【正文】 摘 要 近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新 。 本次課程設計是 用單片機來控制步進電機的定位和正反旋轉。 步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。 整個系統(tǒng)有 89C51 單片機控制系統(tǒng)， L298 驅動電路， 4*4的鍵盤控制電路， LED顯示電路。 用 89C51 單片機控制兩相四線步進電機， 在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。 通過控制脈沖個數(shù)即可 以控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時通過控制脈沖 的相序來改變步進電機的轉動方向，從而達到的控制正反轉的目的 。 本系統(tǒng)采用單片機 AT89C51 為中心器件來 控制步進電機 ，系統(tǒng)實用性強。 關鍵字 ： 單片機 ； 步進電機 ；脈沖； 步 距 角 2 目 錄 1 前言 ....................................................... 3 2 步進電機工作原理 ........................................... 4 兩 相步進電機結構 ..........................................4 兩相步進電機的原理 .......................................4 .................................5 3 硬件系統(tǒng) 設計 ..............................................6 系統(tǒng)總體設計框圖 ..........................................6 單片機系統(tǒng) ................................................6 時鐘信號控制電路 ..........................................7 電源電路 ..................................................8 驅動電路 ..................................................8 顯示電路 ..................................................9 4*4 鍵盤電路 ..............................................9 4 軟件系統(tǒng)設計 ..............................................10 主程序流程圖 及源代碼 .....................................10 掃描鍵盤流程圖 及源代碼 ............... ...................11 LED顯示流程圖 及源代碼 ...................................12 5 開發(fā)系統(tǒng)簡介 .............................. ................14 WAVE6000 編譯器簡介 .....................................14 protues 仿真平臺 簡介 .......................................14 6 仿真結果及 分析 ............................................16 7 課程設計 總結 ..............................................19 附錄 ........................................................20 3 1 前言 本次課程設計是以步進電機控制和驅動為要求，用單片機來控制步進電機的定位和正反旋轉 圈數(shù)的顯示 。 步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停 止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單 。 步進電機是機電控制中一種常用的執(zhí)行機構 通常電機的轉子為永磁體，當電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。該磁場會帶動轉子旋轉一角度，使得轉子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉一個角度。 步進電機是一種通過電脈沖信號控制想繞組電流實現(xiàn)定角轉動的機電元件，與 其它類型電機相比具有易于開環(huán)精確控制、無積累誤差等優(yōu)點，在眾多領域中獲得 廣泛運用。本文介紹了兩相四線混合式步進電機的工作原理及其模型，怎樣驅動，使其按照要求進行運轉。 4 2 步進電機 工作 原理 兩相步進電機結構 圖 兩相步進電機結構圖 電動機軸向結構如圖 。轉子被分為完全對稱的兩段，一段轉子的磁力線沿轉子表面呈放射形進入定子鐵心，稱為 N極轉子 。另一段轉子的磁力線經(jīng)過定子鐵心沿定子表面穿過氣隙回歸到轉子中去，稱為 S極轉子。圖中虛線 閉和回路為磁力線的行走路線。相應地定子也被分為兩段，其上裝有 A、 B兩相對稱繞組 .同時，沿轉子軸在兩段轉子中間安裝一塊永磁鐵，形成轉子的 N、 S 極性。從軸向看過去，兩段轉子齒中心線彼此錯開半個轉子齒距 。 兩相 步進電機的原理 圖 兩相步進電機 如圖 所示 兩相步進電機實物圖。 通常電機的轉子為永磁體，當電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。該磁場會帶動轉子旋轉一角度，使得轉子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。每輸入一個電脈沖，電動機轉動一個角度前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉速與脈沖頻率成正比 。改變繞組通電的順序，電機就會反轉。所以可用控制脈沖數(shù)量、 電動機各相繞組的通電 順序來控制步進電機的轉動。 5 兩相 步進電機的供電方式 兩相四線的步進電機，有兩個繞組： A， B。 在半步供電方式時，電機的通電方式采用順序八拍一個循環(huán)給兩相繞組供電 為 : 八拍，半步：(+A)(+B)(+B)(A)(+B)(A)(A)(B)(B)(+A)(B)(+A)。 兩相混合式步進電動機還有一種供電方式為雙 4 拍整步方式，即采用通電次序兩相，四拍： (+A)(+B)(A)(+B)(A)(B)(+A)(B)— 。 6 3 硬件電路設計 系統(tǒng) 總體設計框圖 根據(jù)設計要求設計了 如圖 圖所示 系統(tǒng)總體設計框圖 ， 步進電機是較早實用的典型的機電一體化組件。步進電機本體、步進電機驅動器和控制器構成步進電機系統(tǒng)不可分割的三大部分 其設計框圖 。 圖 系統(tǒng)總體設計框圖 單片機系統(tǒng) 如圖 電路中采用的是 Atmel 公司的 AT89C51型號的單片機，其 內(nèi)部結構結構 如圖 所示。 圖 89C51 內(nèi)部結構圖 按照圖 它具有如下一些特點 : (1)集成度高。 AT89C51 為