【正文】 摘要步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種領(lǐng)域中，它是電脈沖信號進(jìn)行控制的，將電脈沖信號轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的角轉(zhuǎn)移或線轉(zhuǎn)移的微電動機(jī)。它最突出的優(yōu)點(diǎn)是在寬廣的頻率范圍內(nèi)通過改變脈沖信號來進(jìn)行調(diào)速，快速啟停、正反轉(zhuǎn)控制及制動等，并且其開環(huán)系統(tǒng)既簡單、廉價，又可行，因此在辦公自動化設(shè)備以及各種控制裝置等眾多領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。隨著微電子和計算機(jī)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，研制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器及其控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。本課程設(shè)計介紹了四相五線步進(jìn)電機(jī)及單片機(jī)的工作原理，利用MCS51系列單片機(jī)和無線發(fā)送\接收模塊設(shè)計一個步進(jìn)電機(jī)無線控制系統(tǒng)，用c語言編寫出實(shí)現(xiàn)電機(jī)的起停控制、正反轉(zhuǎn)控制和給定轉(zhuǎn)速控制的程序源代碼，通過單片機(jī)，電機(jī)的驅(qū)動芯片L298以及相應(yīng)的紅外線遙控按鍵實(shí)現(xiàn)以上功能。關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī)；電脈沖信號；單片機(jī)；L298；紅外線遙控目 錄1前 言 1 2 2 4 5 5 52系統(tǒng)總體設(shè)計方案 6 步進(jìn)電機(jī)設(shè)計方框圖 6 驅(qū)動控制系統(tǒng)組成 6 信號分配 7 控制步進(jìn)電機(jī)的速度 83 硬件設(shè)計 9 AT89S52 介紹 9 10 10 紅外線接收發(fā)射電路 11 124 軟件設(shè)計及調(diào)試 13 系統(tǒng)工作流程 135 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及操作說明 14 軟件介紹 14 keil軟件介紹 15 仿真與調(diào)試 15 硬件接線及調(diào)試 16 186 總 結(jié) 19參考文獻(xiàn) ...20附錄1 21附錄2 35前 言步進(jìn)電機(jī)最早是在1920年由英國人所開發(fā)的，1950年后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進(jìn)電機(jī)上，這使數(shù)字化的控制變得更為容易。以后經(jīng)過不斷改良，使得今日步進(jìn)電機(jī)已廣泛運(yùn)用在需要高定位精度、高分解性能、高響應(yīng)性、信賴性等靈活控制性高的機(jī)械系統(tǒng)中。在生產(chǎn)過程中要求自動化、省人力、效率高的機(jī)器中，我們很容易發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的蹤跡，尤其以重視速度、位置控制、需要精確操作各項(xiàng)指令動作的靈活控制性場合步進(jìn)電機(jī)用得最多。步進(jìn)電機(jī)還具有快速啟動、精確步進(jìn)和定位等特點(diǎn)，因而在數(shù)控機(jī)床，繪圖儀，打印機(jī)以及光學(xué)儀器中得到廣泛的應(yīng)用。如今，步進(jìn)電動機(jī)已成為除直流電動機(jī)和交流電動機(jī)以外的第三類電動機(jī)。傳統(tǒng)電動機(jī)作為機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，在人類的生產(chǎn)和生活進(jìn)入電氣化過程中起著關(guān)鍵的作用。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)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(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時也可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 由此可見：電機(jī)的位置和速度與導(dǎo)電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對應(yīng)關(guān)系。而方向由導(dǎo)電順序決定。不難推出：電機(jī)定子上有m相勵磁繞阻，其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移1/m,2/m……(m1)/m,1。并且導(dǎo)電按一定的相序，電機(jī)就能正反轉(zhuǎn)被控制——這是步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的物理?xiàng)l件。只要符合這一條件，我們理論上可以制造任何相的步進(jìn)電機(jī)，出于成本等多方面考慮，市場上一般以二、三、四、五相為多。拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即ABBCCDDAAB,四相八拍運(yùn)動方式即AABBBCCCDDDAA.注：2相勵磁通過的電流是1相勵磁時通過電流的2倍，轉(zhuǎn)矩也是1相勵磁的2倍。此時電機(jī)的振動較小且應(yīng)答頻率升高，目前仍廣泛使用此種方式。四相四拍如下（1相激磁）：序號代碼ABCD10xf8100020xf4010030xf2001040xf10001四相四拍如下（2相激磁）：序號代碼ABCD10xfc110020xf6011030xf3001140xf91001四相八拍如下（12相激磁）：序號代碼ABCD10xf8100020xfc110030xf4010040Xf6011050xf2001060xf3001170xf1000180xf91001 紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)。因而，繼彩電、錄像機(jī)之后，在錄音機(jī)、音響設(shè)備、空凋機(jī)以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應(yīng)用編/解碼專用集成電路芯片來進(jìn)行控制操作，發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。 當(dāng)發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控編碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控編碼具有以下特征：采用脈寬調(diào)制的串行碼，、“0”；、“1”?！?”和“1”組成的32位二進(jìn)制碼經(jīng)38kHz的載頻進(jìn)行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達(dá)到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射，當(dāng)一個鍵按下超過36ms，振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一組108ms的編碼脈沖,這108ms發(fā)射代碼由一個起始碼（9ms）,一個結(jié)果碼（）,低8位地址碼（9ms~18ms）,高8位地址碼（9ms~18ms）,8位數(shù)據(jù)碼（9ms~18ms）和這8位數(shù)據(jù)的反碼（9ms~18ms）組成。如果鍵按下超過108ms仍未松開，接下來發(fā)射的代碼（連發(fā)代碼）將僅由起始碼（9ms）和結(jié)束碼（）組成。 解碼的關(guān)鍵是如何識別“0”和“1”，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)“0”、“1”，不同的是高電平的寬度不同，“0”,“1”,所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別“0”和“1”。，開始延時，若讀到的電平為低，說明該位為“0”，反之則為“1”，為了可靠起見，,否則如果該位為“0”，讀到的已是下一位的高電平，因此?。?）/2=。 一體化紅外線接收器是一種集紅外線接收和放大于一體，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。：利用MCS51系列單片機(jī)和無線發(fā)送\接收模塊設(shè)計步進(jìn)電機(jī)控制電路，能實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的無線控制，步進(jìn)電機(jī)能實(shí)現(xiàn)起?？刂?、正反轉(zhuǎn)控制和給定轉(zhuǎn)速控制。1）了解單片機(jī)軟件編程和調(diào)試能力，為以后的學(xué)習(xí)和開發(fā)工作打下強(qiáng)勁基礎(chǔ)； 2）掌握步進(jìn)電機(jī)的工作原理和工作方式；3）掌握紅外線接收、發(fā)射模塊的使用，以及工作原理和解碼方法。1）進(jìn)行方案論證，說明控制系統(tǒng)的工作原理；2）設(shè)計控制系統(tǒng)的硬件電路，給出電路原理圖和元器件清單；3）給出軟件流程圖并編寫程序源代碼；4）完成系統(tǒng)的調(diào)試，給出調(diào)試結(jié)果并分析；5）撰寫符合要求的程序設(shè)計說明書程圖。2系統(tǒng)總體設(shè)計方案 步進(jìn)電機(jī)設(shè)計方框圖單片機(jī)小系統(tǒng)遙控器驅(qū)動