【正文】 ，本次畢業(yè)設(shè)計選用的步進(jìn)電機是四相步進(jìn)電機，通過軟件和硬件的結(jié)合實現(xiàn)步進(jìn)電機的啟停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速功能，并且步進(jìn)電機所處的狀態(tài)用相應(yīng)的發(fā)光二極管顯示。單片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。前者往往需要考慮芯片的速度， ROM容量， I/O 引腳數(shù)量和工作電壓 ()等，后者則包括是否擁有看門狗，雙指針，雙串口，實時時鐘， CAN 接口， SPI接口， USB 接口等附加模塊。 從工作可靠性的角度出發(fā)，要求所選芯 片有較寬工作溫度范圍，較低的功耗和一定的姓名： xxx 論文題目：步進(jìn)電機控制系統(tǒng)的設(shè)計 4 抗干擾能力。足夠本設(shè)計運行，且價格便宜，下載程序方便。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機來控制變的非常的簡單。每一個脈沖信號對應(yīng)步進(jìn)電機的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就對應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定的角度（一個步距角）。廣泛用于計算機，工業(yè)和消費類產(chǎn)品中。五個按鍵輸入，對應(yīng)功能分別是：正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、復(fù)位、速度加、速度減；LED 數(shù)碼管顯示電機的正反轉(zhuǎn)，同時顯示電機運行速度的檔數(shù)； 5 個小紅燈一個為電源指示，四個 指示電機的轉(zhuǎn)速。 使用多相步進(jìn)電動機，單路電脈沖信號可先通過脈沖分配器轉(zhuǎn)換為多相脈沖信號，在經(jīng)功率放大后分別送入步進(jìn)電動機各相繞組。 步進(jìn)電機的原理 步進(jìn)電機是數(shù)字控制電機，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，步進(jìn)電機就轉(zhuǎn)動一個角度，因此非常適合于單片機控制。其基本原理作用如下： 通電換相這一過程稱為脈沖分配。兩個脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機就轉(zhuǎn)得越快。 步進(jìn)電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏 130 度以上，有的甚至高達(dá)攝氏 200 度以上，所以步進(jìn)電機外表溫度在 攝氏 8090 度完全正常。 4. 步進(jìn)電機自身的噪聲和振動較大，帶慣性負(fù)載的能力較差。 7. 速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào) 節(jié)，低速下仍能保證獲得大轉(zhuǎn)矩，因此，一般可以不用減速器而直接驅(qū)動負(fù)載。 步進(jìn)電動機 以其顯著的特點，在數(shù)字化制造時代發(fā)揮著重大的用途。反應(yīng)式步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用 磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。 永磁步進(jìn)電機的控制原理 在本設(shè)計以常用的永磁式步進(jìn)電機為例，用單片機控制步進(jìn)電機。 不難設(shè)計出控制電路，因其工作電壓為 12V，因此用一塊開路輸出達(dá)林頓驅(qū)動器（這里用 ULN2020，關(guān)于 ULN2020 將在后面介紹）作為驅(qū)動，通過 、 來控制各線圈的接通與切斷。這里以定時的方式來實現(xiàn)。 2020 屆電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文（設(shè)計） 7 單片機系統(tǒng) 本次設(shè)計選用 STC89C5l作為步進(jìn)電機的控制芯片 。 E A /V P31X119X218R E S E T9P 3 7 / R D17P 3 6 W R16P 3 2 / IN T 012P 3 3 / IN T 113P 3 4 / T014P 3 5 / T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E/ P30P 3 1 / TX D11P 3 0 / R X D10GND20V C C40U1S TC 8 9 C 5 2 圖 3 單片機引腳圖 單片機的引腳功能 （ 1） VCC（ 40）：電源 +5V。 （ 4） PSEN（ 29）：片外 ROM 選通信號，低電平有效。 （ 8） P0口（ 3932）：雙向 I/O 口。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。 P1口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P3口： P3口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4 個 TTL門電流。 RST：復(fù)位輸入。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE才起作用。在由外部程序存儲器取 指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 8051 單片機的內(nèi)部功能框圖如圖 4 示： 圖 4 MCS51 系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 鍵盤控制電路 鍵盤在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中能實現(xiàn)向單片機輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機的主要手段。 按鍵的閉合與否，反映在輸出電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平。 為了確保單片機對一次按鍵動作只確認(rèn)一次按鍵 ，必須消除抖動的影響。其原理圖如圖 5 所示 : S4S1S2S3正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)減速加速P 30P 31 圖 5 鍵盤控制模塊原理圖 數(shù)碼管驅(qū)動顯示電路 數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光 器件 ，其基本單元是 發(fā)光二極管 。由于它的價格便宜使用簡單在 電器 特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛。廣泛用于計算機，工業(yè)和消費類產(chǎn)品中。功率電子電路大多要求具有大電流輸出能力，以便于驅(qū)動各種類型的負(fù)載。這樣就使得與姓名： xxx 論文題目：步進(jìn)電機控制系統(tǒng)的設(shè)計 12 ULN2020 連接的步進(jìn)電機只有一個引出端導(dǎo)通。 主程序流程圖 系統(tǒng)分為電機正轉(zhuǎn)、電機反轉(zhuǎn)、電機加速與電機減速的 幾部分組成，其主程序框圖如圖 9 所示： 2020 屆電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文（設(shè)計） 13 圖 9 步進(jìn)電機控制系統(tǒng)主程序流程圖 讀按鍵子程序流程圖 按鍵采用掃描的方法，與初始值比較，相等則說明沒有鍵按下，不相等則軟件消抖，以便確認(rèn)是否真的有鍵按下。 圖 11 按鍵處理子程序流程圖 電機控制中斷程序流程圖 定時器中斷 0 服務(wù)程序流程圖如圖 12 所示 : 定時器中斷 0 服務(wù)程序的中斷時間由當(dāng)前的轉(zhuǎn)速決定。 圖 12 定時器中斷 0 服務(wù)程序流程圖 5 系統(tǒng)調(diào)試與改進(jìn) 調(diào)試與改進(jìn) 在系統(tǒng)完成后測試系統(tǒng)，檢查硬件和軟件是否能夠協(xié)調(diào)運行，并對系統(tǒng)出現(xiàn)的情況進(jìn)行分析，看是否能夠達(dá)到系統(tǒng)創(chuàng)作之初所設(shè)想的效果，如達(dá)不到則重新修 改系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)或者修改軟件的程序部分，直到達(dá)到設(shè)計需要為止。此處尤為重要，這是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是確定軟件是否能控制步進(jìn)電機思路的開端。 ，調(diào)試發(fā)現(xiàn)對步進(jìn)電機速度的控制范圍過小，查閱資料后發(fā)現(xiàn)設(shè)計思路不太合理，原先的設(shè)計思路是用主程序控制步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動，采用延時方式控制步進(jìn)電機速度，由定時器處理鍵盤；改進(jìn)程序，主程序用來處理鍵盤，由定時器控制步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動，步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動速度由定時器定時時間決定。 運行結(jié)果 步 進(jìn)電機一開始不能正常轉(zhuǎn)動，以為是電路焊接有問題，為了防止再次出現(xiàn)虛焊，首先將電路板用萬用表檢查了一遍，沒問題。弄清了相序，把電路板重新布線，焊接好，結(jié)果電機能夠正常轉(zhuǎn)動了。 在系統(tǒng)上電復(fù)位后程序自動運行，通過接受外部的鍵盤操作修改系統(tǒng) 參數(shù)值，控制步進(jìn)電機的啟停，以及轉(zhuǎn)速的增減和轉(zhuǎn)動方向的改變； 定時器 T0 根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)控制步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)動； 實現(xiàn)步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動速度的動態(tài)顯示。 在把理論設(shè)計轉(zhuǎn)換成實物的整個過程，如： 電路設(shè)計、分析計算、畫電路圖、焊接電路、檢查調(diào)試、軟件流程控制設(shè)計分析、編寫調(diào)試軟件、燒寫軟件到整個軟硬件系統(tǒng)的調(diào)試，最后直到系統(tǒng)完 成。 學(xué)習(xí)就應(yīng)該采取理論與實踐結(jié)合的方式，理論的問題，也就是實踐性的課題。這對于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有很大的幫助， 在此衷心感謝老師的耐心輔導(dǎo)。 sbit s3 = P3^0。sbit wei2 = P2^2。sbit b = P2^6。//共陽數(shù)碼管驅(qū)動信號 09， 不顯示 uchar code time_counter[10][2]={{0xda,0x1c},{0xde,0xe4},{0xe1,0xec},{0xe5,0xd4},{0xe9,0xbc}, // 1ms {0xed,0xa4},{0xf1,0x8c},{0xf5,0x74},{0xf9,0x5c},{0xfc,0x18}}。 char k=0。//數(shù)碼管顯示緩存 ， 正轉(zhuǎn) ， 不顯示 ， 不顯示 ， 顯示 1 檔位 ,高 低 //================================ 定時器 0/1 初 始 化 函 數(shù)================================ void T0_T1_init() { TMOD = 0x11。 ET1= 1。ix。 //數(shù) 120 次，約 1 ms } void display() { wei3=1。led = tab[buf[3]]。wei2=1。delay1m(1)。wei1=1。led=0xff。wei0=1。 } //================================ 主函數(shù)============================================= void main() { T0_T1_init()。 if(s1 == 0) { flag1 = 0。 } if(s2 == 0 ) { delay1m(3)。//停止 } while(!s2) display()。 if(k 10 ) { k = 1。 } if(s4 == 0) //速度減 1 檔 { delay1m(3)。 } buf[2]= k/10。 if(s5==0) { if(TR1==1) { pause=k。 } else if(TR1==0) { k=pause。 while(!s5) display()。 TL1 = time_counter[k1][1]。d = 0。c = 0。b = 1。 case 3:a = 0。break。d = 0。c = 1。b = 0。 case 7:a = 1。break。b = 0。 case 1:a = 0。break。d = 1。c = 1。b = 1。 case 5:a = 0。break。d = 0。c = 0。 if(num2 == 8)num2 = 0。break。 case 7:a = 1。b = 1。c = 0。d = 0。break。 case 3:a = 0。b = 0。c = 0。d = 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