步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計_課程設(shè)計(已修改)
2025-07-27 15:46 本頁面
【正文】 湖南工程學院 課程設(shè)計 課程名稱 單片機原理與應用 課題名稱 步進電機 專業(yè) 電氣工程及其自動化 等級 : 設(shè)計內(nèi)容與設(shè)計要求 設(shè)計內(nèi)容： 以單片機為核心設(shè)計一個步進電機控制系統(tǒng)，要求能夠通過鍵盤設(shè)置步進電機的 正、反轉(zhuǎn)，加速、減速、停止等工作 ， 并在 4位 LED 顯示器上顯示步進電機轉(zhuǎn)速或工作狀態(tài)。 設(shè)計要求： 1）確定系統(tǒng)設(shè)計方案； 2）進行系統(tǒng)的硬件設(shè)計； 3）完成應用程序設(shè)計； 4）硬件電路及應用程序的調(diào)試。 主要設(shè)計條件 PC 機及單片機調(diào)試軟件； 開發(fā)板 1塊； 系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)試所需的元器件。 4. 步進電機型號： 28BYJ48 說明書格式 1. 課程設(shè)計任務(wù)書 2. 目錄 3. 總體方案確定 4. 各單元硬件電路設(shè)計及計算方法 5. 軟件設(shè)計與說明（包括流程圖） 6. 調(diào)試結(jié)果與必要的調(diào)試說明 7. 總結(jié) 參考文獻 附錄 附錄 A 系統(tǒng)原理圖 附錄 B 程序清單 課程設(shè)計成績評分表。 進度安排 設(shè)計時間為兩周 第一周 星期一、上午：布置課題任務(wù)，講課及課題介紹 下午：借閱有關(guān)資料，總體方案討論 星期二、系統(tǒng)總體方案 星期四、設(shè)計及調(diào)試 星期五、設(shè)計及調(diào)試 第二周 星期一、設(shè)計及調(diào)試 星期二、設(shè)計及調(diào)試 星期三、設(shè)計及調(diào)試 星期四、寫說明書 星期五、上午：寫說明書，整理資料 下午：交設(shè)計資料，答辯 參考文獻 [1] 王迎旭等 .單片機原理及及應用 [M]. 2 版 .機械工業(yè)出版社， 20xx. [2] 高峰 .單片微型計算機原理與接口技術(shù) [M].電子工業(yè)出版社， 20xx. [3]王守中 .51 單片機開發(fā)入門與典型實例 [M].人民郵電出版社， 20xx [4] 戴燦金 .51 單片機及其 C語言程序設(shè)計開發(fā)實例 [M].清華大學出版社， 20xx. [5] 胡漢才 .單片機原理及其接口技術(shù) [M].3 版 .清華大學出版社， 20xx. [6] 郭天祥 .新概念 51 單片機 C語言教程 — 入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略 .電子工業(yè)出版社， 20xx. 1 第 1 章 概述及系統(tǒng)總體方案 設(shè)計內(nèi)容及要求 本題要求以單片機為核心設(shè)計一個步進電機控制系統(tǒng)，要求能夠通過鍵盤設(shè)置步進電機的 正、反轉(zhuǎn)，加速、減速、停止等工作，并在 4 位 LED 顯示器上顯示步進電機轉(zhuǎn)速或工作狀態(tài)。設(shè)計要求如下：（ 1）確定系統(tǒng)的設(shè)計方案；（ 2）進行系統(tǒng)的硬件設(shè)計；（ 3）完成必要的參數(shù)計算與元器件選擇；（ 4）完成應用程序設(shè)計；（ 5）進行系統(tǒng)電路應用程序的調(diào)試。 本設(shè)計目的是步進電機控制系統(tǒng) 4 個按鍵設(shè)置成現(xiàn)在想要實現(xiàn)的功能： key_ON_OFF開始、停止按鍵 key_UP加速按鍵 key_DOWN減速按鍵 key_Left_Right正反轉(zhuǎn)按鍵 系統(tǒng)總體方案 本次課程設(shè)計使用 STC89C52RC 單片機做主控芯片，完成課程設(shè)計。系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖如圖 所示。 圖 系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖 P0 口 P2 口 STC89C52 單片機 P1 口 P3 口 復位電路 電源 時鐘電路 矩陣鍵盤電路 4 個 8段數(shù)碼管顯示器 驅(qū)動電路 驅(qū)動電路 步進電機 2 第 2 章硬件設(shè)計 復位電路 本設(shè)計的復位電路采用按鍵上電復位電路，采用的晶振是 12MHz,機器周期為 1μ S，復位電路如圖 所示，復位引腳為單片機的第9引腳，復位開關(guān)一邊接電源，另一邊接單片機第 9引腳，并與一個10uF 電解電容并聯(lián)，且單片機第 9腳引出一 10K 電阻，電阻另一端接地。 圖 復位電路圖 單片機時鐘電路 單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1 和 XTAL2 分別是反相放大器的輸入端和輸出端，通常，經(jīng)由片外晶體振蕩器或陶瓷諧振器與兩個匹配電容一起構(gòu)成一個自激振蕩電路。本課題采用了單片機 內(nèi)部時鐘方式，電路如圖 所示（采用 12MHz 晶振，兩個 30pf 獨石電容）。 3 圖 單片機時鐘電路圖 圖 數(shù)碼顯示電路圖 4 數(shù)碼顯示電路 本次設(shè)計采用動態(tài)顯示電路，利用單片機的 P1 口和 P0 口來實現(xiàn) 4位共陽極 8 段 LED 數(shù)碼管顯示器的動態(tài)顯示，其中 P1口輸出段碼， P0 口輸出位碼，通過 4個 1K 電阻和 4 個 PNP 三極管 9015 實現(xiàn)反向位驅(qū)動。 四位數(shù)碼顯示管為共陽顯示管，段選低電平有效，位選低電平有效。 — 控制數(shù)碼管位選，分別對應位選 W1— W4, — 一一對應段選段： A、 F、 B、 G、 C、 DP、 D、 E。如圖 所示。 按鍵電路 本課題需要四個按鍵分別控制：開始 /停止、加速、減速、正反轉(zhuǎn)。因調(diào)試用的單片機板是矩陣按鍵，本設(shè)計將鍵盤的行線直接接地構(gòu)成獨立按鍵來用，用四個按鍵 s1s4 控制電機運轉(zhuǎn)。按鍵電路如圖 所示。 01 2 3S1 S2 S3 S4 圖 按鍵電路圖 電機及其驅(qū)動電路 電機驅(qū)動部分用 ULN20xx 做驅(qū)動芯片，其驅(qū)動模塊及電機連接如圖
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