基于51单片机的步进电机控制课程设计

《基于51单片机的步进电机控制课程设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、沈阳航空航天大学课程设计报告课程设计名称：单片机系统综合课程设计课程设计题目：基于51单片机的步进电机控制院（系）：计算机学院专业：计算机科学与技术(嵌入式)班级：653210学号：2009034236782姓名：刘会方指导教师：曹一鹏完成日期：2012年7月13日目录第1章总体设计方案11.1课程设计的内容和要求11.2课程设计原理11.3课程设计思路21.4实验环境3第2章详细设计方案42.1实现方法42.2模块设计52.2.1步进电机的驱动52.2.2按键电路设计52.2.3时钟产生及复位电路62.3主程序流程图图7第3章调试及结果分析83.1调试步

2、骤及方法83.2实验结果及分析8参考文献9附录1（源程序）10附录2（系统原理图）14附录3（器件清单）15沈阳航空航天大学课程设计报告第1章总体设计方案第1章总体设计方案1.1课程设计的内容和要求一、课程设计内容：步进电机是一种将电脉冲转换成角位移或线位移的电磁机械装置，也是一种能把输出解析为唯一增量和输入数字脉冲对应的驱动器件。步进电机具有快速启动、停止的能力，精度高、控制方便，因此，在工业上得到了广泛应用。利用单片机控制一个步进电机，而且要满足如下技术指标：（1）开始通电时，步进电机停止转动。（2）单片机分别接按键开关K1、K2和K3，用来控制步进电

3、机的转向，要求如下：当按下K1时，步进电机正转。当按下K2时，步进电机反转。当按下K3时，步进电机停止转动。步进电机的工作方式有单四拍、双四拍、单双八拍。二、课程设计要求：1.独立完成课程设计任务；2.通过老师当场验收；3.交出完整的课程设计报告。1.2课程设计原理步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：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（及步进角）。可以通过控制脉冲个来控制角位移量，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，从而达到调整节拍的目的。7沈阳航空

4、航天大学课程设计报告第1章总体设计方案本次设计是采用步进电机28BYJ48型四相八拍电机，电压为DC5V—DC12V。当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时，它可以连续不断地转动。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次，也就对应转子转过一定的角度（一个步距角）。当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。四相步进电机可以在不同的通电方式下运行，常见的通电方式有单（单相绕组通电）四拍（A-B-C-D-A），双（双相绕组通电）四拍（AB-BC-CD-DA-AB），八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）。单四拍、双四

5、拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图1.1(a)、(b)、(c)所示。a.单四拍b.双四拍c八拍图1.1步进电机工作时序波形图1.3课程设计思路(1)提出方案电机的运转一般由脉冲和方向信号来控制的，脉冲的频率控制电机的转速，脉冲的个数控制电机的转角；方向信号的高、低电平控制着电机的正、反转。用单片机控制步进电机，可以用一个输出口发送脉冲：高电平->延时->低电平->延时……延时的长短控制脉冲的频率，电平的转换次数就是脉冲个数。因为步进电机的控制是通过脉冲信号来控制的，将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。所以怎样产生这个脉冲信号和产生怎样

6、的信号是电机控制的关键。7沈阳航空航天大学课程设计报告第1章总体设计方案(2)方案论证用单片机来产生这个脉冲信号，通过单片机的P1口输出脉冲信号，因为所选电机是四相的，所以只需要P1口的低四位P1.0~P1.3分别接到电机的四根电线上。定时器定时来调整电机的转速，通过键盘的按钮，就可以对步进电机启动和停止以及转动方向节拍的控制，单片机上P3.0~P3.1连的是按键，这里键盘上的D键为启动与A键停止键，B键为反转键，C键为正转键，K0、K1键为节拍控制键。用8051单片机作为控制芯片。设计方案的确定对步进电机的控制和驱动方案：方案一：使用多个功率放大器件驱动

7、电机，通过使用不同的放大电路和不同参数的器件，可以达到不同的放大要求，放大后能够得到较大的功率。但是由于使用的是四相的步进电机，就需要对四路信号分别放大，由于放大电路很难做到完全一致，当电机的功率较大时运行起来会不稳定，而且电路的制作也比较复杂。方案二：使用ULN2003芯片驱动步进电机，可以直接用单片机的Y/O口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。因此选择方案二作为本设计的驱动电路。1.4实验环境·硬件环境：lab6000实验箱，PC机。·软件环境：WAVE应用软件7沈阳航空航天大学课程设计报告第2章详细设计方案第2章详细设计方案2.1实现方法步进电机

8、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