二相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用雙極性控制課程設(shè)計(jì)任務(wù)書-展示頁
2025-07-30 17:01本頁面
【正文】 系統(tǒng)以單片機(jī)80C51為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)，單片機(jī)與按鍵、數(shù)碼管、發(fā)光二極管、L298驅(qū)動(dòng)模塊相連接，人為操作按鍵，在程序控制下，單片機(jī)將通過驅(qū)動(dòng)模塊控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并使數(shù)碼管和發(fā)光二極管分別顯示步進(jìn)電機(jī)的工作步數(shù)和狀態(tài)。本次設(shè)計(jì)采用其中低功耗型80C51單片機(jī)。即使非電子計(jì)算機(jī)專業(yè)人員，通過學(xué)習(xí)一些專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)以后也能依靠自己的技術(shù)力量，來開發(fā)所希望的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。在辦公自動(dòng)化設(shè)備，消費(fèi)電子產(chǎn)品，電訊通信，智能儀器儀表，汽車電子，金融電子，工業(yè)控制不同領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，PIC系列單片機(jī)在世界單片機(jī)市場份額排名中逐年提高，發(fā)展非常迅速。PIC系列單片機(jī): PIC系列單片機(jī)的主要產(chǎn)品是PIC 16C系列和17C系列8位單片機(jī),CPU采用RISC結(jié)構(gòu)，分別僅有33,35條指令,采用Harvard雙總線結(jié)構(gòu)，運(yùn)行速度快，低工作電壓，低功耗，較大的輸入輸出直接驅(qū)動(dòng)能力，價(jià)格低，一次性編程，小體積。其中大部分兼容芯片有Flash,價(jià)格便宜，常用于儀器儀表、測控系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。單片機(jī)種類繁多，目前市場上常用的單片機(jī)有51系列，AVR系列與PIC系列等。由于控制功能較為復(fù)雜，所以本系統(tǒng)需要采用單片機(jī)以及驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī) 單片機(jī) 控制 LED二相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求的分析設(shè)計(jì)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)要求有以下功能：1. 二相步進(jìn)電機(jī)采用雙極性（H橋）控制；2．用K1作為通電方式選擇鍵，可選擇四拍和八拍；3. 用K2作為啟動(dòng)/停止控制鍵，閉合表示啟動(dòng)，斷開表示停止；4. 用K3作為正反轉(zhuǎn)控制鍵，開關(guān)閉和表示反轉(zhuǎn)，斷開表示正轉(zhuǎn)；5. 用K4作為加速控制鍵，閉合時(shí)電機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)；6. 用K5作為減速控制鍵，閉合時(shí)電機(jī)減速運(yùn)轉(zhuǎn)；7. 用4位LED數(shù)碼管顯示工作步數(shù)；8. 用3個(gè)發(fā)光二極管顯示狀態(tài)：正轉(zhuǎn)時(shí)紅燈亮，反轉(zhuǎn)時(shí)黃燈亮，不轉(zhuǎn)時(shí)綠燈亮。本控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，以單片機(jī)為核心，輔以驅(qū)動(dòng)電路，完成二相步進(jìn)電機(jī)的控制。軟件環(huán)形分配器要占用主機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，降低了速度。目前，對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制主要有由分散器件組成的環(huán)形脈沖分配器、軟件環(huán)形脈沖分配器、專用集成芯片環(huán)形脈沖分配器等。二相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(采用雙極性控制)二相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(采用雙極性控制)二相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(采用雙極性控制)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 題 目: 二相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（采用雙極性控制）初始條件： 設(shè)計(jì)一個(gè)二相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，電機(jī)有兩組帶中心抽頭的線圈，要求系統(tǒng)具有如下功能：采用雙極性（H橋）控制（不使用線圈的中心抽頭），用K0K1做為通電方式選擇鍵，K0為四拍，K1為八拍， K2為啟動(dòng)/停止控制、K3方向控制、K4加速、K5減速；用4位LED數(shù)碼管顯示工作步數(shù)。用3個(gè)發(fā)光二極管顯示狀態(tài)：正轉(zhuǎn)時(shí)紅燈亮，反轉(zhuǎn)時(shí)黃燈亮，不轉(zhuǎn)時(shí)綠燈亮；要求完成的主要任務(wù): 1． 硬件設(shè)計(jì)：系統(tǒng)總原理圖及各部分詳細(xì)原理圖2． 軟件設(shè)計(jì)：系統(tǒng)總體流程圖、步進(jìn)電機(jī)四拍，八拍各模塊流程圖、顯示模塊流程圖等3． 編寫程序：能夠完成上述任務(wù)并用仿真軟件演示4． 完成符合要求的設(shè)計(jì)說明書時(shí)間安排：2013年6月24日~2013年7月4日指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日目 錄摘要 11 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求的分析 22 方案比較及認(rèn)證 2 單片機(jī)選型 2 33 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的原理說明 34 硬件設(shè)計(jì)說明 5 單片機(jī)系統(tǒng)原理分析 5 二相步進(jìn)電機(jī)工作原理分析 7 L298驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 9 四位LED數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì) 115 軟件設(shè)計(jì)說明 12 12 設(shè)置電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)模式流程分析與設(shè)計(jì) 13 顯示模塊流程分析與設(shè)計(jì) 146 調(diào)試記錄及結(jié)果分析 15 總體硬件仿真設(shè)計(jì) 15 16小結(jié)與心得體會(huì) 18參考文獻(xiàn) 19附錄1： 20附錄2： 20摘要步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用于對(duì)精度要求比較高的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，如機(jī)器人、打印機(jī)、軟盤驅(qū)動(dòng)器、繪圖儀、機(jī)械閥門控制器等。分散器件組成的環(huán)形脈沖分配器體積比較大，同時(shí)由于分散器件的延時(shí)，其可靠性大大降低。專用集成芯片環(huán)形脈沖分配器集成度高、可靠性好，但其適應(yīng)性受到限制，同時(shí)開發(fā)周期長、需求費(fèi)用較高。本次設(shè)計(jì)的硬件部分主要包括單片機(jī)系統(tǒng)、按鍵控制模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、數(shù)碼顯示模塊等功能模塊的設(shè)計(jì)，軟件部分由幾個(gè)模塊控制子程序分別控制硬件模塊的運(yùn)行，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向及轉(zhuǎn)動(dòng)模式（四拍，八拍）的控制，并且將步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)數(shù)動(dòng)態(tài)顯示在LED數(shù)碼管上。本次設(shè)計(jì)需要對(duì)二相步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行雙極性控制，使其能在控制下進(jìn)行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止，同時(shí)利用數(shù)碼管和二極管分別顯示其工作步數(shù)和工作狀態(tài)。2 方案比較及認(rèn)證 單片機(jī)選型單片機(jī)以其體積小、功能齊全、價(jià)格低廉、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域都獲得了廣泛的應(yīng)用，在我國，近幾年單片機(jī)也得到了廣泛的應(yīng)用特別是在工業(yè)控制、智能儀表等方面。MCS51系列運(yùn)算與尋址能力強(qiáng)、存儲(chǔ)空間大、片內(nèi)集成外設(shè)豐富、功耗低等。ATMEL公司的AVR單片機(jī)是增強(qiáng)型RISC內(nèi)載Flash的單片機(jī),芯片上的Flash存儲(chǔ)器附在用戶的產(chǎn)品中,可隨時(shí)編程,再編程,使用戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)容易,使其具有高速處理能力,在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可執(zhí)行復(fù)雜的指令,~,工業(yè)實(shí)時(shí)控制,儀器儀表,通訊設(shè)備,家用電器,宇航設(shè)備等各個(gè)領(lǐng)域。適用于用量大，檔次低，價(jià)格敏感的產(chǎn)品。比較這三種類型的單片機(jī)，MCS51系列單片機(jī)以抗干擾能力強(qiáng)、對(duì)環(huán)境要求不高、靈活性強(qiáng)等別的系統(tǒng)所不具備的優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用。由于本次設(shè)計(jì)的所要實(shí)現(xiàn)的功能并不復(fù)雜，鑒于成本考慮，選用便宜而常用的MCS51系列較為合適。驅(qū)動(dòng)模塊常用有uln2003a和L298，考慮到二相步進(jìn)電機(jī)需采用雙極性控制，故電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊使用芯片L298實(shí)現(xiàn)，接線簡潔，穩(wěn)定性好。系統(tǒng)的總體原理框圖如下所示：按鍵設(shè)置80c51單片機(jī)系統(tǒng)L298驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)光二極管顯示狀態(tài)二相步進(jìn)電機(jī)四位數(shù)碼管圖31系統(tǒng)總體原理框圖本系統(tǒng)以單片機(jī)80C51為核心的控制系統(tǒng)，由P1口進(jìn)行開關(guān)按鍵的設(shè)置，具體為：，開關(guān)閉合時(shí)作用，低電平有效；，開關(guān)閉合時(shí)作用，低電平有效；，高電平為正轉(zhuǎn)，低電平為反轉(zhuǎn)；，高電平為停止?fàn)顟B(tài)，低電平為啟動(dòng)狀態(tài)； ，用于控制工作模式的選擇。P0口作為輸出口外接LED的A~G以及DP。P2外
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