【正文】 ...................... 4 單片機(jī)概述 ............................................................. 4 單片機(jī)的特點(diǎn) ........................................................... 4 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 ....................................................... 4 單片機(jī)選用 ............................................................ 5 控制電路設(shè)計(jì) ........................................................... 6 單片機(jī)供電模塊設(shè)計(jì) ..................................................... 9 步進(jìn)電機(jī)介紹 ................................................................ 10 步進(jìn)電機(jī)的概述 ........................................................ 10 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn) ........................................................ 10 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 .................................................... 11 步進(jìn)電機(jī)選用 .......................................................... 11 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì) ........................................................ 11 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) ................................................................ 13 循跡功能 .............................................................. 13 避障功能 .............................................................. 15 上位機(jī)電路設(shè)計(jì) .............................................................. 15 第 4 章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ............................................................... 19 電機(jī)控制流程圖 .............................................................. 19 電機(jī)方向控制 ............................................................... 19 速度控制 .................................................................... 20 循跡 ........................................................................ 21 避障流程圖 .................................................................. 21 第 5 章總結(jié)與展望 ................................................................. 23 總結(jié) ........................................................................ 23 展望 ........................................................................ 23 II 參考文獻(xiàn) .......................................................................... 24 附錄Ⅰ 程序清單 .................................................................. 25 ................................................................. 25 ..................................................................... 27 ..................................................................... 31 附錄Ⅱ 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路 ....................................................... 35 附錄Ⅲ 外文文獻(xiàn)翻譯 ............................................................. 36 第 1 章緒論 1 第 1 章緒論 課題背景 步進(jìn)電機(jī)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的執(zhí)行部件。 stepper motor drive circuit。 關(guān)鍵詞： STC89C52；步進(jìn)電機(jī)；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 ；循跡；避障 Stepping motor vehicles drive system design based on SingleChip Microputer Abstract This design with STC89C52 SCM smallest system as the core, designed a two phase fourwire stepping motor drive circuit. The whole system by single chip microputer control stepping motor drives the output signal, to control the motion of the stepper motor, and realizes the car to walk. Articles including the stepper motor are turning, inversion, acceleration, deceleration, these basic rotation, and on this basis at the same time control two stepper motors, implement the car move forward, backward, turn left and turn right. And add some on the car sensor module, MCU to normal driving stepping motor, drive car corresponding tasks at the same time, according to the feedback of sensor module, the correction unceasingly, until the task to realize the car tracking and obstacle avoidance function. At this point to prove the feasibility of the designed driver circuit. Not only included in the article based on step motor drive circuit of single chip microputer extended circuit, also included for MCU power supply 5 v voltage regulator circuit analysis and design, and make the microcontroller serial port and the puter USB interface directly municate superior mechanical and electrical design of the road. Keywords: STC89C52。 至此來證明所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路的可行性。文章包括了步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速這些基本旋轉(zhuǎn)，以及在此基礎(chǔ)之上同時(shí)控制兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)與右轉(zhuǎn)。 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)小車 驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)以 STC89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng)為核心，設(shè)計(jì)了一種兩相四線步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器電路。整個(gè)系統(tǒng)通過單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸出信號(hào)，對(duì)步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)作進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)小車的行走動(dòng)作。并在小車上 增加一些傳感器模塊，使單片機(jī)正常驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)小車執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)的同時(shí)，根據(jù)傳感器模塊的反饋，不斷修正，直到任務(wù) 實(shí)現(xiàn)小車循跡與避障功能。 文章中不僅包括了在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路基礎(chǔ)上的單片機(jī)擴(kuò)展電路，也包括了專門為單片機(jī)供電的 5V 穩(wěn)壓電路的分析與設(shè)計(jì)，以及使單片機(jī)串口與計(jì)算機(jī) USB 接口直接進(jìn)行通信的上位機(jī)電路的設(shè)計(jì)。 stepper motor。 tracking。步進(jìn)電機(jī)的輸入信號(hào)為脈沖電流 ， 它能將輸入的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為階躍型的角位移或直線位移 ， 因而步進(jìn)電機(jī)可看作是一個(gè)串行的數(shù) /模轉(zhuǎn)換器。步進(jìn)電機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn) : （ 1） 通常不需要反饋就能對(duì)位置和速度進(jìn)行控制 。 （ 3） 與數(shù)組設(shè)備兼容 ,能夠直接接收數(shù)字信號(hào) 。 步進(jìn)電機(jī)的品種規(guī)格很 多 ， 按照它們的結(jié)構(gòu)和工作原理可以劃分為磁 阻式 (也稱反應(yīng)式或變磁阻式 )電機(jī)、混合式電機(jī)、永磁式電機(jī)和特種電機(jī)等四種主要型式。目前打字機(jī)、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、數(shù)控機(jī)床、傳真機(jī)等設(shè)備都使用了步進(jìn)電機(jī)。 課題研究的內(nèi)容 步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的需求量與日俱增，研制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及其控制系統(tǒng)具有十分重要的意義?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而精確地控 制轉(zhuǎn)動(dòng)角度；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。為了實(shí)現(xiàn)任務(wù)， 還需 設(shè)計(jì)一些為系統(tǒng)服務(wù)的模塊。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)各部分框圖如圖 21 所示： 單片機(jī)供電電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路I/ O 電路循跡功能避障功能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 圖 21 系統(tǒng)框圖 設(shè)計(jì)規(guī)劃 由于整個(gè)系統(tǒng)基于單片機(jī)，首先應(yīng)該了解單片機(jī)的特點(diǎn)以及應(yīng)用領(lǐng)域與應(yīng)用方法。 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 3 同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的正反與速度及兩個(gè)電機(jī)之間的協(xié)調(diào)配合，從而達(dá)到控制目的。單片機(jī)作為總控制芯片要有穩(wěn)定合適的電壓輸入，所以在單片機(jī)與電源之間要接穩(wěn)壓電路。 到這里只是能讓步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行預(yù)定的動(dòng)作，并沒有體現(xiàn)單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的靈活性 。 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)小車 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 第 3 章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)介紹 單片機(jī)概述 單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，又稱為微控制器 （ MCU SingleChip Microputer），它的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，它以體積小、功能全、性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)而獨(dú)具特色，在工業(yè)控制、尖端武器、通信設(shè)備、信息處理、家用電器等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中獨(dú)占鰲頭。 經(jīng)過 20 多年的推廣與發(fā)展， 51 系列單片機(jī)形成了以個(gè)規(guī)模龐大、功能齊全、資源豐富的產(chǎn)品群。許多專用功能芯片的內(nèi)核集成了 51 單片機(jī)，與 51 系列單片機(jī)兼容的微控制器以 IP 核的方式不斷地出現(xiàn)在 FPGA 的片上系統(tǒng)中。 單片機(jī)的特點(diǎn) 單片機(jī)就是將 CPU， RAM， ROM，定時(shí) /計(jì)時(shí)器和多種接口集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī) [4]。 ROM 一般小于 8KB， RAM 一般小于256B，但可以在外部擴(kuò)展 .通常 ROM， RAM 可分別擴(kuò)展至 64KB。系統(tǒng)軟件 (如 :程序指令 ,常數(shù) ,表格 )固化在 ROM 中，不易受病毒破壞。 （ 3）便于擴(kuò)展 :片內(nèi)具有 計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必需的部件，片外有很多供擴(kuò)展用的 (總線 ,并行和串行的輸入 /輸出 )管腳，很容易組成一定規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 （