【正文】 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)小車 驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)以 STC89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng)為核心，設(shè)計(jì)了一種兩相四線步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器電路。整個(gè)系統(tǒng)通過單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸出信號(hào)，對步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)作進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)小車的行走動(dòng)作。文章包括了步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速這些基本旋轉(zhuǎn)，以及在此基礎(chǔ)之上同時(shí)控制兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)與右轉(zhuǎn)。并在小車上 增加一些傳感器模塊，使單片機(jī)正常驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)小車執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)的同時(shí)，根據(jù)傳感器模塊的反饋，不斷修正，直到任務(wù) 實(shí)現(xiàn)小車循跡與避障功能。 至此來證明所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路的可行性。 文章中不僅包括了在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路基礎(chǔ)上的單片機(jī)擴(kuò)展電路，也包括了專門為單片機(jī)供電的 5V 穩(wěn)壓電路的分析與設(shè)計(jì)，以及使單片機(jī)串口與計(jì)算機(jī) USB 接口直接進(jìn)行通信的上位機(jī)電路的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞： STC89C52；步進(jìn)電機(jī)；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 ；循跡；避障 Stepping motor vehicles drive system design based on SingleChip Microputer Abstract This design with STC89C52 SCM smallest system as the core, designed a two phase fourwire stepping motor drive circuit. The whole system by single chip microputer control stepping motor drives the output signal, to control the motion of the stepper motor, and realizes the car to walk. Articles including the stepper motor are turning, inversion, acceleration, deceleration, these basic rotation, and on this basis at the same time control two stepper motors, implement the car move forward, backward, turn left and turn right. And add some on the car sensor module, MCU to normal driving stepping motor, drive car corresponding tasks at the same time, according to the feedback of sensor module, the correction unceasingly, until the task to realize the car tracking and obstacle avoidance function. At this point to prove the feasibility of the designed driver circuit. Not only included in the article based on step motor drive circuit of single chip microputer extended circuit, also included for MCU power supply 5 v voltage regulator circuit analysis and design, and make the microcontroller serial port and the puter USB interface directly municate superior mechanical and electrical design of the road. Keywords: STC89C52。 stepper motor。 stepper motor drive circuit。 tracking。 obstacle avoidance I 目 錄 第 1 章緒論 ......................................................................... 1 課題背景 ..................................................................... 1 課題研究的內(nèi)容 .............................................................. 1 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) .............................................................. 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 ................................................................ 2 系統(tǒng)框圖 ..................................................................... 2 設(shè)計(jì)規(guī)劃 ..................................................................... 2 第 3 章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ................................................................ 4 單片機(jī)介紹 ................................................................... 4 單片機(jī)概述 ............................................................. 4 單片機(jī)的特點(diǎn) ........................................................... 4 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 ....................................................... 4 單片機(jī)選用 ............................................................ 5 控制電路設(shè)計(jì) ........................................................... 6 單片機(jī)供電模塊設(shè)計(jì) ..................................................... 9 步進(jìn)電機(jī)介紹 ................................................................ 10 步進(jìn)電機(jī)的概述 ........................................................ 10 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn) ........................................................ 10 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 .................................................... 11 步進(jìn)電機(jī)選用 .......................................................... 11 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì) ........................................................ 11 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) ................................................................ 13 循跡功能 .............................................................. 13 避障功能 .............................................................. 15 上位機(jī)電路設(shè)計(jì) .............................................................. 15 第 4 章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ............................................................... 19 電機(jī)控制流程圖 .............................................................. 19 電機(jī)方向控制 ............................................................... 19 速度控制 .................................................................... 20 循跡 ........................................................................ 21 避障流程圖 .................................................................. 21 第 5 章總結(jié)與展望 ................................................................. 23 總結(jié) ........................................................................ 23 展望 ........................................................................ 23 II 參考文獻(xiàn) .......................................................................... 24 附錄Ⅰ 程序清單 .................................................................. 25 ................................................................. 25 ..................................................................... 27 ..................................................................... 31 附錄Ⅱ 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路 ....................................................... 35 附錄Ⅲ 外文文獻(xiàn)翻譯 ............................................................. 36 第 1 章緒論 1 第 1 章緒論 課題背景 步進(jìn)電機(jī)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的執(zhí)行部件。步進(jìn)電機(jī)的輸入信號(hào)為脈沖電流 ， 它能將輸入的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為階躍型的角位移或直線位移 ， 因而步進(jìn)電機(jī)可看作是一個(gè)串行的數(shù) /模轉(zhuǎn)換器。由于步進(jìn)電機(jī)能夠直接接受數(shù)字信號(hào) ， 而不需數(shù) /模轉(zhuǎn)換 ， 所以使用微機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)顯得非常方便 [1]。步進(jìn)電機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn) : （ 1） 通常不需要反饋就能對位置和速度進(jìn)行控制 。 （ 2） 位置誤差不會(huì)積累 。 （ 3） 與數(shù)組設(shè)備兼容 ,能夠直接接收數(shù)字信號(hào) 。 （ 4） 可以快速啟停。 步進(jìn)電機(jī)的品種規(guī)格很 多 ， 按照它們的結(jié)構(gòu)和工作原理可以劃分為磁 阻式 (也稱反應(yīng)式或變磁阻式 )電機(jī)、混合式電機(jī)、永磁式電機(jī)和特種電機(jī)等四種主要型式。 步進(jìn)電機(jī)不需位移傳感器就可精確定位 ， 所以在精確定位系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。目前打字機(jī)、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、數(shù)控機(jī)床、傳真機(jī)等設(shè)備都使用了步進(jìn)電機(jī)。隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展 ，步進(jìn)電機(jī)必將發(fā)揮它的控制方便、控制準(zhǔn)確的特點(diǎn) ， 在工業(yè)控制等領(lǐng)域取得更為廣泛的應(yīng)用 [2]。 課題研究的內(nèi)容 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)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。它是用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的微電動(dòng)機(jī) ，它最突出的優(yōu)點(diǎn)是可以在寬廣的頻率范圍內(nèi)通過改變脈沖頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)速，快速起停、正反轉(zhuǎn)控制及制動(dòng)等，并且用其組成的開環(huán)系統(tǒng)既簡單、廉價(jià)，又非?？尚?，因此在打印機(jī)等辦公自動(dòng)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(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的需求量與日俱增，研制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及其控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選用的步進(jìn)電機(jī)是兩相步進(jìn)電機(jī)，通過軟件和硬件的結(jié)合首先實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的啟停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速功能，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)循跡