【導讀】自動化儀表、繪圖機和計算機外圍設備中得到廣泛應用。微電子學的迅速發(fā)展和。制的靈活性，可靠性及多功能性。在當今社會的各個領域步進電機無處不在，應。因此，設計出高精確度、實時監(jiān)控、語音。提示的步進電機具有重要的現(xiàn)實意義和實用價值。本文介紹了單片機控制步進電機的系統(tǒng)。本文先介紹了混合式步進電機的結構和工作原理，分析了細分驅(qū)動對于改善。電路、地址鎖存器、譯碼器、數(shù)碼管顯示電路組成，單片機是控制系統(tǒng)的核心。文中對整個系統(tǒng)的架構及硬件電路和驅(qū)動軟件的實現(xiàn)都做了詳細的介紹。步進電機的特點及種類·····································································7. 步進電機的選擇····················&

　　

【正文】 num2) { case 0:a = 1。b = 0。c = 0。d = 1。break。 case 1:a = 0。b = 0。c = 0。d = 1。break。 case 2:a = 0。b = 0。c = 1。d = 1。break。 case 3:a = 0。b = 0。c = 1。d = 0。break。 case 4:a = 0。b = 1。c = 1。d = 0。break。 case 5:a = 0。b = 1。c = 0。d = 0。break。 case 6:a = 1。b = 1。c = 0。d = 0。break。 case 7:a = 1。b = 0。c = 0。d = 0。break。 } num2++。 if(num2 == 8)num2 = 0。 } } 利用單片機 AT89C51 控制步進電機 羅漢友 第 16 頁 共 20 頁 第 4 章 硬件電 路設計 電路設計構思 一個可以正常工作的電子電路一般由兩部分組成 —— 硬件電路板電路 以及 軟件 芯片 驅(qū)動電路， 通過這兩部分的結合來控制和顯示步進電機 的旋轉(zhuǎn)，系統(tǒng)設計中有一些部分要注意，首先要了解單片機的工作原理。在設計電路之前，我找到了很多關于 AT89C51 的資料，只有熟悉芯片各個管腳的作用才能順利設計出電路圖。 在 硬件電路的設計上，我堅持盡可能地“小”，在設計過程中，我不斷地修改，力求可以將電路最小化，當然“最小化”不是“最簡化”，這里說的最小化是盡可能減少電路所需要占去的地方，而不是簡單化電路，更不 是偷工減料。 驅(qū)動部分是要將輸入進來的控制信號轉(zhuǎn)化為步進電機工作時各線端電壓 (工作電壓 5V)。 使用分立元件驅(qū)動步進電機 以往步進電機控制系統(tǒng)采用分立元件或者集成電路組成的控制回路，不僅調(diào)試安裝復雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就得重新設計電路。隨著微電子和計算機技術的發(fā)展，對步進電機的控制變得非常靈活方便，可以通過軟件來控制步進電機。因此，用微電腦控制步進電機已經(jīng)成為了一種必然的趨勢，也符合數(shù)字化的時代趨勢 。 使用多個功率放大器件驅(qū)動電機 通過使用不同的放大電 路和不同參數(shù)的器件，可以達到不同的放大的要求，放大后能夠得到較大的功率。但是由于使用的是四相的步進電機，就需要對四路信號分別進行放大，由于放大電路很難做到完全一致，當電機的功率較大時運行起來會不穩(wěn)定，而且電路的制作也比較復雜 。 驅(qū)動芯片的選擇 本系統(tǒng)是用單片機來實現(xiàn)的 ,單片機種類繁多，不過又以 MCS— 51/52 系列的單片機使用最廣泛 ,而且本系統(tǒng)的主要功能和 51/52 系列的單片機用途很合適，所以選用了 ATMEL 公司的 51/52 系列芯片。 AT89S52 是 A 典型代表，使用相當?shù)亩?，應用資料很多，價格便 宜，是初學 51/52 的首選芯片 ,該單片機還有一個優(yōu)點就是在板子上加上下載電路就可以在線下載了，使用調(diào)試起來很是方便。所以本系統(tǒng)的單片機采用 AT89S52。 利用單片機 AT89C51 控制步進電機 羅漢友 第 17 頁 共 20 頁 硬件電路設計 根據(jù)本人所找到的有關 AT89C51 的資料，經(jīng)過反復修改，最終設計出以下電路，如下圖所示。 圖 5 單片機控制系統(tǒng) 接通電源后，按下按鍵分配脈沖，從正反轉(zhuǎn)及點動控制模塊里選擇電機工作方式按鈕 ,比如選擇正轉(zhuǎn)控制按鈕 , 單片機 AT89S52 接收到響應信號后產(chǎn)生脈沖信號 ,經(jīng)過接口的上拉電阻后稍微加大輸出引腳的驅(qū)動能力、提高輸出電平 ,使輸出電流變大。接著就是通過芯片驅(qū)動電機來給予電機啟動電流。 LED 顯示電路 由于系統(tǒng)顯示的內(nèi)容比較簡單，顯示量不多，所以顯示選用數(shù)碼管既方便又經(jīng)濟。 LED有共陰 極和共陽極兩種 。如下圖所示。 共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應用時應將公共極 COM 接到 +5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)利用單片機 AT89C51 控制步進電機 羅漢友 第 18 頁 共 20 頁 光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應用時應將公共極COM 接到地線 GND 上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。 數(shù)碼管顯示器有兩種工作 方式，即靜態(tài)顯示方式和動態(tài)掃描顯示方式。靜態(tài)顯示是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O 端口進行驅(qū)動，或者使用如 BCD 碼二 十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O 端口多。動態(tài)顯示是將所有數(shù)碼管的 8 個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 COM 端電路的 控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的 COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。為節(jié)省端口及降低功耗，本系統(tǒng)采用動態(tài)掃描顯示方式。本電路的“段控”和“位 控”分別由 P1 口和 P0 口控制，P0 選中哪個數(shù)碼管，哪個數(shù)碼管就亮， P1 口控制顯示數(shù)字。 綜上所述，此設計基 本上實現(xiàn)了控制步進電機啟動、關閉、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速等功能 結論 隨著社會的發(fā)展，電子產(chǎn)品的需求與日俱增，無論是從推動經(jīng)濟發(fā)展還是社會發(fā)展來說，電子科技都有著不可代替的重要作用 。其中步進電機更是在工業(yè)領域有著十分廣泛的應用，幾乎每一種工業(yè)設備中都多多少少在使用著步進電機。 本文構建了一個步進電機控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的硬件組成主要有： 51 系列單片機、 AT89C51驅(qū)動電路。該系統(tǒng)在分析目前步進電機特點基 礎上，確定步進電機功能要求。針對步進電機的功能要求，提出了控制系統(tǒng)的詳細方案。在步進電機控制系統(tǒng)中，選用了 51 單片機作為控制工具，并對單片機控制系統(tǒng)的管腳進行了分配，并給出了原理圖。并對步進電機轉(zhuǎn)速控利用單片機 AT89C51 控制步進電機 羅漢友 第 19 頁 共 20 頁 制進行了設計。達到了轉(zhuǎn)速的控制的要求，確定了鍵盤控制。論文設計符合步進電機控制系統(tǒng)的標準要求。經(jīng)系統(tǒng)調(diào)試，可以實現(xiàn)步進電機的以下功能：正反轉(zhuǎn)、加減速。 本系統(tǒng)控制靈活，簡單方便，制作成本低。同時也有不足的地方 :比如說轉(zhuǎn)速控制的精度還不算十分精確，另外還應該加入轉(zhuǎn)速的顯示。 致謝 在本次畢業(yè)設計的制作調(diào)試過程 中，得到了老師和同學的極大的支持和幫助。首先，要特別感謝我的導師 李有兵 老師 ,本次畢設是在 李 老師悉心指導和鼓勵下完成的。 李 老師以嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和一絲不茍的工作精神為我樹立了良好的榜樣，以言傳身教培養(yǎng)了我開展科學研究的獨立工作能力。在此謹向 李 老師表示衷心的感謝崇高的敬禮。同時，我也要感謝在這次設計過程中給予過我很大幫助的 張裕同學 ， 在制作論文的過程中，遇到了不少的困難，通過張裕同學幫助我才能順利完成。 正是有了 老師和同學的支持， 我的畢業(yè)設計才能如此順利進行 ! 參考文獻 [1] 蔡美琴等 , MSC51 系列單片機系統(tǒng) 及其應用（第二版） .高等教育出版社， 1992 [2] 傅揚烈，單片機原理與應用教程 .電子工業(yè)出版社， 20xx [3] 張毅剛 ， 單片機原理及接口技術 . 哈爾濱工業(yè)大學出版社， 1990 [4] 周航慈 ， 單片機應用程序設計技術 [M].北京航空航天大學出版社 ,1991. [5] 朱月秀、濮陽檳、駱經(jīng)備，單片機原理與應用 .科學出版社， 20xx