根据下述资料完成对硬件仿真的实现.doc

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1、根据下述资料完成对硬件仿真的实现要求1：必须用proteus和keil联机实现仿真要求2：必须按照protel电路图用proteus做出电路图要求3：交给我的三样东西a.系统原理电路图1份。b.电路仿真运行数据1份C.汇编语言一份步进电机调速系统硬件设计4.1四相步进电机工作原理本设计所采用的是国产20BY-0型步进电机，它使用+5V直流电源，步距角为18度。电机线圈由四相组成，即A、B、C、D四相，驱动方式为二相激磁方式，电机示意图和各线圈通电顺序如图4.1和表4.1所示：图4.1步进电机原理图表4.1相顺序ABCD01100101102001131001相顺序从

2、0到1称为一步，电机轴将转过18度，0à1à2à3à4则称为通电一周，转轴将转过72度，若循环进行这种通电一周的操作，电机便连续的转动起来，而进行相反的通电顺序如4à3à2à1将使电机同速反转。通电一周的周期越短，即驱动频率越高，则电机转速越快，但步进电机的转速也不可能太快，因为它每走一步需要一定的时间，若信号频率过高，可能导致电机失步，甚至只在原步颤动。4.2硬件设计方案本设计采用51单片机AT89C51（晶振频率为12MHZ）对该四相六线制步进电机（内阻33欧，步进1.8度，额定电压12V）进行控制。通过I/O口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号，信号经

3、过特定芯片驱动步进电机。本文选用ULN2003构成步进电机的驱动电路，下面但见介绍下ULN2003的结构和特点：ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN达林顿管组成。该电路的特点如下：ULN2003的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻,在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。ULN2003工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。ULN2003采用DIP—16或SOP—16塑料封装。ULN2003方框图如图4.2所

4、示。4.2ULN2003内部方框图利用ULN2003以及AT89C51设计的步进电机驱动电路如图4.3所示。图4.3ULN2003和AT89C51构成的驱动电路51的25-28口接ULN2003的1-4输入端。另外，用键盘来对电机的状态进行控制。在上述设计的基础上，可以用数码管显示电机的转速，采用AT89C51的P1口和P2口作为2位单个数码管的显示驱动。其电路图如图4.4所示。通过图4.2所示的AT89C51的内部变成发送数据。图4.4显示电路图其中两个数码管是共阴的。R3和R4是用来保护数码管，以免烧坏数码管。将图4.3和图4.4连接起来，使之实现：按下启动键S

5、1，电机旋转，按一下加1键S2，速度增加1转/分，按一下减1键S3，速度降低1转/分。本设计设置了速度范围，其速度最低和最高分别为：9转/分，75转/分，按下停止键S4，电机停转。速度值在数码管上显示出来。综合以上设计的控制电路方案，总设计方案框图如4.5所示。单片机ULN2003键盘步进电机数码管图4.5步进电机控制电路设计框图5步进电机调速系统的软件设计5.1软件设计思路控制系统分2个功能模块，分别是转速设置、数码管显示速度。5.1.1转速设置根据赋给计数器的计数初值，我们可以计算出步进电机各相脉宽信号的频率和电机转速，也可以反过来根据对电机转速要求，计算并调整

6、计算初值。本设计中采用了12Mhz的晶振，一个机器周期是1us。其计算方法：（5.1）上式计算出了一个机器周期。分子上的12是12个节拍，分母是晶振频率。所以单片机内部时钟频率为f=106hz，设计数初值为n，要求转速为15转/分（0.25转/秒），对四相步进电机而言即为5步/秒，则有：（5.2）（5.3）反过来，当计数器初值确定时，决定了电机的转速，如计数初值为0时，有电机转速为3步每秒（本设计中最慢速度）；当计数初值为40000时，电机转速为1.25步每秒（本设计中最快速度）。具体设置初值及转速见表5.2。表5.2转速设置表步速转速（转/秒）计数初值30.153

7、3333350.25200000150.7566667251.25400005.1.2数码管显示因为本设计中采用的数码管是共阴的，所以当AT89C51的对应管脚发送的是高电平信号，数码管中对应的LED就亮起来。本设计中的相应速度档次不涉及小数点，故数码管的dp位无论在何时均为低电平。数码管的各个数字显示二进制代码如表5.3所示：表5.3数码管的显示原理数字要亮的LED相应P0/P1输出的二进制及16进制0abcdef11111100、FCH1bc01100000、60H2abdeg11011010、DAH3abcdg11110010、F2H4bcfg011001