基于單片機的步進電機控制系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計-文庫吧資料
2025-06-26 12:42本頁面
【正文】 速度內(nèi)以幾個檔位的速度運行，并且在設(shè)置的距離內(nèi)精確定位；本系統(tǒng)可以顯示設(shè)定的距離，也可以用霍爾傳感器檢測實際距離并加以顯示，方便了與所設(shè)置距離進行對比。得到的流程圖如圖15所示。實際距離大于等于設(shè)定距離？系統(tǒng)初始化主界面有數(shù)字鍵按下？相應(yīng)數(shù)字按鍵子程序？有功能鍵按下？相應(yīng)功能按鍵子程序計算實際運行距離是否否否否是是是結(jié)束有功能鍵按下？相應(yīng)功能按鍵子程序是否開始圖13 主程序流程圖 數(shù)字鍵處理程序當按下數(shù)字鍵值，系統(tǒng)就會執(zhí)行相應(yīng)的數(shù)字按鍵子程序，本程序就是把將相應(yīng)設(shè)定的距離變量左移一位，并將這個數(shù)字值存入設(shè)定的距離變量的個位。初始化后系統(tǒng)進入LCD顯示主界面，然后系統(tǒng)進入循環(huán)部分，進入循環(huán)部分后單片機會不斷檢測是否有鍵按下，如果沒有則繼續(xù)檢測，如果檢測到有任意鍵按下，則進入相應(yīng)的按鍵子程序，而且本系統(tǒng)還會不斷的檢測單片機與霍爾傳感器連接的端口是否為低電平，如果不是則繼續(xù)檢測，如果是則進行實際運行距離的計算。ABDC123GNDEVCCV0圖10 霍爾傳感器功能方框圖工作點釋放點VOHV0BVRPVOPVOL圖11 輸出電壓與外加磁感應(yīng)強度關(guān)系 位置檢測電路圖位置檢測電路是由開關(guān)型霍爾傳感器和磁鋼組成，其中霍爾元件與單片機的連接電路圖如圖12所示。這樣2次高低電位變換，使霍爾傳感器完成了1次開關(guān)動作。當磁場到達“工作點”時，觸發(fā)器D輸出低電壓，此狀態(tài)稱為“開”。 開關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器A、硅霍爾片B、差分放大器C、施密特觸發(fā)器D和OC 門輸出E五部分組成，如圖16所示，從輸入端1輸入電壓Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器A穩(wěn)壓后加在 18 硅霍爾片B的兩端，以提供恒定不變的工作電流。 A3144E介紹霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)原理制成的一種磁敏傳感器。驅(qū)動電路與單片機連接電路圖如圖9所示。由于單片機P口輸出的電流比較弱不能驅(qū)動步進電機，所以要加一個ULN2003A芯片來放大電流使之能驅(qū)動步進電機工作（李仁定，1999）。采用單極性直流電源供電。圖7 LCD1602電路 驅(qū)動模塊 ULN2003A介紹本系統(tǒng)采用額定電壓為5VDC，相數(shù)為4相的步進電機，驅(qū)動方式為4相8拍。LCD1602的控制端口RS、R/W、E分別與單片機的 、LCD的八個數(shù)據(jù)引腳分別與單片機的P0端口八個引腳相連，由于單片機P0端口內(nèi)沒有內(nèi)部上拉電阻，所以當其作為輸出端口時，必須外加上拉電阻，并且通過把LCD1602與一個電位器連接來控制LCD1602的顯示亮度。VSSVCCV0RSRWEDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7BLADBK12345678910111213141516圖6 LCD1602引腳圖 LCD1602電路圖本系統(tǒng)采用1602字符型液晶顯示模塊來顯示設(shè)定的步進電機的運行距離與步進電機的實際運行距離。LCD1602是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字），LCD1602已經(jīng)很普遍了，具體的就不再介紹了。表2 按鍵功能行列號第一列第二列第三列第四列第一行E正轉(zhuǎn)987第二行D反轉(zhuǎn)654第三行C加速321第四行B減速F停止0A開始 顯示模塊 LCD1602介紹1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊（胡學(xué)海，2005）。其電路原理圖如圖5所示。單片機最小系統(tǒng)如圖4所示。晶振電路由兩個30pF左右電容和一個12MHz晶體振蕩器構(gòu)成，接入單片機的XX2引腳。其引腳圖如圖3所示。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。另外STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。鍵盤控制時鐘電路單片機LCD1602步進電機驅(qū)動位置檢測步進電機圖2 整體方案設(shè)計方框圖3 主要芯片介紹與硬件電路設(shè)計 單片機最小系統(tǒng)模塊 單片機介紹STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。 整體方案本系統(tǒng)先通過矩陣鍵盤設(shè)置步進電機的運行距離，單片機采集鍵盤指令，給出相應(yīng)的步進電機控制信號，然后通過霍爾傳感器來檢測步進電機的實際運行距離，并且通過液晶顯示器來顯示所設(shè)定的步進電機的運行距離和實際運行距離，當實際運行距離大于等于設(shè)定的運行距離時，步進電機停止工作。 方案二：霍爾傳感器，體積小，重量輕，精度高，線性度好，動態(tài)性能好，過載能力強，還可以通過使用多塊磁鋼來倍頻，以增加測量的精度，并且還有電路簡單，易處理等優(yōu)點。 由于本設(shè)計要求用戶擴展的鍵盤按鍵有數(shù)字鍵09和功能鍵等共16個，因此鍵盤電路采用獨立式鍵盤將會占用很多的I/O線，所以采用獨立式鍵盤不實用，故采用4*4矩陣式鍵盤。 鍵盤方案的選擇方案一：采用獨立式鍵盤，每個按鍵占用一條I/O線，當按鍵數(shù)量較多時，I/O口利 用率不高，但程序編制簡單，適用于所需按鍵較少的場合。方案二：用LCD（RT1602C）液晶顯示，其優(yōu)點是能顯示更多的字符，工作電流比LED 小幾個數(shù)量級，故其功耗低，且有著良好的人機界面，體積小，功耗極低。在本系統(tǒng)中需要用到6只LED數(shù)碼管進行動態(tài)顯示才可以達到要求。方案三比較合適此次設(shè)計。 通過比較，使用ULN2003A芯片可以充分發(fā)揮它的功能，能穩(wěn)定地驅(qū)動步進電機，而且價12 格不高，故選用ULN2003A驅(qū)動電機。方案三：利用ULN2003A來驅(qū)動步進電機 ULN2003A是高壓大電流達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、帶負載能力強等特點，適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動的系統(tǒng)。方案二：使用L298N芯片驅(qū)動電機 L298N芯片可以驅(qū)動兩個二相電機，也可以驅(qū)動一個四相電機，輸出電壓最高可達50V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機的IO口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便。 圖1 28BYJ48型四相五線制步進電機實物圖其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示 表1 28BYJ48步進電機主要技術(shù)參數(shù)電機型號電壓V相數(shù)相電阻+10%步距角度減速比 起動頻率定位 轉(zhuǎn)矩 28BYJ4803124300
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