基于51单片机的步进电机的控制设计

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1、课程设计论文课程设计报告课程名称单片机原理及应用课题名称基于51单片机的步进电机的控制设计专业电子信息科学与技术年班级07级电科一班学号07417121姓名谭成指导教师朱高峰2010年6月25日15课程设计论文目录1、设计任务1.1步进电机工作原理1.2步进电机的主要特性2、设计思路与总体框图2.1建立相序表2.2硬件框图3、系统主程序3.1运行方式与方向的控制——循环查表法3.2步进电机运行速度的控制——软件延时法3.3源程序流程图4、系统硬件电路的设计4.1控制器芯片的选择4.2步进电机驱动器构成与特点4.3硬件电路的设计5、系统的

2、设计仿真5.1仿真原理图5.2源程序代码5、总结与体会6、参考文献15课程设计论文1、设计任务本次课程设计要求按键控制二相四线步机电机的工作状态，包括：正转、反转、加速、减速。步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。1.1步进电机工作原理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。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，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

3、角度，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，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，从而达到调速的目的。1．2步进电机的主要特性1、步进电机必须加驱动才可以运转，驱动型号必须为脉冲信号，没有脉冲的时候，步进电机静止，如果加入适当的脉冲信号，就会以一定的角度（称为步角）转动。转动的速度和脉冲的频率成正比。2、型号20BY20L010步进电机的步进角度为18度，一圈360度，需要20个脉冲完成。3、步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。4、改变脉冲的顺序，可以方便

4、的改变转动的方向。2、设计思路与总体框图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；另外用AT89C51的输出作为方向信号。2．1建立相序表实现步进电机运行方式、方向和速度以及启/停的控制，是接口软件设计的15课程设计论文主要任务。为此，在编写程序之前，要建立一个相序表，相序表的建立应根据步进电机运行方式的要求。

5、表1：正转环形脉冲分配表步数P0.0P0.1P0.2P0.3AB/A/B11100201103001141001表2：反转环形脉冲分配表步数P0.0P0.1P0.2P0.3AB/A/B111002100130011401102．2硬件框图单片机15课程设计论文按键驱动步进电机3、系统主程序3.1运行方式与方向的控制——循环查表法步进电机的运行方式是指各相绕组循环轮流通电的方式。为了实现对各绕组按一定方式轮流加电，需要一个脉冲循环分配器。循环分配器可用硬件电路来实15课程设计论文现，也可用软件来实现。采用软件来设计脉冲循环分配器，又有两种

6、方法：控制字法和循环查表法。而本课程设计用到的是循环查表法。循环查表法是将各相绕组加电顺序的控制代码制成一张表——步进电机相序表，存放在内存区，再设置一个地址指针。当地址指针依次加1（或减1）时，即可从表中取出加电的代码，然后输出到步进电机，产生按一定运行方式的走步操作。若改变相序表内的加电代码和地址指针的指向，则可改变步进电机的运行方式和方向。步进电机的运行方向是采用设置相序表的指针进行控制的。如果把指针设在指向正相序表的第一个元素，依次加1，取出加电代码去控制步进电机的运行方向叫做正方向，那么，再把指针改设在指向反相序表的第一个元素

7、，依次加1的方向就是反方向。3.2步进电机运行速度的控制——软件延时法控制步进电机速度有两个途径：一是硬件改变输入脉冲的频率，通过对定时器定时常数的设定，使其升频、降频或恒频。二是软件延时，或调用子程序。采用软件延时方法来改变步进电机速度。本次课程设计用到的是软件延时法。3.3源程序流程图开始Ysw1?电机正转端口初始化NYY(有键按下)sw2?电机反转键扫描NYNsw3?电机加速15课程设计论文NY调用延时程序sw4?电机减速N4、系统硬件电路的设计4．1控制器芯片的选择控制器采用MCS-51单片机。其引脚功能如下：AT89C51是一

8、种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATM