两相步进电机转速控制课程设计

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1、单片机设计实验题目：两相步进电机转速控制班级：10自动化2班设计者：姚树杰、卢晓玲、姜鹏、孙慧、何瑶、姜龙、杨揆指导教师：文远熔23摘要近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。本次课程设计是用单片机来控制步进电机的定位和正反旋转。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件。整个系统有89C51单片机控制系统，L298驱动电路，键盘控制电路，LCD显示电路。用89C51单片机控制两相四线步进电机，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于

2、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。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时通过控制脉冲的相序来改变步进电机的转动方向，从而达到的控制正反转的目的。本系统采用单片机AT89C51为中心器件来控制步进电机，系统实用性强。关键字：单片机；步进电机；脉冲；步距角23目录1设计内容31.1设计目的31.2设计任务42步进电机工作原理42.1两相步进电机结构42.2两相步进电机的原理52.3两相步进电机的供电方式53硬件电路设计53.1系

3、统总体设计框图53.2单片机系统63.3时钟信号控制电路73.4电源电路73.5驱动电路83.6显示电路93.7键盘电路104软件系统设计104.1主程序流程图104.2键盘处理114.3LCD显示115开发系统简介125.1keilc_51编译器的简介125.2Protues仿真平台简介126仿真结果及分析137课程设计总结14附录程序表16231设计内容1.1设计目的《单片机应用基础》课程设计是学好本门课程设计的又一重要环节，课程设计的目的就是配合笨课程设计的教学和平时的实验，以达到巩固消化课程的内容，

4、进一步加强综合应用能力及单片机应用系统开发和设计能力的训练，是以培养学生综合运用所学知识的过程，培养学生查阅相关资料撰写文档的能力和自学，科研的能力，是知识转化为能力和能力转化为工程素质的重要阶段。1.2设计任务根据给定的任务要求选择合适的单片机和其他电子元件，进行系统硬件电路设计和软件编程，根据系统制作并调试电路板，使之实现任务要求。两相步进电机，步距角为3度，编程实现下列功能：（1）按键，步进电机按一定速度正转。（2）按键，步进电机按一定速度反转。（3）任何时候按一下“STOP”键，步进电机停止转动。（

5、4）点动：按键，步进电机转过3度步距角；再按，再转过3度步距角……（5）用1602显示屏显示转过的角度。（6）用L298芯片驱动。2步进电机工作原理2.1两相步进电机结构图2.1两相步进电机结构图23电动机轴向结构如图2.1所示。转子被分为完全对称的两段，一段转子的磁力线沿转子表面呈放射形进入定子铁心，称为N极转子;另一段转子的磁力线经过定子铁心沿定子表面穿过气隙回归到转子中去，称为S极转子。图中虚线闭和回路为磁力线的行走路线。相应地定子也被分为两段，其上装有A、B两相对称绕组.同时，沿转子轴在两段转子中间

6、安装一块永磁铁，形成转子的N、S极性。从轴向看过去，两段转子齿中心线彼此错开半个转子齿距。2.2两相步进电机的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。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、电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。2.3两相步进电机的供电方式两相四线的步进电机，有

7、两个绕组：A，B。在半步供电方式时，电机的通电方式采用顺序八拍一个循环给两相绕组供电为:八拍，半步：(+A)(+B)--(+B)--(-A)(+B)--(-A)--(-A)(-B)--(-B)--(+A)(-B)--(+A)-。两相混合式步进电动机还有一种供电方式为双4拍整步方式，即采用通电次序两相，四拍：(+A)(+B)--(-A)(+B)--(-A)(-B)--(+A)(-B)—。3硬件电路设计3.1系统总体设计框图根据设计要求设计了如图3.1图所示系统总体设计框图，步进电机是较早实用的典型的机电一体化

8、组件。步进电机本体、步进电机驱动器和控制器构成步进电机系统不可分割的三大部分其设计框图。23单片机L298显示屏键盘步进电机图3.1总体设计框图3.2单片机系统如图3.2电路中采用的是Atmel公司的AT89C51型号的单片机，其内部结构结构如图3.2所示。64KB总线扩展控制器可编程I/O可编程全双工串行口振荡器和时序OSC程序存储器4KBFlashROM256字节RAM/SFR2×16位定时器/计数器80C5