【正文】 p。B) //A相和B非相繞組導(dǎo)通 { B=0。 NB=1。 } else if(Aamp。amp。NB) //A非相和B非相繞組導(dǎo)通 { A=0。 NA=1。 } else if(NAamp。amp。NB) //A非相和B相繞組導(dǎo)通 { NB=0。 B=1。 }}3該控制系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)加減速子程序是在中斷子程序中實(shí)現(xiàn)的，該程序如下所示：{ if (! steps) halt=1。 \\步進(jìn)電機(jī)停止標(biāo)志位置位 else \\電機(jī)正常運(yùn)行，對(duì)電機(jī)速度參數(shù)進(jìn)行 { \\設(shè)置 Signal=1。 \\電機(jī)驅(qū)動(dòng)標(biāo)志位置位 if(up) \\若電機(jī)處于加速狀態(tài)，設(shè)定速度參數(shù) { TMR0B=UP[i]。 i++。 } else if(down) \\若電機(jī)處于減速狀態(tài)，設(shè)定速度參數(shù) { TMR0B=DOWN[j]。 j++。 } else \\恒速運(yùn)行時(shí)設(shè)定電機(jī)參數(shù) TMR0=constant_rate。 } }4 顯示模塊 編號(hào) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)基于PIC單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制器設(shè)計(jì)Stepping Motor Controller Design Based on PIC Microputer學(xué) 生 姓 名席圣男專 業(yè)電子信息工程學(xué) 號(hào)100411230指 導(dǎo) 教 師耿振野學(xué) 院電子信息工程學(xué)院 2014年6月 摘要本文介紹了PIC單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理以及指標(biāo)參數(shù)，采用PIC系列單片機(jī)作為步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)了軟件與硬件相結(jié)合的控制方法。硬件結(jié)構(gòu)包括LCD顯示電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電源電路、鍵盤接口電路等等。軟件均采用模塊化設(shè)計(jì)，通過調(diào)用一系列子程序，像中斷程序、顯示程序、鍵盤掃描程序、電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序等實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和角度的精確控制。采用單極性驅(qū)動(dòng)電路對(duì)小功率步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，電路簡(jiǎn)單，實(shí)用性好。用LCD顯示屏對(duì)步進(jìn)電機(jī)的預(yù)設(shè)工作狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，直觀、明了。本文給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件原理圖、編程流程圖和軟件程序。關(guān)鍵字：PIC單片機(jī) 步進(jìn)電機(jī) 硬件接口電路 模塊化程序I長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)AbstractThis paper describes the structure, working principle ，parameters and indicators of PIC microcontroller and stepper motor , uses a PIC MCU as the core of stepper motor control system, and a control method of bination of software and hardware is realized．The hardware structure includes LCD display circuit， motor drive circuit，The power supply circuit，Keyboard interface circuits and so on . The software adopts modular design, by calling a series of subroutines, like interrupt program, display program, keyboard scanning procedure, motor driver program to achieve the control of the speed and angle of the stepper motor. Unipolar drive circuit is used for driving lowpower stepper motor, which is simple and really functional． LCD is used for dynamic displaying intuitively and clearly the state of the stepper motor．This paper presents the hardware schematics design of the system, programming flowcharts and software programs.Key words: PIC microputer；Stepping motor；Hardware interface circuit ；Modular program；目錄摘要 IAbstract II緒論 1第1章 概述 2 課題背景 2 單片機(jī)簡(jiǎn)介 2 3第2章 步進(jìn)電機(jī)的原理及驅(qū)動(dòng) 4 步進(jìn)電機(jī)的概述及原理 4 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng) 7 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的構(gòu)成 9第3章 PIC單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的方法 10 PIC16F87X單片機(jī)介紹 10 步進(jìn)電機(jī)的控制方法 11 PIC單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制 12第4章 步進(jìn)電機(jī)控制器硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng) 13 13 13 16（8位并行模式） 16 鍵盤接口電路 17 18 19第5章 步進(jìn)電機(jī)控制器的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 控制系統(tǒng)總流程圖 20 20 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速模塊 21 鍵盤識(shí)別處理模塊 22 LCD顯示模塊流程圖 22 控制信號(hào)產(chǎn)生模塊 23 系統(tǒng)中斷模塊 24 步進(jìn)電機(jī)加減速模塊 26結(jié)論 29致謝 30參考文獻(xiàn) 31附件一： 3237緒論步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電控制中一種常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，具有快速啟動(dòng)和停止的特點(diǎn)。其驅(qū)動(dòng)速度和指令脈沖嚴(yán)格同步，具有較高的重復(fù)定位精度，并能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和平滑速度調(diào)節(jié)。它的運(yùn)行速度和步距不受電源電壓波動(dòng)和負(fù)載的影響，而且由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)組成的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，性能上能滿足工業(yè)控制的基本要求，在簡(jiǎn)易數(shù)控機(jī)床，數(shù)字繪圖儀，點(diǎn)陣打印機(jī)，家用電器等大量角度、速度、位移控制系統(tǒng)中，得到了極其廣泛的應(yīng)用。但是步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)往往還是有專門的模擬芯片控制器或者信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生，缺乏靈活性和可靠性。尤其在一些智能化要求較高的場(chǎng)合，用模擬芯片及信號(hào)發(fā)生器來控制步進(jìn)電機(jī)有一定的局限。而利用單片機(jī)進(jìn)行脈沖控制，控制精度高，外圍電路相對(duì)也比較簡(jiǎn)單，因此在工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合，基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制器應(yīng)用廣泛。PIC系列8位單片機(jī)是美國(guó)Microchip Technology公司推出的精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)（RISC）結(jié)構(gòu)的嵌入式控制器，其硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)練。PIC系列單片機(jī)具有體積小，功能強(qiáng)，功耗低、設(shè)計(jì)開發(fā)靈活方便和價(jià)格低廉等特點(diǎn)，可以應(yīng)用在數(shù)字化儀器儀表，自動(dòng)測(cè)試和控制，智能化家用電器等領(lǐng)域?；赑IC單片機(jī)的上述特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用PIC16F877單片機(jī)作為控制系統(tǒng)核心，具體介紹了一個(gè)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，既包括硬件設(shè)計(jì)，也有具體的軟件實(shí)現(xiàn)。該控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)如下功能：（1）通過鍵盤可以設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)數(shù)（以整轉(zhuǎn)為單位）；（2）通過鍵盤可以設(shè)定步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向；（3）鍵盤所設(shè)置的參數(shù)可以通過LCD進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。第1章 概述 課題背景 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰频拈_環(huán)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度與脈沖的頻率成正比關(guān)系，脈沖數(shù)將決定轉(zhuǎn)子的起停，而不受負(fù)載變化的影響，非常易于受單片機(jī)的控制。因此，可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)還以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)工業(yè)密切相關(guān)。自從步進(jìn)電機(jī)在計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備上取代小型直流電動(dòng)機(jī)以后，使其設(shè)備的性能提高，很快的促進(jìn)了步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展。另一方面，微型計(jì)算機(jī)和數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，又將作為數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行部件的步進(jìn)電機(jī)推廣應(yīng)用到其他領(lǐng)域，如電加工機(jī)床、小功率機(jī)械加工機(jī)床、測(cè)量?jī)x器、光學(xué)和醫(yī)療儀器以及包裝機(jī)械等。課題通過單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確控制，滿足了現(xiàn)代工業(yè)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的高要求。 單片機(jī)簡(jiǎn)介單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。由于單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，單片機(jī)由僅有CPU的專用處理器芯片發(fā)展而來。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。單片機(jī)作為計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要分支領(lǐng)域，根據(jù)發(fā)展情況，從不同角度，單片機(jī)大致可以分為通用型/專用型、總線型/非總線型及工控型/家電型。單片機(jī)誕生于1971年，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段，早期的SCM單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上發(fā)展出了MCS51系列MCU系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。高端的32位Soc單片機(jī)主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號(hào)也只有10美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。單片機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域：（1）智能化家用電器：各種家用電器普遍采用單片機(jī)智能化控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電子線路控制，升級(jí)換代，提高檔次。如洗衣機(jī)、空調(diào)、電視機(jī)、錄像機(jī)、微波爐、電冰箱、電飯煲以及各種視聽設(shè)備等；（2）辦公自動(dòng)化設(shè)備：現(xiàn)代辦公室使用的大量通信和辦公設(shè)備多數(shù)嵌入了單片機(jī)。如打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、繪圖機(jī)、考勤機(jī)、電話以及通用計(jì)算機(jī)中的鍵盤譯碼、磁盤驅(qū)動(dòng)等；（3）商業(yè)營(yíng)銷設(shè)備：在商業(yè)營(yíng)銷系統(tǒng)中已廣泛使用的電子稱、收款機(jī)、條形碼閱讀器、IC卡刷卡機(jī)、出租車計(jì)價(jià)器以及倉儲(chǔ)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、商場(chǎng)保安系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、冷凍保險(xiǎn)系統(tǒng)等都采用了單片機(jī)控制；（4）工業(yè)自動(dòng)化控制：工業(yè)自動(dòng)化控制是最早采用單片機(jī)控制的領(lǐng)域之一。如各種測(cè)控系統(tǒng)、過程控制、機(jī)電一體化、PLC等。在化工、建筑、冶金等各種工業(yè)領(lǐng)域都要用到單片機(jī)控制；（5）智能化儀表：采用單片機(jī)的智能化儀表大大提升了儀表的檔次，強(qiáng)化了功能。如數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)、故障診斷、聯(lián)網(wǎng)集控等；（6）智能化通信產(chǎn)品：最突出的是手機(jī)，當(dāng)然手機(jī)內(nèi)的芯片屬專用型單片機(jī)；（7）汽車電子產(chǎn)品：現(xiàn)代汽車的集中顯示系統(tǒng)、動(dòng)力監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和運(yùn)行監(jiān)視器（黑匣子）等都離不開單片機(jī)。硬件設(shè)計(jì)方面：通過PIC單片機(jī)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)步進(jìn)電機(jī)的工作情況和驅(qū)動(dòng)電源的了解，根據(jù)功能需要選擇系統(tǒng)硬件的電路元器件和型號(hào)，設(shè)計(jì)電路并能解決現(xiàn)實(shí)抗干擾問題，最后畫出電路原理圖。軟件設(shè)計(jì)方面：通過匯編語言或C語言編寫核心模塊對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制。最終調(diào)試出一個(gè)正確的步進(jìn)電機(jī)控制程序，能夠調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的角度和速度。由于轉(zhuǎn)速是通過調(diào)節(jié)脈沖頻率實(shí)現(xiàn)的，所以設(shè)計(jì)脈沖分配采用完全軟件方式，既按照給定的通電換向順序，通過單片機(jī)I/O口向驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出控制脈沖，這樣就避免采用復(fù)雜脈沖分配芯片，來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制。第2章 步進(jìn)電機(jī)的原理及驅(qū)動(dòng) 步進(jìn)電機(jī)的概述及原理（一）概述（1）步進(jìn)電機(jī)類型現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）、混合式步進(jìn)電機(jī)（HB）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，但噪聲和振動(dòng)都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。混合式步進(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。（2）步進(jìn)電機(jī)指標(biāo) 單：每次切換前后只有一相繞組通電 雙：每次有兩相繞組通電 相：步進(jìn)電機(jī)定子繞組的對(duì)數(shù) 拍：從一種通電狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種通電狀態(tài) 拍數(shù)：完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)（用n表示），或指電機(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即ABBCCDDAAB，四相八拍運(yùn)行方式即AABBBCCCDDDAA。步距角：對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示。θ=360度/（轉(zhuǎn)子齒數(shù)J*運(yùn)行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機(jī)為例。四拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/（504）=（俗稱整步），八拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/（508）=（俗稱半步）。定