基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制及顯示電路設(shè)計(jì)(存儲(chǔ)版)
【正文】 ............................................. 12 軟件設(shè)計(jì) ............................................. 15 3 電路調(diào)試 .................................................... 16 軟件的仿真 ............................................. 16 硬件電路的調(diào)試 ......................................... 17 4 數(shù)據(jù)分析及總結(jié) ............................................. 18 測(cè)試數(shù)據(jù)及說(shuō)明 ......................................... 18 總結(jié) .................................................... 19 參考文獻(xiàn) ...................................................... 20 附錄 ........................................................... 21 1 設(shè)計(jì)原理及方案 設(shè)計(jì)原理 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(kāi)環(huán)控制元件。 傳統(tǒng)上由純電路設(shè)計(jì)的步進(jìn)電機(jī)控制和驅(qū)動(dòng)電路一般 較復(fù)雜，成本又高，而且一旦成型就難于修改，可移植性差，難以適應(yīng)一些智能化要求較高的場(chǎng)合。單片機(jī)的普及與應(yīng)用，為步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的前景，使得以往用硬件電路構(gòu)成的龐大復(fù)雜的控制器得以用軟件實(shí)現(xiàn)，將會(huì)避免復(fù)雜電路的設(shè)設(shè)計(jì)，既降低了硬件成本又提高了控制的靈活性、可靠性及多功能性。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。系統(tǒng)可以劃分為 ：控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊、人機(jī)交互模塊及電源電路五大部分，如圖 1步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)圖所示。 圖 2 基于 FPGA 的 步進(jìn)電機(jī)控制器及驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)圖 （ 1）控制器模塊采用 FPGA 為系統(tǒng)的控制器， FPGA 可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，模塊大，密度高，它將所有器件集成在一塊芯片上，減少了體積，提高了穩(wěn)定性。 液晶顯示器不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線和漢字，并且可以實(shí)現(xiàn)屏幕上下左右滾動(dòng)、動(dòng)畫、閃爍、文本顯示等功能，并具有功耗小、體積小、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn) 。 驅(qū)動(dòng)電路部分由芯片 ULN2020A 和必要的外圍電路組成，單片機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路使其功率放大， 達(dá)到電機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)電壓和電流 由此驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作。步進(jìn)電機(jī) 位置和速度實(shí)際上跟單片機(jī)產(chǎn)生脈沖的個(gè)數(shù)和脈沖頻率是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，而方向由導(dǎo)電順序決定。 （ 3）顯示模塊 采用 LED 七段共陰數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。該方案原理易懂，程序簡(jiǎn)單，但占用Ｉ／Ｏ口線較多，軟件較容易，硬件電路較繁瑣。 （ 3）顯示模塊： 由于設(shè)計(jì)僅需同步顯示步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和圈數(shù)，方案一采用液晶顯示器，雖然顯示直觀，但能實(shí)現(xiàn)更多的顯示的特點(diǎn)不能很好的發(fā)揮，并且器件昂貴。 圖 4 四相步 進(jìn)電機(jī)步進(jìn)示意圖 開(kāi)始時(shí)，開(kāi)關(guān) SB接通電源， SA、 SC、 SD斷開(kāi)， B 相磁極和轉(zhuǎn)子 0、 3號(hào)齒對(duì)齊，同時(shí)，轉(zhuǎn)子的 4 號(hào)齒就和 C、 D 相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒， 5號(hào)齒就和 D、 A相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。 圖 5 步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)序波形 本設(shè)計(jì)中步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)： 模組配備的步進(jìn)電機(jī)為 25BY2406電機(jī)，工作方式為雙極性四相。只需以一定的順序控制兩組線圈中的電流方向即可使步進(jìn)電機(jī)按指定方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖 8 ULN2020 芯 片圖 LED 七段數(shù)碼管介紹 本設(shè)計(jì)采用六位 LED 共陰數(shù)碼顯示管作為顯示部分，即將每個(gè)數(shù)碼管的 a～ g及 dp端串聯(lián)在一起，公共端作為位選信號(hào)輸入端。 （ 2） 驅(qū)動(dòng)模塊 直接采用 ULN2020 芯片，如圖 所示。按鍵 0～ 9 完成預(yù)置步進(jìn)電機(jī)所轉(zhuǎn)圈數(shù)的功能，剩余一個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)清零的功能，由單片機(jī)的 P1 口輸入。為了能檢驗(yàn)本畢業(yè)設(shè)計(jì)的可行性，并將其質(zhì)量推向一個(gè)更高的層次， 我們 認(rèn)真地設(shè)計(jì)了硬件電路，也進(jìn)行了仔細(xì)的功能調(diào)試。測(cè)試時(shí)，為區(qū)分正反轉(zhuǎn)，設(shè)定首位為零為正轉(zhuǎn)，首位為負(fù)號(hào)的為反轉(zhuǎn)。 表 5 步距角結(jié)果測(cè)試表 總角度 90 180 270 360 步 數(shù) 6 12 18 24 根據(jù)測(cè)試得到的結(jié)果及公式：總角度 /步數(shù) =步距角，得出步距角為 15 度，與電機(jī)實(shí)際參數(shù)相符，電機(jī)運(yùn)行的結(jié)果正常。 系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)： （ 1） 預(yù)設(shè)步進(jìn)電機(jī)所轉(zhuǎn)圈數(shù)； （ 2） 啟動(dòng)停止、正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)、加速減速等功能的基本控制； （ 3） 同步顯示圈數(shù)； （ 4） 電機(jī)轉(zhuǎn)至預(yù)置圈 數(shù)自動(dòng)停機(jī)； （ 5） 步進(jìn)電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)可以對(duì)預(yù)置數(shù)進(jìn)行清零操作。 // 復(fù)位代碼 char seg_0[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07, //共陰極數(shù)碼管 0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71}。 /*延時(shí)程序 */ void delay(char i) {char j=0,n=0。0x08) { c=0X01。 z++。 //個(gè)位選通 P0=seg_0[ge]。 // P2=0XF7。 } } else { //顯示鍵盤 P2=0XFE。 delay(5)。 x_temp=P1amp。 switch(readkey) { case 0x11:key=0。 case 0x12:key=4。 case 0x14:key=8。 case 0x18:key=12。 default: key=16。 TR0=0X01。 PT1=1。 ge=i%10。 wan=i%10。 ashi=0。 age=m%10。 awan=n%10。 // t 值最大為 65535 if(t=40000) { t=t+10000。 b=~b。 aqian=n%10。 // (*((void (*)())(rst)))()。a==0) { Key_Scan()。 qian=i%10。 while(1) { //圈數(shù)計(jì)算 j=z/4。 TR1=0X01。 TL0=(65536t)%256。 case 0x88:key=15。 case 0x84:key=11。 case 0x82:key=7。 case 0x81:key=3。 readkey=~readkey。 delay(5)。 P2=0XFB。 if(b==0) //方向顯示 { P2=0XdF。 // 百位 P0=seg_0[bai]。 TL1=0xef。} // 當(dāng)電機(jī)達(dá)到預(yù)置數(shù)停止時(shí) 置 a=0； } else { if(z/4x||x==0) { if(
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1