基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制器設(shè)計(jì)論文(參考版)
2024-11-16 14:55本頁面
【正文】 如今即將結(jié)束學(xué)習(xí)生涯走上工作崗位，和各位同學(xué)相別在天涯海角，各位同窗的真摯友誼將永遠(yuǎn)是我人生的一筆寶貴財(cái)富，我將永遠(yuǎn)珍惜這筆寶貴財(cái)富！衷心感謝在白忙之中抽出寶貴時(shí)間對本論文進(jìn)行評審的各位評委、老師們，感謝您們對這篇論文提出的寶貴意見。 李 老師淵博的專業(yè)知識(shí)、深厚的學(xué)術(shù)素養(yǎng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、精益求精的工作作風(fēng)、誨人不倦的高尚師德對我影響深遠(yuǎn)，也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今 后的學(xué)習(xí)和工作，使我終身受益。設(shè)計(jì)過程的熟悉及工程經(jīng)驗(yàn)的掌握能更好的幫助我在這方面的學(xué)習(xí)與工作。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我詳細(xì)的學(xué)習(xí)了步進(jìn)電機(jī)的原理及其控制技術(shù)，首次嘗試開發(fā)一個(gè)簡單的系統(tǒng)，掌握了一些常用開發(fā)技能，也遇到了不少的困難，有的在設(shè)計(jì)里已經(jīng)解決，有的還有待今后學(xué)習(xí)。該系統(tǒng)未能完全的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的所有功能。在系統(tǒng)上電復(fù)位后程序自動(dòng)運(yùn)行，通過接受外部的鍵盤操作修改系統(tǒng)參數(shù)值，控制步進(jìn)電機(jī)的啟停，以及轉(zhuǎn)速的增減和轉(zhuǎn)動(dòng)方向的改變；定時(shí)器 T0 根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)控制步進(jìn) 電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)；定時(shí)器 T1實(shí)現(xiàn) 鍵盤掃描 。具體結(jié)論如下： 硬件設(shè)計(jì)主要是把單片機(jī)最小系統(tǒng)、鍵盤控制模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊等各個(gè)硬件功能模塊及其它元件合理搭配并連接起來使其能夠?yàn)檐浖\(yùn)行提供一個(gè)硬件平臺(tái)。運(yùn)行結(jié)果正常，符合設(shè)計(jì)要求。此后每按下加速或減速鍵一次，電機(jī)速度變化 10176。發(fā)現(xiàn) LCD顯示屏背光明亮，字符卻無法顯示 ,調(diào)節(jié)電位器后得到顯示。在電路板通電之前避免有散落板子上的金屬物導(dǎo)致短路，通電后禁止焊接和用手觸摸芯片。 查閱了相關(guān)工程資料，第二次焊接按照各系統(tǒng)劃分的各個(gè)模塊進(jìn)行，焊接完每個(gè)模塊都用萬用表檢測電源和地之間是否出現(xiàn)短路，如有短路立即檢測何處焊接導(dǎo)致。但接上電源按下按鍵后發(fā)現(xiàn) LCD 液晶屏并不工作且按鍵 S1 的加速功能無法實(shí)現(xiàn)。 D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1L M 0 1 6 LS0C11 0 u FR11 0 kC23 0 p FC33 0 p FS2S3S1R V 11 0 k234567891R P 1RE S P A C K 81B11C162B22C153B33C144B44C135B55C126B66C117B77C10CO M9U2ULN20 0 3 AX T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 2X11 2 M 圖 仿真電路圖 硬件調(diào)試 由于初次獨(dú)自焊接硬件電路，沒有足夠的工程經(jīng)驗(yàn)。 （ 2） 控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的程序段完成后，調(diào)試發(fā)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)速度的控制范圍過小，查閱資料后發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)思路不太合理，原先的設(shè)計(jì)思路是用主程序控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，采用延時(shí)方式控制步進(jìn)電機(jī)速度，由定時(shí)器處理鍵盤；隨即改進(jìn)程序，主程序用來處理鍵盤，由定時(shí)器控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度由定時(shí)器 18 定時(shí)時(shí)間決定。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，由于 AT89C52 和STC89C52 P0口并不相同，后者內(nèi)有上拉電阻，故在 AT89C52P0 口外連接 9 線 10K排阻器。 仿真電路如下 軟件測試發(fā)現(xiàn)的問題： （ 1）由于 proteus 軟件元件列表中無 STC89C52 型單片機(jī)，考慮用 AT89C52 代替。 然后使用 PROTUES 仿真軟件排查程序和硬件問題。 （ 4） 修改源程序中的錯(cuò)誤。 （ 2） 用匯編語言創(chuàng)建源程序。 前期仿真調(diào)試 使用 Keil 軟件工具時(shí)，項(xiàng)目開發(fā)流程和其它軟件開發(fā)項(xiàng)目的流程極其相似。 17 開發(fā)軟件簡介 本設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)過程中主要用到仿真軟件 PROTEUS 和 C51 編譯器 keil 這兩個(gè)開發(fā)軟件，其中仿真軟件 Proteus 的能在不搭建真實(shí)的硬件電路板只用 Proteus就可以模擬出來了，而 keil C51 能很好的編譯單片機(jī)程序，并且在 keil 里面方便的調(diào)試單片機(jī)的程序。 按鍵掃描子程序 定時(shí)器 1 定時(shí)器 1 的定時(shí)時(shí)間設(shè)為 10MS，設(shè)定 Time1_Con 循環(huán)作為按鍵防抖設(shè)定，由 P3amp。 /秒。為一級(jí)。具體主流程圖如圖 定 時(shí) 器 液 晶 初始 化液 晶 顯 示按 鍵 標(biāo) 志 判 斷開 定 時(shí) 器 0 并 進(jìn) 入 定 時(shí) 器 1進(jìn) 行 按 鍵 賦 值掃 描 按 鍵 是 否 按 下判 斷 按 鍵 值開 始變 向加 速減 速返 回0關(guān) 定 時(shí) 器 0按 鍵 值 為 011230 圖 主程序流程圖 15 脈沖輸出子程序 定時(shí)器 0 將設(shè)定好的正反脈 沖組放入 0中，步進(jìn)電機(jī)正反速度 ANGZheng 和 ANGFu表示。系統(tǒng)經(jīng)過定時(shí)器和 1602 初始化以后進(jìn)入循環(huán)按鍵掃描，通過判斷按鍵標(biāo)志后進(jìn)入定時(shí)器 1的按鍵賦值?？紤]到要使步進(jìn)電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行，采用定時(shí)器定時(shí)輸出控制脈沖。在編制程序時(shí)，先將代碼按照順序放入存儲(chǔ)器中，由步進(jìn)電機(jī)通過接口依次送出相應(yīng)控制代碼，即可控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。對比指令延時(shí)，定時(shí)器不占用CPU的時(shí)間， CPU在非中短時(shí)間內(nèi)可以處理其他事情，唯有到了中斷時(shí)間 驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)一個(gè)脈沖信號(hào)，延時(shí)的效率和精度都相對提高。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求進(jìn)行按鍵掃描、顯示掃描、電機(jī)狀態(tài)控制，并根據(jù)功能要求進(jìn)入各個(gè)功能模塊。 13 圖 1602 連線圖 至此硬 件系統(tǒng)各模塊全部設(shè)計(jì)完成。 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模塊。所以顯示部分采用 1602液晶顯示。 五線步進(jìn)電機(jī)根據(jù)測量各線間阻值的不同找出電源線與 ULN2020COM端接入 5V電壓，其余四線按照 中測試相序接入 ULN2020 四個(gè)輸出端子，對應(yīng)輸入端子接入單片機(jī) P1口。ULN2020 是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品 ,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn) ,適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。下圖 為 ULN2020 內(nèi)部電路 11 圖 ULN2020 內(nèi)部電路圖 ULN2020 是高耐壓、大電流達(dá)林
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