【文章內(nèi)容簡介】 控制和減速控制按鈕，控制電路如圖5所示。當(dāng)按鍵的狀態(tài)變化時，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的電機的啟動和正反轉(zhuǎn)控制。根據(jù)步進(jìn)電機的工作原理可以知道，步進(jìn)電機轉(zhuǎn)速的控制主要是通過控制通入電機的脈沖頻率，從而控制電機的轉(zhuǎn)速。對于單片機而言，主要的方法有：軟件延時和定時中斷在此電路中電機的轉(zhuǎn)速控制主要是通過定時器的中斷來實現(xiàn)的，該電路控制電機加速度主要是通過按鍵控制外部中斷根據(jù)按鍵次數(shù)，改變速度值存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)，這樣就改變了步進(jìn)電機的輸出脈沖頻率，從而改變了電機的轉(zhuǎn)速。圖5 控制電路原理圖單片機最小系統(tǒng)或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，素質(zhì)用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)，對51系列單片機來說，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：單片機、復(fù)位電路、晶振電路。復(fù)位電路：使用了獨立式鍵盤，單片機的P1口鍵盤的接口。該設(shè)計要求只需4個鍵對步進(jìn)電機的狀態(tài)進(jìn)行控制，但考慮到對控制功能的擴展，使用了6路獨立式鍵盤。復(fù)位電路采用手動復(fù)位，所謂手動復(fù)位，是指通過接通一按鈕開關(guān)，使單片機進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，晶振電路用30PF的電容和一12M晶體振蕩器組成為整個電路提供時鐘頻率。如圖32示。晶振電路：8051單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式電路得到：內(nèi)部震蕩方式和外部中斷方式。在引腳XTAL1和XTAL2外部接晶振電路器（簡稱晶振）或陶瓷晶振器，就構(gòu)成了內(nèi)部晶振方式。由于單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。內(nèi)部振蕩方式的外部電路如圖5示。其電容值一般在5~30pf,晶振頻率的典型值為12MHz,采用6MHz的情況也比較多。內(nèi)部振蕩方式所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實用電路實用較多。圖6 復(fù)位及時鐘振蕩電路在該步進(jìn)電機的控制器中，電機可以正反轉(zhuǎn)，可以加速、減速，其中電機轉(zhuǎn)速的等級分為10級，為了方便知道電機的運行狀態(tài)和電機的轉(zhuǎn)速的等級，這里設(shè)計了電機轉(zhuǎn)速和電機的工作狀態(tài)的顯示電路。在顯示電路中，主要是利用了單片機的P0口和P2口。采用LCD1602作顯示。第一用于顯示電機正反轉(zhuǎn)，運轉(zhuǎn)狀態(tài)和檔位，正轉(zhuǎn)時顯示“”，反轉(zhuǎn)時顯示“”，加速時速度隨機增加，減速時以速度隨機減小。顯示電路如圖7所示。圖7 顯示電路 把各個部分的電路圖組合成總電路圖，如圖8所示。圖8 總體電路圖4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)主程序系統(tǒng)分為電機正反轉(zhuǎn)、電機加速與電機減速狀態(tài)顯示幾部分組成，其主程序框圖如圖9所示。 開始 顯示狀態(tài) 調(diào)按鍵子程序 調(diào)按鍵子程序調(diào)用正反轉(zhuǎn)子程序 調(diào)用加減速子程序 停止圖9 主程序框圖 正反轉(zhuǎn)部分，按鍵有效，電機轉(zhuǎn)動方向改變，再次按下按鈕，電機方向改變。如圖10所示。 調(diào)按鍵子程序 是 電機轉(zhuǎn)向 圖10查鍵部分流程圖 加速部分當(dāng)電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的時候，按下加速鍵，調(diào)用加速子程序，使電機每轉(zhuǎn)動一步的延時時間變短，從而實現(xiàn)電機的加速,。 開始 =0 Y （（DW）1）→DW N 正反轉(zhuǎn)子程序圖11 加速部分流程圖 減速部分電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的時候，按下減速鍵，通過改變電機每轉(zhuǎn)動一步的延時時間，使時間變長，從而實現(xiàn)電機減速。 開始 =0 Y （（DW）+1）→DW N 正反轉(zhuǎn)子程序圖12 減速部分流程圖 5 系統(tǒng)的仿真與調(diào)試本設(shè)計采用單片機AT89S52做為控制器，通過編譯軟件KEIL C51對源程序進(jìn)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。仿真完全實現(xiàn)其所需的功能以后，并在接入電源之前，用萬用表對整個電路進(jìn)行檢查，查看是否在聯(lián)線過程中是否出現(xiàn)問題。檢查硬件電路內(nèi)容入下所示：檢查線路的焊接問題。檢查電路是否有沒接的線路。各種外圍器件有沒接錯。在接上電源以后看芯片是否都是在正常工作電壓下工作，其它器件是否正常工作等。6 心得體會 通過這次課程設(shè)計，更深一步掌握了51單片機的原理，了解了簡單步進(jìn)電機控制系統(tǒng)的組成原理，并初步掌握了步進(jìn)電機設(shè)計及測試方法。提高了動手能力和排除故障的能力。同時通過本次設(shè)計與調(diào)試，鞏固了已學(xué)的理論知識，之前一直都是局限于書本的只是，這次實訓(xùn)通過自己編寫程序，畫電路圖，做出電路板，下載程序，調(diào)試程序的整個過程，將軟件跟硬件結(jié)合起來，組成一個完整的具有一定功能的系統(tǒng)，將單片機的理論和實踐相結(jié)合，了解到步進(jìn)電機各單元電路之間的關(guān)系及影響，從而能正確設(shè)計、計算定時計數(shù)的各個單元電路。設(shè)計初始，打算用紅外對管來測電機的轉(zhuǎn)速，但考慮到電機的轉(zhuǎn)速比較慢，用對管比較難檢測，所以采用定時器給單片機送驅(qū)動編碼，然后根據(jù)定時器的時間計算轉(zhuǎn)速。由于數(shù)碼管可顯示的信息太少，改用LCD1602顯示，可同時顯示電機的運行轉(zhuǎn)態(tài)，轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)速及檔位等信息。剛開始想用L298做電機驅(qū)動電路，考慮到電機性能及芯片的驅(qū)動能力，同時考慮到成本問題，改用ULN2003做驅(qū)動芯片，降低成本?？吹筋}目的發(fā)揮部分，實現(xiàn)電機的細(xì)分，要么用PWM，要么用專門的電機細(xì)分芯片， 但是這些芯片都比較貴，而且在外面也不好買到，只好放棄了。初步掌握步進(jìn)電機控制系統(tǒng)的設(shè)計及測試方法，提高了動手能力和排除故障的能力。 本次設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)步進(jìn)電機的啟停、正反轉(zhuǎn)以及速度的調(diào)節(jié)，通過本次課程設(shè)計加強了我對軟件編程和硬件設(shè)計的掌握，步進(jìn)電機在控制系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。它可以把脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移，并且可用作電磁制動輪、電磁差分器、或角位移發(fā)生器等，所以說步進(jìn)電機有著廣闊的市場和遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。本設(shè)計實現(xiàn)了占用CPU時間少，效率高；易于控制步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)速；提高了步進(jìn)電機的步進(jìn)精度等。再有，本設(shè)計過程考慮比較周全，可以方便靈活地控制步進(jìn)電機的運行狀態(tài)，以滿足不同的要求，因此常把單片機步進(jìn)電機控制電路稱之為可編程步進(jìn)電機控制驅(qū)動器。步進(jìn)電機控制（包括控制脈沖