課程論文基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-02-14 17:31 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。內(nèi)置的805AVR、PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境結(jié)合，進(jìn)行高級(jí)語(yǔ)言的源碼級(jí)仿真和調(diào)試。Proteus軟件具有其它EDA工具軟件的功能：原理布圖、PCB自動(dòng)或人工布線、SPICE電路仿真。但它具有以下的特點(diǎn)：互動(dòng)的電路仿真；仿真處理器及其外圍電路，可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境[5]。 Keil軟件介紹Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。(1) 打開(kāi)Proteus軟件，新建一個(gè)模版，保存文件名為“”。然后添加所需的元件。放置好元件后，再單擊工具箱中的元件終端圖標(biāo)，在對(duì)象選擇器中選擇POWER和GROUND放置電源和地。放置好后，布好線。雙擊各元件，設(shè)置相應(yīng)的元件參數(shù)，完成電路圖的設(shè)計(jì)。(2) 打開(kāi)Keil軟件，執(zhí)行“Project”→“New Project”創(chuàng)建新項(xiàng)目，并選擇單片機(jī)型號(hào)為AT89C51。再執(zhí)行“File”→“New”創(chuàng)建文件，輸入C語(yǔ)言源程序保存為“”。在“Project”欄的File項(xiàng)目管理窗口中右擊文件組，選擇“Add Files to Group 39。Source Group139?！睂⒃闯绦蛱砑拥巾?xiàng)目中。然后執(zhí)行“Project” →“Options for Target 39。Target139?！?在彈出的對(duì)話框中選中“Create HEX File”。在“Debug”中，選中“Use:Proteus VSM Simulator”。(3) 執(zhí)行“Project”→“Build Target”,編譯源程序。如編譯成功會(huì)在“Output Window”窗口中顯示沒(méi)錯(cuò)誤并創(chuàng)建了“”文件。(4) 在Keil中執(zhí)行“Debug”→“Start/Stop Debug Session”進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)。如沒(méi)問(wèn)題按F5運(yùn)行程序。系統(tǒng)運(yùn)行后，電機(jī)開(kāi)始順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，LCD顯示屏上顯示“Speed(r/min):100 Run State:CW”，紅燈亮。圖9正轉(zhuǎn)系統(tǒng)運(yùn)行圖當(dāng)按下反轉(zhuǎn)按鈕后，電機(jī)開(kāi)始逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，LCD顯示“Speed(r/min):100 Run State:CCW”,綠燈亮。圖10反轉(zhuǎn)系統(tǒng)運(yùn)行圖當(dāng)按下幾次加速按鈕后，電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)不斷加快，LCD顯示“Speed(r/min):230 Run State:CW”。圖11 加速系統(tǒng)運(yùn)行圖當(dāng)按下幾次減速按鈕后，電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)變慢，LCD也會(huì)顯示“Speed(r/min):088 Run State:CW”。圖12 減速系統(tǒng)運(yùn)行圖如果轉(zhuǎn)速超過(guò)200r/min后，要再按下加速按鈕，則蜂鳴器會(huì)報(bào)警。 系統(tǒng)測(cè)試 本次課程設(shè)計(jì)是在電腦上完成的，通過(guò)使用Proteus仿真軟件，和Keil單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。結(jié)果基本符合設(shè)計(jì)要求。但由于條件原因，未能將其做成實(shí)物。以后會(huì)對(duì)其加以實(shí)物制作。8總結(jié) 設(shè)計(jì)小結(jié)本次課程設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仿真。在步進(jìn)電機(jī)控制中，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的加減速的功能，是通過(guò)單片機(jī)的定時(shí)器中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)按鍵次數(shù)的增加來(lái)實(shí)現(xiàn)中斷次數(shù)的增加，從而可以改變步進(jìn)電機(jī)的輸出脈沖頻率，這樣就可以改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。實(shí)現(xiàn)LCD液晶顯示屏上顯示轉(zhuǎn)速及運(yùn)行狀態(tài)是靠P0口實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)仿真測(cè)試，可以較好實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的加減速及轉(zhuǎn)向的控制，并有實(shí)時(shí)顯示的功能。雖然，設(shè)計(jì)中也存在一些小問(wèn)題，但總的來(lái)說(shuō)，是符合本次課程設(shè)計(jì)要求的。通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，讓我在實(shí)際中解決問(wèn)題能力有了很大的提升。 發(fā)展前景預(yù)計(jì)未來(lái)步進(jìn)電機(jī)的研究還會(huì)持續(xù)深入下去，研究方向之一是電機(jī)與驅(qū)動(dòng)的一體化，使步進(jìn)電機(jī)體積更小巧、性能更優(yōu)越，性價(jià)比更高，在大量的民用設(shè)備中批量化使用，如家庭機(jī)器人、民用智能化設(shè)備等；研究方向之二是在功率或機(jī)座號(hào)相對(duì)較大的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)中，與屬于BIDCM (稀土永磁無(wú)刷直流電機(jī))的交流伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)會(huì)合，具體來(lái)說(shuō)可能會(huì)借鑒交流伺服系統(tǒng)的控制技術(shù)，但保留了部分步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，形成一種新的“步進(jìn)伺服電動(dòng)機(jī)
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