【正文】 ................. 12 延時子程序 .............................................................................................. 16 三、調(diào)試與仿真 ............................................................................................................. 18 程序調(diào)試 ..................................................................................................... 18 仿真調(diào)試 ............................................................................................... 19 四、 實物制作 ............................................................................................................... 19 焊接電路及調(diào)試 ........................................................................................................ 19 五、 課程設計小結(jié) ........................................................................................................ 20 六、參 考文獻 ................................................................................................................. 21 七、附錄 ........................................................................................................................ 22 元件及程序清單 ................................................................................................. 22 原理圖 ............................................................................................................... 27 實物圖 ..................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 2 單片機控制步進電機 一、概述 課題簡介 步進電機簡介 步進電機是一種 感應電機（如左圖 1 所示） ，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進電機供電，步進電機才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進電機分時供電 （ 圖 1） 的，多相時序控制器 。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。 步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關鍵產(chǎn)品之一 , 廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)中。 步進電機控制工作原理 步進電機實際上是一個數(shù)字 \角度轉(zhuǎn)換器，也是一個串行的數(shù) \模轉(zhuǎn)換器。從結(jié)構(gòu)上看 ,步進電機分為三相、四相、五相等類型 ,常用的則以三相為主。 步進電機的啟?？刂? 步進電機由于其電氣特性 ,運轉(zhuǎn)時會有步進感 ,即振動感。在步進電機停轉(zhuǎn)時 ,為了防止因慣性而使電機軸產(chǎn)生順滑 ,則需采用合適的鎖定波形 ,產(chǎn)生鎖定磁力矩 ,鎖定步進電機的轉(zhuǎn)軸 ,使步進電機的轉(zhuǎn)軸 不能自由轉(zhuǎn)動。若步進電機的勵磁方式為二六拍 ,即 AABBBCCCA。其他方式情況類似。 2 個脈沖的間隔越短 ,步進電機就轉(zhuǎn)得越快。 步進電機的換向控制 步進電機換向時 ,一定要在電機減速停止或降到突跳頻率范圍 之內(nèi)再換向 ,以免產(chǎn)生較大的沖擊而損壞電機。對于脈沖的設計主要要求要有一定的脈沖寬度 (一般不小于 5μ s)、脈沖序列的均勻度及高低電平方式。 基本設計要求 此次我們所設計的是一個步進電機控制系統(tǒng)，可以通過按鍵來控制系統(tǒng)的啟 /停工作，當系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時，用按鍵來控制方向，同樣由按鍵來選擇工作模式。詳細的設計步驟將在下 面說明?？傮w框圖如下圖 2 4 （ 圖 2） ．硬件設計 ．最小系統(tǒng) 單片機（如圖 3）：本次設計使用單片機芯片 AT89C51 AT89C51 的工作特性： 內(nèi)含 128 字節(jié)的 RAM； 具有 2 個 16 位編 程定時器 具有 1 個全雙工的可編程串行通信接口； 具有可編程 3 級程序鎖定位； ） V 且典型值為 5V； AT89C51 的編程頻率為 3~24MHZ，編程啟動電流和啟動電壓 分別為 1mA、 5 或 12V。 芯片簡介 LN2020 也是一個 7 路反向器電路，即當輸入端為高電平時 ULN2020 輸出端為低電平，當輸入端為低電平時 ULN2020輸出端為高電平。 （圖 4） 驅(qū)動電路的設計 在此系統(tǒng)中把單片機輸出的信號加到 ULN2020A，把 ULN2020A 的輸出信號加到步進電機上。 軟件設計 主程序 （ a）流程圖（如圖 5） 6 （ 圖 5） 初始化程序 等待中斷 有鍵中斷 正轉(zhuǎn)啟動 反轉(zhuǎn)啟動 該檔反轉(zhuǎn) 停機 有鍵中斷 該檔正轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn)鍵？ 有擋中斷 是否換向 是否換擋 7 （ b）分析 本系統(tǒng)采用 12 相驅(qū)動， 12相驅(qū)動的方式又稱為“半步驅(qū)動”，每個驅(qū)動信號只驅(qū)動半步。把判斷停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速各個標志位置零，開外部中斷 INT0,且外部中斷為下降沿觸發(fā)方 式。當 ACC .0=0 時，給停止標志 NO賦值 1，電機停止；當 =0 時，給正轉(zhuǎn)標志 ZHENG 賦值 1，電機在中斷返回后開始正轉(zhuǎn)；當=0 時，給反轉(zhuǎn)標志 FAN 賦值 1，電機在中斷返回后開始反轉(zhuǎn)；當 =0時，給加速標志 JIA 賦值為 1，電機在中斷返回后開始加速；當 =0 時，給加速標志 JIAN 賦值為 1，電機在中斷返回后開始減速。利用等 值偽指令把 30H 賦值給 ZHENG FAN EQU 31H 。 利用等值偽指令把 32H 賦值給 NO AS EQU 33H 。利用等值偽指令把 34H 賦值給 SS ORG 00H 。把正轉(zhuǎn)標志位清零 ANL FAN,00H ；把反標志位清零 8 ANL NO,00H ；把停止位清零 ANL AS,00H ；把加速位清零 ANL SS,00H ；把減速位清零 MOV R1,20H ；把立即數(shù) 20送給寄存器 R1 MOV P0,0FFH ；給 P0口送值 FFH MOV A,R1 ；通過間接尋址給 A 賦值 MOV R5,A ；把 A得到的值送到寄存器 R5 MOV IE,10000001B ；開總中斷以及外部中斷 0 SETB IT0 ；設外部中斷為下降沿觸發(fā)方式 MOV R0,0FH ；把立即數(shù) 0FH 送給 R0 LOOP:MOV A,ZHENG ；把 ZHENG 單元中的值送給 A JNB ,LP ；如果 為 0 則 LP ，否則順序執(zhí)行 LCALL GO ；調(diào)用正轉(zhuǎn)子程序 LP: MOV A,FAN ；把 FAN 單元中的值賦給 A JNB ,LOOP ；如果 為 0 則 LOOP，否則順序執(zhí)行 LCALL BACK ；調(diào)用反轉(zhuǎn)子程序 AJMP LOOP ；跳轉(zhuǎn)到 LOOP 步進電機正、反轉(zhuǎn)子程序 (a)流程圖（圖 圖 7） （ b)分析 當中斷返回后 ZHENG 單元中的值為 1 時，主程序就會調(diào)用正轉(zhuǎn)子程序，此時電機開始正轉(zhuǎn)。因為驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動的序列存儲在10H 到 17H 八個單元中），則把以 R0中值為地址的單元中的值通過 P2口低 4位輸出，把其高低電平信號送到步進電機驅(qū)動芯片 ULN2020A，通過 ULN2020A 的輸出信號去推動步進電機轉(zhuǎn)動。調(diào)用延時子程序 DELAY，在延時值程序返回后分別把停止 (NO)、正轉(zhuǎn) (ZHENG)、反轉(zhuǎn) (FAN)標志單元中的值送到 A，把 NO 單元中值送到 A 后， 如果 =1，則正轉(zhuǎn)子程序執(zhí)行結(jié)束，返回主程序，否則順序執(zhí)行。否則順序執(zhí)行。把 AS 單元中的值送到A，如果 =1，則調(diào)用加速子程序，否則把 SS 單元中的值送到 A，如果 =1，則調(diào)用減速子程序，否則跳轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)子程序的開始程序繼續(xù)執(zhí)行，電機一直正轉(zhuǎn)。進入反轉(zhuǎn)子程序后，寄存器 R0 中的值被減 1，如果 R0 中的值不等于 0EH 且不