單片機(jī)課設(shè)-袁勝龍

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1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書分院（系）信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)自動化學(xué)生姓名袁勝龍學(xué)號0903010213設(shè)計(jì)題目基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制——硬件設(shè)計(jì)部分課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求：一.設(shè)計(jì)內(nèi)容1.設(shè)計(jì)電路，選擇器件。2.利用Protues畫原理圖。3.編程，調(diào)試。4.焊接電路，調(diào)試。二.設(shè)計(jì)要求1.步進(jìn)電機(jī)能在相應(yīng)的操作下完成正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速并顯示狀態(tài)。2.能完整編寫源程序并在Protues仿真和在實(shí)物中調(diào)試成功。進(jìn)度安排:（10天）1、查資料，文獻(xiàn)，確定設(shè)計(jì)方案（2天）2、設(shè)計(jì)電路并畫電路圖（2天）3、在Protue

2、s上仿真調(diào)試（2天）4、焊接硬件電路并調(diào)試（2天）5、編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告（2天）指導(dǎo)教師（簽字）：年月日學(xué)院院長（簽字）：年月日摘要步進(jìn)電機(jī)是一種進(jìn)行精確步進(jìn)運(yùn)動的機(jī)電執(zhí)行元件，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)械的數(shù)字控制，為使系統(tǒng)的可靠性、通用性、可維護(hù)性以及性價(jià)比最優(yōu)，根據(jù)控制系統(tǒng)功能要求及步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用環(huán)境，確定了設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件和軟件的功能劃分，從而實(shí)現(xiàn)了基于8051單片機(jī)的四相步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)通過單片機(jī)存儲器、I/O接口、中斷、鍵盤、LED顯示器的擴(kuò)展、步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形分頻器、驅(qū)動及保護(hù)電路、人機(jī)接口

3、電路、中斷系統(tǒng)及復(fù)位電路、單電壓驅(qū)動電路等的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了四相步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，急停等功能。為實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩個(gè)外部中斷，以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)在某段時(shí)間內(nèi)的反復(fù)正反轉(zhuǎn)功能，也即數(shù)控機(jī)床的刀架自動進(jìn)給運(yùn)動，隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)在日用電子產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣泛，自六十年代初期以來，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用得到很大的提高。人們用它來驅(qū)動時(shí)鐘和其他采用指針的儀器，打印機(jī)、繪圖儀，磁盤光盤驅(qū)動器、各種自動控制閥、各種工具，還有機(jī)器人等機(jī)械裝置。此外作為執(zhí)行元件，步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一

4、體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，被廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中，隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，它的需要量與日俱增，在各個(gè)國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電數(shù)字控制系統(tǒng)中常用的執(zhí)行元件，由于其精度高、體積小、控制方便靈活，因此在智能儀表和位置控制中得到了廣泛的應(yīng)用，大規(guī)模集成電路的發(fā)展以及單片機(jī)技術(shù)的迅速普及，為設(shè)計(jì)功能強(qiáng)，價(jià)格低的步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動器提供了先進(jìn)的技術(shù)和充足的資源。關(guān)鍵詞：AT89C52單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)ULN2003A驅(qū)動器目錄第一章設(shè)計(jì)概述11.1步進(jìn)電機(jī)原理及控制技術(shù)11.2總體設(shè)計(jì)方框圖31.3

5、設(shè)計(jì)原理分析31.3.1元器件介紹31.3.2方案論證5第二章硬件描述62.1系統(tǒng)核心元器件單片機(jī)AT89C51芯片簡介62.1.1MCS—51基本組成及其主要特點(diǎn)62.2顯示部分——共陽極八段數(shù)碼管簡介72.3用Proteus仿真部分82.3.1Proteus軟件介紹82.3.2控制電路92.3.3最小系統(tǒng)102.3.4驅(qū)動電路112.3.5顯示電路122.3.6總體電路圖12第三章軟件描述143.1主程序設(shè)計(jì)143.2定時(shí)中斷設(shè)計(jì)153.3外部中斷設(shè)計(jì)163.4匯編程序清單173.5C語言程序清單2

6、0總結(jié)24參考文獻(xiàn)25第一章設(shè)計(jì)概述1.1步進(jìn)電機(jī)原理及控制技術(shù)由于步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成直線或角位移的執(zhí)行元件，它不能直接接到交直流電源上，而必須使用專業(yè)設(shè)備----步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動器，典型步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)如圖1所示：控制器可以發(fā)出脈沖頻率從幾赫茲到幾千赫茲可以連續(xù)變化的脈沖信號，它為環(huán)形分配器提供脈沖序列，環(huán)形分配器的主要功能是把來自控制環(huán)節(jié)的脈沖序列按一定的規(guī)律分配后，經(jīng)過功率放大器的放大加到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源的各項(xiàng)輸入端，以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動，環(huán)形分配器主要有兩大類：一類是用計(jì)算機(jī)軟件設(shè)

7、計(jì)的方法實(shí)現(xiàn)環(huán)形分配器要求的功能，通常稱軟環(huán)形分配器。另一類是用硬件構(gòu)成的環(huán)形分配器，通常稱硬環(huán)形分配器。功率放大器主要對環(huán)形分配器的較小輸出信號進(jìn)行放大，以達(dá)到驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的目的，步進(jìn)電機(jī)的基本控制包括轉(zhuǎn)向控制和速度控制兩個(gè)方面。從結(jié)構(gòu)上看，步進(jìn)電機(jī)分為三相單三拍、三相雙三拍和三相六拍3種，其基本原理如下：（1）換相順序的控制通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如，三相步進(jìn)電機(jī)在單三拍的工作方式下，其各相通電順序?yàn)锳→B→C→A，通電控制脈沖必須嚴(yán)格按照這一順序分別控制A、B、C相的通斷。三相雙三拍的通電

8、順序?yàn)锳B→BC→CA→AB，三相六拍的通電順序?yàn)锳→AB→B→BC→C→CA→A。（2）步進(jìn)電機(jī)的換向控制如果給定工作方式正序換相通電，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)。若步進(jìn)電機(jī)的勵磁方式為三相六拍，即A→AB→B→BC→C→CA→A。如果按反序通電換相，即A→AC→C→CB→B→BA→A，則電機(jī)就反轉(zhuǎn)。其他方式情況類似。（3）步進(jìn)電機(jī)的速度控制如果給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個(gè)控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個(gè)脈沖，它會再轉(zhuǎn)一步。兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)