基于51单片机的步进电机调速系统含完整代码.docx
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基于51单片机的步进电机调速系统含完整代码
课程设计报告
设计题目：
遥控小车
——基于51单片机的步进电机调速系统
学院：
专业：
班级：
学号：
姓名：
电子邮件：
时间：
成绩：
指导教师：
华南农业大学
理学院应用物理系
课程设计（报告）任务书
学生姓名指导教师职称
学生学号
专业电子信息科学与技术
题目基于51单片机的步进电机调速系统（遥控小车）
任务与要求
1.设计并制作电路，利用单片计控制步进电机运转。
2.通过键盘可以不间断地设定改变电机的转速、转向。
3.利用显示器实时显示转速等参数。
4.扩展功能：
可设定转动步数。
开始日期2014年3月完成日期2014年3月
1引言
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
目前，步进机已经广泛应用于领域，例如工业生产中的机械臂的控制，照明装置和监控摄像机转动等。
步进机在装置转动、精确位移方面有很重大的作用。
本系统是基于STC89C51单片机的遥控小车。
采用STC89C51单片机作为控制核心，通过ULN2003A驱动步进机（28BYJ-48）转动，由按键和显示屏1602组成人机交互模块，同时通过315M无线发射和接收模块向单片机输入控制信号，将整个系统固定于简易小车上，最终实现小车测试和远程遥控功能。
基本达到预定的设计要求以及功能的扩展。
2系统的设计与理论分析
2.1系统总体设计
2.2理论分析
本设计分为两种工作模式：
测试模式、遥控模式。
在电路板上有一个带锁的开关进行设置。
测试模式工作时，通过控制小车上的按键进行加速、减速、反转、设置、步数增、步数减等按键，单片机扫描按键，通过软件控制液晶模块显示对应的转速、设置的速度和步数，同时控制步进机模块进行相应的转动。
步进机的是由ULN2003A达林顿管驱动，由单片机控制输入脉冲的频率来控制步进机的转速，单片机是通过程序查表对4个I/O口输出脉冲，本次设计采用的是两相四线减速步进机，步进角为5.625°，减速比为64:
1，程序采用的是8拍查表，具有较好的扭矩。
遥控模式工作时，遥控部分五个按键分别输入前、后、左、右、暂停，单片机扫描按键，通过无线发射模块发射串行编码，小车的无线接收模块接收对应的编码，送至单片机进行解码，从而控制液晶模块的显示和步进机模块的工作，进而完成功能。
设定单通道无线收发模块通信协议为：
下降沿：
1ms的高电平，随后500us的低电平。
起始位：
4ms的高电平，随后4ms的低电平。
数据1：
2ms的高电平，随后500us的低电平。
数据0：
1ms的高电平，随后500us的低电平。
结束位：
4ms的低电平。
发送指令程序为：
{下降沿，起始位，3个数据位，结束位}
发送编码为：
右转：
000
前进：
001
后退：
010
左转：
011
接收程序通过触发外部中断1来接受信号，当P3.3口收到下降沿信号是即开始接收数据。
3硬件系统设计
3.1总体电路图
3.2单片机最小系统
3.3步进机模块
本次设计采用的是两相四线减速步进电机，步进角为5.625°，减速比为64:
1采用ULN2003达林顿管驱动。
3.4液晶显示模块
液晶显示模块采用LCD1602显示屏。
3.5测试按键模块
3.6遥控器部分
4软件系统设计
4.1主函数
4.2遥控模式程序
4.3测试模式程序
4.4键盘扫描程序
5系统运行情况分析
打开小车开关后，按下“测试”按键，小车进入测试模式。
连续按“加速”按键时，小车轮子转速明显变快；连续按“减速”按键时，小车轮子转速逐渐变慢；按“反转”按键轮子转速反向。
按“设置”按键会看到液晶显示屏关标闪烁，按“设置”键使光标移动，按“+”、“-”设置小车速度和步数，再一次按“设置”键，小车会依照这顶要求行驶。
按“测试”按键使其弹起，测试小车进入遥控模式工作时，打开遥控器，分别按下“前”、“后”、“左”、“右”，小车会依照对应的方向行驶，按下“暂停”键时，小车停止。
由此，改系统基本达到设计要求及拓展功能的要求。
不过因为本设计采用的28BYJ-48步进机为减速步进机，转动的上限值比较下，导致小车的行驶效果较慢，这个问题可以通过课后改用其他型号计算机得以解决。
6总结与讨论
经过四个星期的单片机课程设计，终于完成了基于51单片机的步进电机调速系统的设计，基本达到设计要求。
同时自己在该系统上扩展无线收发模块，将该系统拓展为遥控小车。
在本次设计的过程中，我们组成员进行了热烈讨论及反复的斟酌、修改。
首先对需要用到的元器件的参数进行充分的了解，然后在计算机上用Proteus进行了与Keil软件的联动仿真。
确认仿真正确看是硬件的焊接与调试。
在实验过程中，我们也遇到了许多问题，如步进机转动不起来、液晶屏显示乱码等，但是经过不断的探索、思考、验证，我们最终克服了种种困难，解决了所遇到的问题，成功地完成了这个课程设计。
在这个过程中，除了学习到关于本次设计的一些专业知识、电路焊接实践经验外，同时，大家的刻苦耐劳、团队合作的品质也得到了充分的锻炼。
附1：
实物图：
图1遥控小车
图2遥控器
附2：
参考文献
[1]李朝青.单片机原理及接口技术[M].第3版.北京航空航天大学出版社,2005.
[2]杨素行.模拟电子技术基础简明教程[M].第三版.高等教育出版社,2006.
附3：
组内分工：
A.庞明辕：
电路焊接、单片机编程、电路调试、辅助完成设计报告。
B.杜烁：
电路焊接、单片机编程、辅助方案改进、辅助完成设计报告。
C.汤安琪：
电路焊接、数据采集、完成设计报告。
附4：
元器件清单表格
元件
数量
STM89C51
2
1602
2
ULN2003A
2
28BYJ-48
2
315M无线收发模块
2
简易小车
1
其它（开关、电池）
若干
评语：
成绩：
附：
程序代码：
/**********************单片机课程设计C语言程序************************
题目：
基于步进机的小车
成员：
汤安琪、庞明辕、杜烁。
日期：
2014-3-1
******************************************************************/
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbita=P1^0;//反向
sbitb=P1^1;//减速
sbitc=P1^2;//加速
sbitd=P1^3;//开关
sbitf=P1^4;//设置
sbitg=P1^5;//加
sbith=P1^6;//减
sbitlcden=P3^7;//1602使能
sbitlcdrs=P3^6;//1602写命令/数据选择端
sbittrans=P3^3;//射频串行输入端
bitn,p;
uintstep,time,flag,flag1,num,snum,setnum,stepnum,count,temp,sum,t,e,j,k,m;
ucharv0,v1,v2,count1,num1,temp1;
ucharcodetable1[]={0x11,0x33,0x22,0x66,0x44,0xcc,0x88,0x99};//左
ucharcodetable2[]={0x11,0x99,0x88,0xcc,0x44,0x66,0x22,0x33};//右
ucharcodetable3[]={0x11,0x93,0x82,0xc6,0x44,0x6c,0x28,0x39};//后
ucharcodetable4[]={0x11,0x39,0x28,0x6c,0x44,0xc6,0x82,0x93};//前
ucharcodetable5[]={"SPEED:
000r/h"};
ucharcodetable6[]={"SET:
000STEP:
000"};
/*------------------------------------------------
延时程序
------------------------------------------------*/
voiddelay（uintz）
{
uintx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=10;y>0;y--）;
}
voiddelay1（uintz）//10us
{
uchara,b,x;
for（x=0;xfor（b=1;b>0;b--）
for（a=2;a>0;a--）;
}
/*------------------------------------------------
LCD1602写命令程序
------------------------------------------------*/
voidwrite_com（ucharcom）
{
lcdrs=0;
P0=com;
delay（5）;
lcden=1;
delay（5）;
lcden=0;
}
/*------------------------------------------------
LCD1602写数据程序
------------------------------------------------*/
voidwrite_dat（uchardat）
{
lcdrs=1;
P0=dat;
delay（5）;
lcden=1;
delay（5）;
lcden=0;
}
/*------------------------------------------------
基于LCD1602的显示程序
------------------------------------------------*/
voiddisplay（ucharadd,uchardat）
{
uintbai,shi,ge;
bai=dat/100;
shi=（dat-（dat/100）*100）/10;
ge=dat%10;
write_com（0x80+add）;
write_dat（0x30+bai）;
write_dat（0x30+shi）;
write_dat（0x30+ge）;
}
/*------------------------------------------------
小车速度计算程序
------------------------------------------------*/
voidspeed_dis（）
{
doublen;
if（b==0）
{
delay（5）;
if（b==0）
{
while（!
b）;
time=time+10;
if（time>=300）
time=300;
}
}
if（c==0）
{
delay（5）;
if（c==0）
{
while（!
c）;
time=time-10;
if（time<=70）
time=70;
}
}
n=15*time/1024;
count=60*n;
}
/*------------------------------------------------
步数执行程序：
进入设置模式设置步数，确认后执行。
------------------------------------------------*/
voidsteprun（）
{
uintm;
m=512*stepnum;
while（m--）
{
uchari;
for（i=0;i<8;i++）
{
P2=table4[i];
delay1（time）;
}
speed_dis（）;
display（7,count）;
if（f==0）
break;
}
}
/*------------------------------------------------
转速设置程序：
进入设置模式设置转速确认后执行。
------------------------------------------------*/
voidsetrun（）
{
while
（1）
{
uchari;
time=（setnum*1024/900）;
for（i=0;i<8;i++）
{
P2=table4[i];
delay（time）;
}
if（f==0）
break;
}
}
/*------------------------------------------------
无线电接收解码程序
------------------------------------------------*/
voidreceive（）
{
if（n==1）
{
while（trans==0）;
t=0;
EX1=0;//在第一个下降沿关闭外部中断
while（trans==1）;
if（t>35&&t<45）
{
t=0;
while（trans==0）;
if（t>35&&t<45）
{
t=0;
while（trans==1）;
if（t>5&&t<15）//数据0
v0=0;
if（t>15&&t<25）//数据1
v0=4;
while（trans==0）;
t=0;
while（trans==1）;
if（t>5&&t<15）//数据0
v1=0;
if（t>15&&t<25）//数据1
v1=2;
while（trans==0）;
t=0;
while（trans==1）;
if（t>5&&t<15）//数据0
v2=0;
if（t>15&&t<25）//数据1
v2=1;
while（trans==0）;
t=0;
count1=v0+v1+v2;
switch（count1）
{
case0:
e=0;j=1;k=1;m=1;break;//000
case1:
e=1;j=0;k=1;m=1;break;//001
case2:
e=1;j=1;k=0;m=1;break;//010
case3:
e=1;j=1;k=1;m=0;break;//011
case4:
e=1;j=1;k=1;m=1;p=0;break;//100
}
}
}
}
n=0;
EX1=1;
}
/*------------------------------------------------
控制小车运行程序（前后左右），运行时显示小车的实时
速度。
------------------------------------------------*/
voidrun（）
{
if（flag==0&&flag1==0）
{
if（j==0）
{
uchari,q;
p=1;
while
（1）
{
if（n==1）
break;
for（q=0;q<128;q++）
{
for（i=0;i<8;i++）
{
P2=table4[i];
delay1（time）;
}
}
speed_dis（）;
display（7,count）;
}
}
if（m==0）
{
uchari,q;
p=1;
while
（1）
{
if（n==1）
break;
for（q=0;q<128;q++）
{
for（i=0;i<8;i++）
{
P2=table1[i];
delay1（time）;
}
}
speed_dis（）;
display（7,count）;
}
}
if（k==0）
{
uchari,q;
p=1;
while
（1）
{
if（n==1）
break;
for（q=0;q<128;q++）
{
for（i=0;i<8;i++）
{
P2=table3[i];
delay1（time）;
}
}
speed_dis（）;
display（7,count）;
}
}
if（e==0）
{
uchari,q;
p=1;
while
（1）
{
if（n==1）
break;
for（q=0;q<128;q++）
{
for（i=0;i<8;i++）
{
P2=table2[i];
delay1（time）;
}
}
speed_dis（）;
display（7,count）;
}
}
}receive（）;
}
/*------------------------------------------------
正转程序
------------------------------------------------*/
voidforward（）
{
uinti,q;
for（q=0;q<512;q++）
{
if（d==1||a==0）
break;
for（i=0;i<8;i++）
{
P2=table4[i];
delay1（time）;
}
speed_dis（）;
display（7,count）;
}
}
/*------------------------------------------------
反转程序
------------------------------------------------*/
voidreverse（）
{
uinti,q;
for（q=0;q<512;q++）
{
if（d==1||a==1）
break;
for（i=0;i<8;i++）
{
P2=table3[i];
delay1（time）;
}
speed_dis（）;
display（7,count）;
}
}
/*------------------------------------------------
小车停止状态下的测试程序
功能：
b增加步进机脉冲周期
c减少步进机脉冲周期，
d为测试开关，
a为反转开关，
运行状态实时显示步进机速度。
------------------------------------------------*/
voidtestcar（）
{
if（flag1==0）
{
if（d==0）
{
flag=1;//测试状态下，保证方向按键无效
if（a==0）
reverse（）;
else
forward（）;
}else
{
display（7,0）;
flag=0;
}
}
}
/*------------------------------------------------
键盘扫描程序。
功能：
f为设置键，g为加键，h为减键，
按下g键次数：
1：
速度设置
2：
步数设置
3：
确认
按下g键对应数+1
按下h键对应数-1
------------------------------------------------*/
voidkeyscan（）
{
if（f==0）
{
delay（5）;
if（f==0）
{
while（!
f）;
snum++;
flag1=1;
if（snum==1）
{
write_com（0xc6）;
write_com（0x0f）;
}
if（snum==2）
{
write_com（0xc0+15）;
}
if（snum==3）
{
write_com（0x0c）;
snum=0;
flag1=0;
time=setnum+40;
display（7,time）;
write_com（0x0c）;
if（stepnum!
=0）
steprun（）;
if（setnum!
=0）
setrun（）;
}
}
}
if（snum!
=0）
{
if（g==0）
{
delay（5）;
if（g==0）
{
while（!
g）;
if（snum==1）
{
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