【正文】 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 課題：步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)設(shè)計(jì) 系 別： 電氣與電子工程系 專 業(yè)： 姓 名： 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 ： 河南城建學(xué)院 2020 年 01 月 09 日 2 一 設(shè)計(jì)目的 增進(jìn)對(duì)單片機(jī)的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)單片機(jī)理論方面的理解； 掌握單片機(jī)的內(nèi)部功能模塊的應(yīng)用，如定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、中斷、片內(nèi)外存貯器、 I/O口、 A/D、 D/A、串行口通訊等； 了解和掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過程、方法及實(shí)現(xiàn) 。 設(shè)置開始、停止以及正反轉(zhuǎn)??； 轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向有數(shù)碼管顯示 (本設(shè)計(jì)使用的為 LCD12864)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ,在許多領(lǐng)域?qū)⒌玫綇V泛的應(yīng)用。由步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既非常簡(jiǎn)單、 廉價(jià)，又非?？煽俊２竭M(jìn)電機(jī)只能通過脈沖電源供電才能運(yùn)行，它不能直接使用交流電源和直流電源。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。 (3)與數(shù)組設(shè)備兼容 ,能夠直接接收數(shù)字信號(hào) 。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)備中都使用了步進(jìn)電機(jī)。 所以怎樣產(chǎn)生這個(gè)脈沖信號(hào)和產(chǎn)生怎樣的信號(hào)是電機(jī)控制的關(guān)鍵。 四 、 主要 器件介紹及 電路設(shè)計(jì) 、 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)概述 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。 步進(jìn)電機(jī)是一種 感應(yīng)電機(jī) ，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器 雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)， 交流電機(jī) 在常規(guī)下使用。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng) 域都有應(yīng)用。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一個(gè)角度。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng) 四相步進(jìn)電機(jī) ， 采用單極性直流電源供電。當(dāng)開關(guān) SC接通電源， SB、 SA、 SD 斷開時(shí)，由于 C相繞組的磁力線和 4 號(hào)齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)， 4 號(hào)齒和 C相繞組 5 的磁極對(duì)齊。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小。 ULN是集成達(dá)林頓管 IC,內(nèi)部還集成了一個(gè)消線圈反電動(dòng)勢(shì)的二極管 ,它的輸出端允許通過電流為 200mA，飽和壓降 VCE 約 1V左右，耐壓 BVCEO 約為 36V。 ULN2020是一個(gè)非門電路，包含 7個(gè)單元，但獨(dú)每個(gè)單元驅(qū)動(dòng)電流最大可達(dá)， 9腳可以懸空。輸入 5VTTL電平，輸出可達(dá) 500mA/50V。 ULN2020A引腳圖及功能 如下： 6 圖 4 ULN2020A 引腳圖 ULN2020 是高耐壓、大電流、內(nèi)部由七個(gè)硅 NPN達(dá)林頓管組成的驅(qū)動(dòng)芯片。 ULN2020 的封裝采用 DIP— 16 或 SOP— 16 ULN2020A在各種控制電路中常用它作為驅(qū)動(dòng)繼電器的芯片，其芯片內(nèi)部做了一個(gè)消線圈反電動(dòng)勢(shì)的二極管。每對(duì)達(dá)林頓管的額定集電極電流是 500mA，達(dá)林頓對(duì)管還可并 聯(lián)使用以達(dá)到更高的輸出電流能力。 A 為數(shù)據(jù)傳送方向控制： H 表示數(shù)據(jù)從LCD到 MCU， L表示數(shù)據(jù)從 MCU到 LCD。時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直 接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時(shí)，在系統(tǒng)中采用 12MHz 的晶體振蕩器來產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖。 圖 11 主程序設(shè)計(jì)流程 程序如下 include //include 主程序 初始化程序 逆 序輸出脈沖 按鍵 2 閉合 按鍵 1 閉合 正序輸出脈沖 調(diào)用顯示子程序 1 調(diào)用顯示子程序 2 N Y N Y 11 //include include void iniLCD(void)。 //設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速 uchar step_motor_loop[8]={0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0C,0x08,0x09}。 speed_delay++。 //大于 7，從頭再來 if(step_index 7) step_index =0。 if(step_index =0) step_index =7。 uint u16Temp=0。+(u16Temp/100)。 buf_SpeedString[2]=39。%39。 uchar temp=0。 if(key_loose 0) { if(temp==0xFF) key_loose=0。0xFF。 break。 break。 caluate()。 //減速 } caluate()。 //加速 } caluate()。 TL0=CST_TL0。 TL0=0x00。 //GATE=0,以運(yùn)行控制位 TR0 啟動(dòng)定時(shí)器 0 C/T=0,定時(shí)工作方式 TH0=CST_TH0。// enable TIMER0 ,start count ET0=1。 init_timer0()。 write_hz_str(6,20,停止 )。 EA=1。 sbit RW=P3^4。 //右半平面 sbit Busy=P2^7。 //使能 LCD RS=0。 //等待，不忙退出 } //寫指令代碼 void wcode(uchar cd) //寫指令 代碼 { chkbusy()。 //輸出 設(shè)置 P2=cd。 //寫等待 P2=0xff。 //寫數(shù)據(jù)代碼 E=1。R=0。i16。i++) //減去左邊數(shù)，從右半平面第一位開始顯示 wdata(*(temp+i))。 //寫指令 頁(yè) wcode(LCDLINE)。 } } else { L=0。 //寫指令行 for(i=0。 //顯示上半字 disrow( page+1, col, temp+16)。 wcode(LCDPAGE+page)。i++) //寫字 wdata(*(temp+i))。 //寫字 顯示 L=0。 //寫指令行 for(i=64col。R=1。i8。 //顯示下半字 } //LCD 初始化 void iniLCD(void) //初始化 { L=1。 //開顯示 設(shè)置 wcode(0xc0)。 } //然后應(yīng)用下面程序來索引漢字 void write_hz_str( int x1,int y1, uchar *point ) { signed char temp1, temp2。 x=x1。) //判斷是否顯示完成 { if (hz_t=8) //應(yīng)是 8，中間有字符 ASCII 嗎 + 漢字則只有 1 個(gè)字節(jié)空間不夠?qū)憹h字所以換 行 { hz_t =0。0x80) //如果是要顯示漢字 { temp2 = *point ++。amp。(GB_16[i].Msk[0]))。amp。 display_ascII(x,y, amp。從程序的編寫，編譯到調(diào)試，目標(biāo)版的仿真一應(yīng)俱全。因此，可以很方便地用軟件來控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行，達(dá)到控制目的。在軟件設(shè)計(jì)方面，一部分參考文獻(xiàn)的已成程序進(jìn)行修改編寫，一部分則是平時(shí)的經(jīng)驗(yàn)積累，初步掌握了步進(jìn)電機(jī)控制的基本原理和步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)編程的方法，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。 本次課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)是理論與實(shí)際的相結(jié)合，不單單只是書上的一條條分離的指令。 最重要的一點(diǎn)，我覺得通過單片機(jī)的學(xué)習(xí)不僅讓我入門了一門技術(shù)，更讓我學(xué)到了很多方法，開闊了眼界。比如編寫程序就要算法和思想上活躍，走新穎高效路線，同時(shí)又要遵循基本的編程規(guī)則，諳熟程序流程，避免不必要的錯(cuò)誤，提高辦事效率。 0x00,0x80,0xC0,0x60,0x30,0x18,0x08,0x00,0x00,0x00,0x01,0x03,0x06,0x0C,0x08,0x00, // 0x40,0x40,0x40,0x40,0x40,0x40,0x40,0x00,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x00, // = 0x00,0x08,0x18,0x30,0x60,0xC0,0x80,0x00,0x00,0x08,0x0C,0x06,0x03,0x01,0x00,0x00, // 0x18,0x1C,0x04,0xC4,0xE4,0x3C,0x18,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0D,0x0D,0x00,0x00,0x00, // ? 0xF0,0xF8,0x08,0xC8,0xC8,0xF8,0xF0,0x00,0x07,0x0F,0x08,0x0B,0x0B,0x0B,0x01,0x00, // 0xE0,0xF0,0x98,0x8C,0x98,0xF0,0xE0,0x00,0x0F,0x0F,0x00,0x00,0x00,0x0F,0x0F,0x00, // A 0x04,0xFC,0xFC,0x44,0x44,0xFC,0xB8,0x00,0x08,0x0F,0x0F,0x08,0x08,0x0F,0x07,0x00, // B 0xF0,0xF8,0x0C,0x04,0x04,0x0C,0x18,0x00,0x03,0x07,0x0C,0x08,0x08,0x0C,0x06,0x00, // C 0x04,0xFC,0xFC,0x04,0x0C,0xF8,0xF0,0x00,0x08,0x0F,0x0F,0x08,0x0C,0x07,0x03,0x00, // D 0x04,0xFC,0xFC,0x44,0xE4,0x0C,0x1C,0x00,0x08,0x0F,0x0F,0x08,0x08,0x0C,0x0E,0x00, // E 0x04,0xFC,0xFC,0x44,0xE4,0x0C,0x1C,0x00,0x08,0x0F,0x0F,0x08,0x00,0x00,0x00,0x00, // F 0xF0,0xF8,0x0C,0x84,0x84,0x8C,0x98,0x00,0x03,0x07,0x0C,0x08,0x08,0x07,0x0F,0x00, // G 0xFC,0xFC,0x40,0x40,0x40,0xFC,0xFC,0x00,0x0F,0x0F,0x00,0x00,0x00,0x0F,0x0F,0x00, // H 0x00,0x00,0x04,0xFC,0xFC,0x04,0x00,0x00,0x00,0x00,0x08,0x0F,0x0F,0x08,0x00,0x00, // I 0x00,0x00,0x00,0x04,0xFC,0xFC,0x04,0x00,0x07,0x0F,0x08,0x08,0x0F,0x07,0x00,0x00, // J 0x04,0xFC,0xFC,0xC0,0xF0,0x3C,0x0C,0x00,0x08,0x0F,0x0F,0x00,0x01,0x0F,0x0E,0x00, // K 0x04,0xFC,0xFC,0x04,0x00,0x00,0x00,0x00,0x08,0x0F,0x0F