課程設(shè)計(jì)論文-基于at89c51單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-wenkub
2022-11-05 19:16:16 本頁(yè)面
【正文】 4 2 步進(jìn)電機(jī) 工作 原理 兩相步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu) 圖 兩相步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖 電動(dòng)機(jī)軸向結(jié)構(gòu)如圖 。該磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向一致。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(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。 通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)即可 以控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)通過(guò)控制脈沖 的相序來(lái)改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，從而達(dá)到的控制正反轉(zhuǎn)的目的 。 本次課程設(shè)計(jì)是 用單片機(jī)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的定位和正反旋轉(zhuǎn)。 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。 本系統(tǒng)采用單片機(jī) AT89C51 為中心器件來(lái) 控制步進(jìn)電機(jī) ，系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)。當(dāng)定子的矢量磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。轉(zhuǎn)子被分為完全對(duì)稱的兩段，一段轉(zhuǎn)子的磁力線沿轉(zhuǎn)子表面呈放射形進(jìn)入定子鐵心，稱為 N極轉(zhuǎn)子 。從軸向看過(guò)去，兩段轉(zhuǎn)子齒中心線彼此錯(cuò)開半個(gè)轉(zhuǎn)子齒距 。每輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度前進(jìn)一步。 5 兩相 步進(jìn)電機(jī)的供電方式 兩相四線的步進(jìn)電機(jī)，有兩個(gè)繞組： A， B。步進(jìn)電機(jī)本體、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和控制器構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)不可分割的三大部分 其設(shè)計(jì)框圖 。 （ 2） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單?？煽啃愿摺PU 時(shí)鐘高達(dá) 12MHz，機(jī)器周期只有 1 微秒 ，多數(shù)指令為一個(gè)機(jī)器周期或兩個(gè)機(jī)器周期，所以運(yùn)算速度快，可使系統(tǒng)有較強(qiáng)的功能和較高的響應(yīng) 。振蕩脈沖頻率為 0 到 24ＭＨｚ。 A C2 2 0 VI N O U TG N D7 8 0 5TV D 1 V D 4C 1C 2 C 3C 4～U0= 5 V 圖 電源電路 驅(qū)動(dòng)電路 如圖 所示，驅(qū)動(dòng)電路用 L298 來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)， L298 可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)兩相電機(jī)，和一個(gè)四相電機(jī)，輸出電壓最大可達(dá)到 +50V，可以通過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓，可直接用單片 機(jī) IO 輸出信號(hào)。 圖 4*4 鍵盤電路 10 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主程序流 程圖 及源代碼 如圖 是主程序流程圖 ，初始化程序后， 將寄存器 R7的 7三位做為 功能標(biāo)志位，當(dāng)檢測(cè)到哪一位為 1時(shí)立即轉(zhuǎn)向相應(yīng)的程序執(zhí)行。判斷正反轉(zhuǎn) CLR 20H LCALL ZZ 。 圖 LED 顯示流程圖 13 LED 流程圖源代碼如下 LED:MOV DPTR,TAB 。利用該軟件進(jìn)行單片機(jī)軟件的編輯調(diào)試和模擬仿真，結(jié)合一臺(tái)寫碼器，就可進(jìn)行低投入的單片機(jī)的開發(fā)工作。其工作界面如圖 所示 。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣 剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞 ， Protues 是一個(gè)能仿真模擬和數(shù)字電路，特別是能夠仿真單片機(jī)、 ARM、 DSP、 FPGA 等的軟件，它還能和 KEIL 軟件在同一臺(tái)機(jī)子實(shí)現(xiàn)聯(lián)調(diào) Protues 可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、 SPI 調(diào)試器、 I2C 調(diào)試器、信號(hào)發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測(cè)、電路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行結(jié)果等。其仿真的界面如圖 所示 。 圖 電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò) 2圈的結(jié)果 ⑥ 如圖 按反轉(zhuǎn)鍵，電機(jī)反轉(zhuǎn) 3 圈，數(shù)碼管顯示 數(shù)字 4，結(jié)果正確 圖 電機(jī)反轉(zhuǎn)過(guò) 3 圈 調(diào)試完畢， 通過(guò)鍵盤 輸入數(shù) 電機(jī)按照給定的要求進(jìn)行正確運(yùn)轉(zhuǎn)，數(shù)碼管真確顯示圈數(shù)。 通過(guò)調(diào)試和運(yùn)行，得到了正確的結(jié)果。雖然這次課程設(shè)計(jì)做的不是很好。主程序 CJNE R7,1,L1 CLR 20H 22 LCALL ZZ SETB 20H L1:CJNE R7,2,L2 CLR 20H LCALL FF SETB 20H L2:LCALL LED NNT3:JMP START LED:MOV DPTR,TAB 。正轉(zhuǎn)一步子程序 JB 06H,NT1 CLR RET NT1: DEC R1 LJMP NEXT2 FORWSTEP:JB 06H,NT LCALL SC MOV R7,0 RET NT: SETB CLR SETB CLR LCALL SC SETB 33 CLR CLR CLR LCALL SC SETB CLR CLR SETB LCALL SC SETB CLR CLR CLR LCALL SC CLR SETB CLR SETB LCALL SC CLR SETB CLR CLR LCALL SC CLR SETB SETB CLR LCALL SC 34 CLR CLR SETB CLR LCALL SC RET FF: CJNE R0,00H,BACKWCYCLE 。顯示 延時(shí)程序 T1: NOP DJNZ R5,T1 RET TAB: DB 40H,79H,24H,30H,19H,12H,02H,78H,00H,10H 。反轉(zhuǎn)一步子程序 JB 06H,NT3 CLR RET NT3: DEC R1 LJMP NEXT4 BACKSTEP:JB 06,NT5 LCALL SC MOV R7,0 RET NT5: CLR CLR SETB CLR LCALL SC CLR SETB SETB CLR LCALL SC CLR SETB CLR 36 CLR LCALL SC CLR SETB CLR SETB LCALL SC SETB CLR CLR CLR LCALL SC SETB CLR CLR SETB LCALL SC SETB CLR CLR CLR LCALL SC SETB
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