式，如：三相有三相六拍，四相的有四相八拍。本次试验是四相四拍的步进电机图 2-2 为三种节拍掌握方式的时序图。图 2-2-a 单四拍图 2-2-b 双四拍图 2-2-c 八拍1.2 步进电机的转向掌握：假设给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，假设步进电机的励磁方式为三相六拍，即 A-AB-B-BC-C-CA,假设按反序通电换相，即则电机就反转， 其他方式状况类似。1.3 步进电机的速度掌握假设给步进电机发一个掌握脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。2 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

6、冲频率，就可以对步进电机进展调速。2. 系统的总体设计思路此次我们设计的是一个步进电机的掌握系统，主要由 80C51 单片机的 P1.0 至 P1.3 口来分别掌握四相步进电机的 A.B.C.D 四个相，通过不断的分别给 P1.0 至 P1.3 口高电平来实现步进电机的运转同时通过 LED 灯来显示四相步进电机的四想的工作状态，通过程序不断的给 P1,0 至 P1.3 口不同的值来实现对步进电机的正、反转， 通过程序中来调整脉冲频率来实现步进电机的加、减速。3. 硬件局部的设计和描述：3.1 硬件的总体设计：设计一个单片机四相步进电机掌握系统要求系统具有如下功能：（1） 用五个 LED 灯来显

7、示四相步进电机的 A.B.C.D 四相的工作状态（2） 对 P1.0 至 P1.3 口不同的值来实现步进电机的正转，然后对 P1.0 至 P1.3口赋值不同的值来掌握步进电机的反转（3） 通过转变延时时间来实现步进电机的加、减速依据设计要求所做硬件的连线图如下：3.2 算法的设计：由于本次课程设计所用的 是四相 四 拍的步进电机 ， 其工作方式是ABBCCDDAAB，步距角为 1.8 度，所以在这次算法中，我们为了实现步进电机正转我们将 P1.0 至 P1.3 口赋值 0F3H,0F6H,0FCH,0F9H 来给 AB、BC、CD、DA给电来实现步进电机的正转, 反之, 我们将 P1.0至 P

8、1.3口赋值79H,7cH,76H,73H 来实现步进电机的反转。正转：序号步数DCBA10F3H001120F6H011030FCH110040F9H1001反转：序号步数DCBA179H100127CH1100376H0110473H001114 示脉冲周期；ABCD 表示电机的各相，1 表示此时有一个脉冲，0 表示没有脉冲4. 软件设计流程及描述：1. 步进电机的工作方式l 四相四拍电机的工作方式：步进电机是工业过程掌握及仪表中常用的掌握元件之一， 步进电机实际上是一个数字/角度转换器，当某一相绕组通电时，对应的磁极就产生磁场，并与转子形成磁路，假设这时定子的小齿和转子的小齿没有对齐，则

9、在磁场的作用下， 转子将转动肯定的角度，使转子和定子的齿相互对齐。由此可见，错齿是促使步进电机旋转的缘由。超想试验仪选用的是 20BY-0 型 4 相步进电机，其工作电压为 4.5V,在双四拍运行方式时,其步距角为 18O ,相直流电阻为 55,最大静电流为80Ma。承受 8031 单片机掌握步进电机的运转，按四相四拍方式在 P1 口输出掌握代码，令其正转或反转。因此P1 口输出代码的变化周期 T 掌握了电机的运转速度：n=60/T.N，其四相四拍的工作方式是 ABBCCDDAAB，通过不断地给 A、B、C、D 相赋值来实现步进电机的运转.2. 软件的设计流程图l 设计流程图:首先我们给 A

10、相通电让其正转，让步进电机步与步之间延时两百毫秒，通过不断的转变步与步之间的延时时间来实现步进电机的加减速运转，然后通过推断累加器 A 的最高位视为 1 还是 0 来实现步进电机的正反转，其设计流程图如下：程序流程图：程序代码见附录5. 程序的调试：第一步，将试验箱里的程序调用出来，用编辑程序把编制的源程序依据肯定的书写格式送到计算机中，其次步，把送入的源程序翻译成机器语言，即用编译程序对源程序进展语法检查并将符合语法规章的源程序语句翻译成计算机能识别的“语言”。假设经编译程序检查，觉察有语法错误，那就必需用编辑程序来修改源程序中的语法错误，然后再编译，直至没有语法错误为止。第三步，依据试验要

11、求连接好电路，使用计算机中的连接程序，把翻译好的计算机语言程序连接起来， 在连接过程中， 一般不会消灭连接错误， 假设消灭了连接错误，说明源程序中存在子程序的调用混乱或参数传递错误等问题。这时又要用编辑程序对源程序进展修改，再进展编译和连接，如此反复进展，直至没有连接错误为止。第四步，在编译和连接无误后开头执行，观看试验现象。6. 参考文献：单片机原理及应用 北京理工大学出版社主编：别传爽单片机原理及接口技术 余锡存, 曹国华编著西安电子科技大学出版社步进电机应用技术 (日) 坂本正文著；王自强译科学出版社单片机原理及应用 李建忠编著西安电子科技大学出版社单片机原理与应用 靳孝峰, 张艳主编北

12、京航空航天大学出版社7. 课程设计的心得与体会：通过这次单片机原理与应用课程设计，让我在已学过单片机的根底上进一步的对单片机有了一个更深的生疏，生疏的把握了对步进电机的操作过程。在这次课程设计中，由于时间有限，我们是调用试验箱里面的程序，让我们看别人的代码，学习人家的思路。这个在学习是很有用，通过看别人的代码，特别是有多年编程阅历的人写出的具有肯定水平的代码，可以使自己编程水平得到快速的提 高。通过学习别人所编写的程序、观看对应的试验现象，了解别人的思路后，知道别人是如何来掌握步进电机的，在深入的了解到别人的方法时，就要开头自己动手动脑改程序，首先我得想法是将这个程序改为四个小的模块，它分别是

13、：加速、减速、正转、反转，并通过四个开关来分别掌握，但由于我自己的力量有限， 在修改程序中消灭了两种状况：一种就是改后的程序编译没问题但在执行的时候，步进电机没有运转，另一种就是编译中就消灭问题根本就无法执行。通过这个问题我知道我在单片机上还是存在很大的问题，同时我在查询资料的时候我较深的了解到当今社会单片机所扮演的角色越来越重要，越来越多的智能化产品都包含着单片机的学问，我们作为机电一体化专业的学生学习单片机的要求也越来越高，所以我们更应当学好单片机，这次课程设计完毕了并不代表我们对单片机的学学问的学习也就完毕。我将在以后的时间里渐渐的来丰富自己的单片机方面的学问。最终在这次课程设计中我收获

14、最大的是，本次课程设计我们是以小组的形式进展的，在小组中我们相互学习、相互争论，无形之中增加了我们相互帮助的精神，友情及团队合作、到达共赢的精神。课程设计成绩：项 目业务考核成绩70% 寻常成绩30%总 分百分制计分百分制计分指导教师评语：指导教师签名：年月日附录：程序代码：ORG 0000HSTRT: MOV SP,#6FH;初始化MOV 20H,#0;状态存放器清零MOV P1,#0F1H;正转 A 相通电MLP:MOV R7,#64H;R7 为步计数器,正转 100 步MOV 42H,#0C8H;42H 为延时计数器MLP0: MOV R6,42H;调用延时 200MS 子程序MLP9:

15、 LCALL DELDJNZ R6,MLP9 DEC 42HLCALL STEPS;调用步进子程序DJNZ R7,MLP0;以上为加速程序MOV R7,#64H;以下为恒速程序MLP1: MOV R6,42H MLPX: LCALL DELDJNZ R6,MLPX LCALL STEPS DJNZ R7,MLP1MOV R7,#64H;以下为减速程序MLP2: MOV R6,42H MLPY: LCALL DELDJNZ R6,MLPY LCALL STEPS INC 42HDJNZ R7,MLP2 CPL 7LJMP MLPSTEPS:INC 20H;正反转步进子程序ANL 20H,#83HMOV A,20H ANL A,#3 JB 7,STPSCMOV DPTR,#FTAB SJMP STPWSTPSC:MOV DPTR,#CTAB STPW: MOVC A,A+DPTRMOV P1,A RETFTAB: DB 0F3H,0F6H,0FCH,0F9H CTAB: DB 79H,7cH,76H,73HDEL:MOV R5,#0;延时子程序DEL0: DJNZ R5,DEL0RET END