【正文】 開始時，開關 SB接通電源， SA、 SC、 SD 斷開， B相磁極和轉(zhuǎn)子 0、 3 號齒對齊，同時，轉(zhuǎn)子的 4號齒就和 C、 D相 繞組磁極產(chǎn)生錯齒， 5號齒就和 D、 A 相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。 在 在單相激磁時，電 機轉(zhuǎn)軸停至整步位置上，驅(qū)動器收到下一脈沖后，如給另一相激磁且保持原來相繼處在激磁狀態(tài)，則電機轉(zhuǎn)軸將移動半個步距角，停在 4 相鄰兩個整步位置的中間。 一 般工作要求下，并不需要高精度控制，而盡量使控制系統(tǒng)的硬件結構簡單化、成本低、功能齊全、適應性強、操作方便等要求，以此為思路進行設計，采用單片機和硬件部分相結合的方式進行控制，運用其強大的可編程與預算能力，能靈活的的的對步進電機的正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速進行控制。 通過本設計 來 學會自己處理實際問題的能力，體會出理論與實際的差別。 5 第三章 控制系統(tǒng)硬件電路組成 按照初期設計思路及控制系 統(tǒng)功能實現(xiàn)，硬件電路可分為電源模塊、按鍵模塊、控制中樞 模 塊 、 顯 示 模 塊 及 步 進 電 機 驅(qū) 動 輸 出 模 塊 等 幾 部 分 。 電解電容的容量為 1mA 對應 13uF,由于電腦 USB5V電源相對比較穩(wěn)定，故采 6 用 100uF 來濾除低頻信號。 STC89C52RC 單片機是宏晶科技推出的新一代高速 /低功耗 /超強抗干擾的單 片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機， 12 時鐘 /機器周期和 6 時鐘 /機器周 期可以任意選擇。 工作溫度范圍： 40～ +85℃（工業(yè)級） /0～ 75℃ （商業(yè)級） 。即定時器 T0、 T T2 STC89C52 的引腳結構見圖 ，設計中用到引腳及其功能如下： 7 VCC ：電源 GND：地 P0口： P0 作為通用 I/O 口使用時，屬于準雙向 I/O 口。 P2 口： P2 口作為通用的 I/O 口使用時，屬于準雙向 I/O 口。如下所示： 圖 STC89C52 引腳圖 單片機 RST 復位電路 由于電路電源為 5V 左右 ， 51 單片機中 9引腳 RST 接高電平（ 以上）持續(xù) 2T 實現(xiàn)復位。所以電路啟動 電壓為 滿足復位，按下按鍵 S2后 電容放電至 ,RST 電壓為 滿足高電平復位要求。晶振電路如下圖 圖 單片機晶振電路圖 9 步進 電機 28BYJ48 設計初期經(jīng)查詢資料，選定永磁式四相五線減速電機 28BYJ48 作為被控制電機。當通電狀態(tài)的改變完成一個循環(huán)時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒距 。10% 步距角度 減速比 28BYJ48 5V 4 300 4 1/64 10 uchar Fu[8]={0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x09}。 電路開機設定步進電機速度為 180176。 若將 180176。 步進電機的驅(qū)動模塊 由于 51單片機驅(qū)動能力比較弱，低電平時只有十幾個微安，無法驅(qū)動28BYJ48 型步進電機，必須將驅(qū)動電流進行放大。 ULN2020 的作用： ULN2020 是大電流驅(qū)動陣列 ,多用于單片機、智能儀表、 PLC、數(shù)字量輸出卡等控制電路中。ULN2020 的每一對達林頓都串聯(lián)一 個 ,在 5V的工作電壓下它能與 TTL 和 CMOS 電路 直接相連 ,可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器。接線如下圖 所示 圖 步進電機及驅(qū)動 ULN2020 整體電路圖 12 液晶顯示模塊 進行對比后設計決定 采用 LCD 液晶顯示屏 ,液晶顯示屏的顯示功能強大 ,可顯示大量文字 ,圖形 ,顯示多樣 ,清晰可見 ,與普通數(shù)碼管相比功耗較小，硬件連接簡單。 1602LCD 采用標準的 14腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如 下 ： 具體讀寫操作設定如下圖 讀狀態(tài) 輸入 RS=L， R/W=H， E=H 輸出 D0— D7=狀態(tài)字 寫指令 輸入 RS=L， R/W=L， D0— D7=指令碼， E=高脈沖 輸出 無 讀數(shù)據(jù) 輸 入 RS=H， R/W=H， E=H 輸出 D0— D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=L， D0— D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出 無 圖 1602 讀寫控制設定 根據(jù) 1602 引腳功能，設計電路圖如下圖 ，其中 3腳連接電位器 103 后接地以調(diào)節(jié)對比度， 6腳接單片機 、 、 控制液晶的讀寫狀態(tài)， 714 腳接單片機 P0 口傳輸顯示數(shù)據(jù)。在步進電機控制系統(tǒng)中單片機產(chǎn)生脈沖序列，通過 P1 口中 發(fā)送，系統(tǒng)軟件編制采用定時中斷產(chǎn)生脈沖序列。確定步進電機轉(zhuǎn)動后，只需要改變給定脈沖的頻率即可改變步進電機的轉(zhuǎn)速，不過輸出脈沖的頻率不能太快，否則會造成電機不轉(zhuǎn)，而發(fā)出嘯聲。當按鍵按下后，由對應按鍵值來調(diào)用對應定時時間的定時器 0輸出脈沖進行正反轉(zhuǎn)、加速、減速操作，隨后調(diào)用 1602 數(shù)據(jù)寫入子函數(shù)、命令寫入子 14 函數(shù)及字符顯示函數(shù)，在 1602 上顯示方向及速度變化。 初始賦值 TH=（ 655351944） /256 TL=(655351944)%256 以保證開機電機轉(zhuǎn)速為 180176。0x7 定義按鍵標志 Key_Change 和按鍵值 Key_Value,具體流程如圖 所示， 16 圖 定時器 1 鍵盤掃描流程圖 第 五 章 系統(tǒng)調(diào)試 與改進 本設計采用單片機 STC89C52RC 做為控制器，通過編譯軟件 KEIL C51 對源程序進行編譯以生成 HEX，并與仿真軟件 proteus 聯(lián)調(diào)，讓單片機程序控制協(xié)調(diào)各個功能模塊工作。 用它來完成一個工程的步驟簡要描述如下： （ 1） 創(chuàng)建一個項目，從器件庫中選擇目標器件，配置工具設置。 （ 5） 測試， 生成 .HEX 文件， 連接應用。仿真測試時 1602 只有背光明亮，無字符顯示。問題得到解決，不僅擴大了步進電機速度的控制范圍，也使得單片機對步進電機速度的控制更加精確。在后來的電路檢測時，由于找不到故障原因?qū)е碌谝淮魏附邮　? 第二次焊接完成后，接通電源對電路進行檢測。按下正反鍵則1602 顯示反向運行。 軟件設計主要是通過編寫程序代碼，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制。如：利用鍵盤輸入轉(zhuǎn)速值實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制，動態(tài)設置最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速等。 20 致謝 在論文完成之際，我要特別感謝我的導師 李長青 老師，由于我 理論與工程經(jīng)驗不足 ，難免有許多考慮不周全的地方，但因為有了 李 老師的督促指導使得我的 畢業(yè)設計 得以順利的接近尾聲了。謝謝 ! 21 參考文 獻 [1]何利民 .單片機高級教程 應用與設計（第 2版） [M].北京航空航天大學出版社， 2020. [2]吳金戌，沈慶陽，郭庭吉 .8051單片機實踐與應用 [M].人民郵電出版社， 2020. [3]李曉菲，胡泓，王煒，程云濤 .步進電機加減速控制規(guī)律 [J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新， 2020 01(12):1518. [4]周明安，朱光忠，宋曉華，肖建軍 .步進電機驅(qū)動技術及發(fā)展現(xiàn)狀 [J].機電工程技術 2020 02（ 5）： 1921. [5]王曉明，電動機的單片機控制 [M].北京航空航天大學出版社， 2020. [6]王瓊 .單片機原理及應用實驗教程 [M].合肥工業(yè)大學出版社， 2020.