課程設(shè)計論文-基于at89c51單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計-在線瀏覽
2024-12-28 19:16本頁面
【正文】 本次課程設(shè)計是以步進(jìn)電機(jī)控制和驅(qū)動為要求，用單片機(jī)來控制步進(jìn)電機(jī)的定位和正反旋轉(zhuǎn) 圈數(shù)的顯示 。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停 止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個步距角。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單 。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。 步進(jìn)電機(jī)是一種通過電脈沖信號控制想繞組電流實(shí)現(xiàn)定角轉(zhuǎn)動的機(jī)電元件，與 其它類型電機(jī)相比具有易于開環(huán)精確控制、無積累誤差等優(yōu)點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域中獲得 廣泛運(yùn)用。 4 2 步進(jìn)電機(jī) 工作 原理 兩相步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu) 圖 兩相步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖 電動機(jī)軸向結(jié)構(gòu)如圖 。另一段轉(zhuǎn)子的磁力線經(jīng)過定子鐵心沿定子表面穿過氣隙回歸到轉(zhuǎn)子中去，稱為 S極轉(zhuǎn)子。相應(yīng)地定子也被分為兩段，其上裝有 A、 B兩相對稱繞組 .同時，沿轉(zhuǎn)子軸在兩段轉(zhuǎn)子中間安裝一塊永磁鐵，形成轉(zhuǎn)子的 N、 S 極性。 兩相 步進(jìn)電機(jī)的原理 圖 兩相步進(jìn)電機(jī) 如圖 所示 兩相步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比 。所以可用控制脈沖數(shù)量、 電動機(jī)各相繞組的通電 順序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動。 在半步供電方式時，電機(jī)的通電方式采用順序八拍一個循環(huán)給兩相繞組供電 為 : 八拍，半步：(+A)(+B)(+B)(A)(+B)(A)(A)(B)(B)(+A)(B)(+A)。 6 3 硬件電路設(shè)計 系統(tǒng) 總體設(shè)計框圖 根據(jù)設(shè)計要求設(shè)計了 如圖 圖所示 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖 ， 步進(jìn)電機(jī)是較早實(shí)用的典型的機(jī)電一體化組件。 圖 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖 單片機(jī)系統(tǒng) 如圖 電路中采用的是 Atmel 公司的 AT89C51型號的單片機(jī)，其 內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 如圖 所示。 AT89C51 為 40腳封裝，內(nèi)部有 4K 字節(jié)的 ROM， 128 字節(jié)的 RAM，四個 8位并行口，一個全雙工的串行口，二個 16位定時器計數(shù)器，一個功能很強(qiáng)的64KB 總線擴(kuò)展控制 器 可編程 I/O 可編程全雙工串行口 振蕩器和時序OSC 程序存儲器 4KB Flash ROM 256 字節(jié) RAM/SFR 2 16 位定時器 /計數(shù)器 80C51 CPU 7 中央處理器以及內(nèi)部晶體振蕩電路 。一片 Ar89C51 即可構(gòu)成一個小型的控制系統(tǒng)。兩個單片機(jī)間還可進(jìn)行通訊，可以構(gòu)成雙 CPU 系統(tǒng)。 AT89C51能在常溫下工作，大部分總線 在芯片內(nèi)部不易受干擾，系統(tǒng)簡單，體積小，容易采取屏蔽措施，因此有較高的可靠性。 AT89C51具有豐富的指令系統(tǒng)，除加減指令外，還有字節(jié)的乘除運(yùn)算指令，具有對 128 個控制位的位操作指令，因此特別適用于控制要求。 時鐘信號控制 電路 如圖 所示， 89C51 芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。電容 C1和 C2 通常取 30pF 左右，可以穩(wěn)定頻率并對振蕩頻率有微調(diào)作用。 振蕩信號從 XTAL2 端輸入到片內(nèi)的時鐘發(fā)生器上。 它的指標(biāo)是輸入電壓為 220V/50HZ 交流電； 輸出電壓分別為 +12V/1A， 12V/1A， +5V/1A， 5V/1A，+5V/3A 及一組可調(diào)正電壓 ，本次電路系統(tǒng)多用到 +5V/1A 的電源，通過具體的調(diào)節(jié)可以得到穩(wěn)定的需求電壓。 圖 驅(qū)動電路 9 顯示 電路 如圖 所示， 步進(jìn)電機(jī)的數(shù)字顯示是通過四個七段數(shù)碼顯示，斷選由 P0 口接上上 拉電阻輸出。 圖 數(shù)碼管顯示電路 4*4 鍵盤電路 本次設(shè)計要對電機(jī)進(jìn)行定位和顯示圈數(shù)，需要用到多個按鍵，因此選用了 4*4的鍵盤 8 個端口由 P2 口控制 ，如圖 所示。 根據(jù)指令要知道電機(jī)是要正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)從 R7=？來進(jìn)行控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，然后調(diào)用顯示程序顯示圈數(shù)，如此進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和顯示。主程序 CJNE R7,1,L1 。ZZ 進(jìn)入正轉(zhuǎn) SETB 20H L1:CJNE R7,2,L2 CLR 20H LCALL FF 。 圖 掃描鍵盤流程圖 鍵盤程序源代碼如下 KEYH:MOV A,01H ； 列鍵盤掃描 JNB ,D0 JNB ,D1 JNB ,D2 JNB ,D3 SETB EX1 RETI KEYL: MOV DPTR,JS ； 行鍵盤掃描 CLR EX1 MOV 70H,R0 中斷 抖動 掃描鍵盤得鍵號 鍵釋放 鍵號入累加器 返回 主程序 Y N 12 MOV 71H,R1 MOV 72H,R3 MOV A,P2 MOV P2,0FH MOV 01H,P2 MOV P2,0F0H JNB ,E1 JNB ,E2 JNB ,E3 JNB ,E4 SETB EX1 RETI LED 顯示流程圖 如圖 所示 為 LED 顯示程序流程圖，開始掃描一個數(shù)碼管 ，要顯示那個數(shù)碼管是由位選決定的，要顯示的數(shù)字是根據(jù) P0 口輸出的信號決定的， P0 口輸出信號時 掃描七段顯示管，依據(jù) P0 口的信號，然后查七段斷碼表可以得到相應(yīng)的數(shù)字，當(dāng)?shù)谝粋€數(shù)碼管顯示完后，延時一段時間，掃描下一個數(shù)碼管知道四個數(shù)碼管顯示完后 。初始化 SETB CLR CLR CLR MOV A,43H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL TT 14 5 開發(fā)系統(tǒng)簡介 WAVE6000 編譯器的簡介 Wave6000 是一款功能強(qiáng)大的優(yōu)秀的單片機(jī)程序編輯、調(diào)試、仿真中文 Windows軟件。匯編、 C 語言等三種語言 。 實(shí)驗(yàn)程序采用多種語言適應(yīng)不同的語言適應(yīng)不同層次的學(xué)生需要。的 它可以對 C 語言和匯編語言進(jìn)行編譯檢查，利用它可以很好的進(jìn)行編程設(shè)計，通過運(yùn)行可以生成 .HEX 文件，被 89c51 用于仿真。 圖 WAVE6000 編譯器 Protues 仿真平臺 簡介 Protues 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。理論上同一種儀器可以在 15 一個電路中隨意的調(diào)用 PROTUES 不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過程形象化。 它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對應(yīng)。 課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生走向就業(yè)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。因此在不具備實(shí)驗(yàn)前可以利用 protues 進(jìn)行仿真的檢查。
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