【正文】 ............................................. 12 軟件設計 ............................................. 15 3 電路調試 .................................................... 16 軟件的仿真 ............................................. 16 硬件電路的調試 ......................................... 17 4 數據分析及總結 ............................................. 18 測試數據及說明 ......................................... 18 總結 .................................................... 19 參考文獻 ...................................................... 20 附錄 ........................................................... 21 1 設計原理及方案 設計原理 步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。 傳統(tǒng)上由純電路設計的步進電機控制和驅動電路一般 較復雜，成本又高，而且一旦成型就難于修改，可移植性差，難以適應一些智能化要求較高的場合。單片機的普及與應用，為步進電機的應用開辟了廣闊的前景，使得以往用硬件電路構成的龐大復雜的控制器得以用軟件實現(xiàn)，將會避免復雜電路的設設計，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，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。系統(tǒng)可以劃分為 ：控制模塊、驅動模塊、顯示模塊、人機交互模塊及電源電路五大部分，如圖 1步進電機控制驅動系統(tǒng)圖所示。 圖 2 基于 FPGA 的 步進電機控制器及驅動 系統(tǒng)圖 （ 1）控制器模塊采用 FPGA 為系統(tǒng)的控制器， FPGA 可以實現(xiàn)各種復雜的邏輯功能，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、數字，還可以顯示各種圖形、曲線和漢字，并且可以實現(xiàn)屏幕上下左右滾動、動畫、閃爍、文本顯示等功能，并具有功耗小、體積小、質量輕等優(yōu)點 。 驅動電路部分由芯片 ULN2020A 和必要的外圍電路組成，單片機產生的信號經驅動電路使其功率放大， 達到電機所需的驅動電壓和電流 由此驅動步進電機工作。步進電機 位置和速度實際上跟單片機產生脈沖的個數和脈沖頻率是一一對應關系，而方向由導電順序決定。 （ 3）顯示模塊 采用 LED 七段共陰數碼管進行動態(tài)顯示。該方案原理易懂，程序簡單，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： 由于設計僅需同步顯示步進電機的轉速和圈數，方案一采用液晶顯示器，雖然顯示直觀，但能實現(xiàn)更多的顯示的特點不能很好的發(fā)揮，并且器件昂貴。 圖 4 四相步 進電機步進示意圖 開始時，開關 SB接通電源， SA、 SC、 SD斷開， B 相磁極和轉子 0、 3號齒對齊，同時，轉子的 4 號齒就和 C、 D 相繞組磁極產生錯齒， 5號齒就和 D、 A相繞組磁極產生錯齒。 圖 5 步進電機工作時序波形 本設計中步進電機的參數： 模組配備的步進電機為 25BY2406電機，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電機按指定方向轉動。 圖 8 ULN2020 芯 片圖 LED 七段數碼管介紹 本設計采用六位 LED 共陰數碼顯示管作為顯示部分，即將每個數碼管的 a～ g及 dp端串聯(lián)在一起，公共端作為位選信號輸入端。 （ 2） 驅動模塊 直接采用 ULN2020 芯片，如圖 所示。按鍵 0～ 9 完成預置步進電機所轉圈數的功能，剩余一個按鍵實現(xiàn)清零的功能，由單片機的 P1 口輸入。為了能檢驗本畢業(yè)設計的可行性，并將其質量推向一個更高的層次， 我們 認真地設計了硬件電路，也進行了仔細的功能調試。測試時，為區(qū)分正反轉，設定首位為零為正轉，首位為負號的為反轉。 表 5 步距角結果測試表 總角度 90 180 270 360 步 數 6 12 18 24 根據測試得到的結果及公式：總角度 /步數 =步距角，得出步距角為 15 度，與電機實際參數相符，電機運行的結果正常。 系統(tǒng)能夠實現(xiàn)： （ 1） 預設步進電機所轉圈數； （ 2） 啟動停止、正轉反轉、加速減速等功能的基本控制； （ 3） 同步顯示圈數； （ 4） 電機轉至預置圈 數自動停機； （ 5） 步進電機處于停止狀態(tài)時可以對預置數進行清零操作。 // 復位代碼 char seg_0[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07, //共陰極數碼管 0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71}。 /*延時程序 */ void delay(char i) {char j=0,n=0。0x08) { c=0X01。 z++。 //個位選通 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) { //圈數計算 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。} // 當電機達到預置數停止時 置 a=0； } else { if(z/4x||x==0) { if(