单片机课设-袁胜龙

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1、课程设计任务书分院（系）信息科学与工程学院专业自动化学生姓名袁胜龙学号0903010213设计题目基于单片机的步进电机控制——硬件设计部分课程设计内容及要求：一.设计内容1.设计电路，选择器件。2.利用Protues画原理图。3.编程，调试。4.焊接电路，调试。二.设计要求1.步进电机能在相应的操作下完成正转、反转、加速、减速并显示状态。2.能完整编写源程序并在Protues仿真和在实物中调试成功。进度安排:（10天）1、查资料，文献，确定设计方案（2天）2、设计电路并画电路图（2天）3、在Protue

2、s上仿真调试（2天）4、焊接硬件电路并调试（2天）5、编写课程设计报告（2天）指导教师（签字）：年月日学院院长（签字）：年月日摘要步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件，它广泛应用于工业机械的数字控制，为使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优，根据控制系统功能要求及步进电机应用环境，确定了设计系统硬件和软件的功能划分，从而实现了基于8051单片机的四相步进电机的开环控制系统。控制系统通过单片机存储器、I/O接口、中断、键盘、LED显示器的扩展、步进电机的环形分频器、驱动及保护电路、人机接口

3、电路、中断系统及复位电路、单电压驱动电路等的设计，实现了四相步进电机的正反转，急停等功能。为实现单片机控制步进电机系统在数控机床上的应用，系统设计了两个外部中断，以实现步进电机在某段时间内的反复正反转功能，也即数控机床的刀架自动进给运动，随着单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，自六十年代初期以来，步进电机的应用得到很大的提高。人们用它来驱动时钟和其他采用指针的仪器，打印机、绘图仪，磁盘光盘驱动器、各种自动控制阀、各种工具，还有机器人等机械装置。此外作为执行元件，步进电机是机电一

4、体化的关键产品之一，被广泛应用在各种自动化控制系统中，随着微电子和计算机技术的发展，它的需要量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。步进电机是机电数字控制系统中常用的执行元件，由于其精度高、体积小、控制方便灵活，因此在智能仪表和位置控制中得到了广泛的应用，大规模集成电路的发展以及单片机技术的迅速普及，为设计功能强，价格低的步进电机控制驱动器提供了先进的技术和充足的资源。关键词：AT89C52单片机步进电机ULN2003A驱动器目录第一章设计概述11.1步进电机原理及控制技术11.2总体设计方框图31.3

5、设计原理分析31.3.1元器件介绍31.3.2方案论证5第二章硬件描述62.1系统核心元器件单片机AT89C51芯片简介62.1.1MCS—51基本组成及其主要特点62.2显示部分——共阳极八段数码管简介72.3用Proteus仿真部分82.3.1Proteus软件介绍82.3.2控制电路92.3.3最小系统102.3.4驱动电路112.3.5显示电路122.3.6总体电路图12第三章软件描述143.1主程序设计143.2定时中断设计153.3外部中断设计163.4汇编程序清单173.5C语言程序清单2

6、0总结24参考文献25第一章设计概述1.1步进电机原理及控制技术由于步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线或角位移的执行元件，它不能直接接到交直流电源上，而必须使用专业设备----步进电机控制驱动器，典型步进电机控制系统如图1所示：控制器可以发出脉冲频率从几赫兹到几千赫兹可以连续变化的脉冲信号，它为环形分配器提供脉冲序列，环形分配器的主要功能是把来自控制环节的脉冲序列按一定的规律分配后，经过功率放大器的放大加到步进电机驱动电源的各项输入端，以驱动步进电机的转动，环形分配器主要有两大类：一类是用计算机软件设

7、计的方法实现环形分配器要求的功能，通常称软环形分配器。另一类是用硬件构成的环形分配器，通常称硬环形分配器。功率放大器主要对环形分配器的较小输出信号进行放大，以达到驱动步进电机的目的，步进电机的基本控制包括转向控制和速度控制两个方面。从结构上看，步进电机分为三相单三拍、三相双三拍和三相六拍3种，其基本原理如下：（1）换相顺序的控制通电换相这一过程称为脉冲分配。例如，三相步进电机在单三拍的工作方式下，其各相通电顺序为A→B→C→A，通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A、B、C相的通断。三相双三拍的通电

8、顺序为AB→BC→CA→AB，三相六拍的通电顺序为A→AB→B→BC→C→CA→A。（2）步进电机的换向控制如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转。若步进电机的励磁方式为三相六拍，即A→AB→B→BC→C→CA→A。如果按反序通电换相，即A→AC→C→CB→B→BA→A，则电机就反转。其他方式情况类似。（3）步进电机的速度控制如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调