单片机课程设计报告单片机控制步进电机Word下载.docx

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（2）程序的首地址应使目标机可以直接运行，即从0000H开端。

在主程序的开端部分必须设置一个合适的栈底。

程序放置的地址须持续且靠前，不要在中间留下大批的空间地址，以使目标机可以应用较少的硬件资源。

（3）采用单片机控制一个三相单三拍的步进电机工作。

步进电机的旋转方向由正反转控制信号控制。

步进电机的步数由键盘输入，可输入的步数分别为3、6、9、12、15、18、21、24和27步，且键盘具有键盘锁功能，当键盘上锁时，步进电机不接受输入步数，也不会运转。

只有当键盘锁打开并输入步数时，步进电机才开始工作。

（4）电机运转的时候有正转和反转指示灯指示。

（5）电机在运转过程中，如果过热，则电机停止运转，同时红色指示灯亮，同时警报响。

本题目的关键之处是：

如何生成控制步进电机的脉冲序列。

1.2选作项目

1、用单片机（AT89S52）为主芯片设计电路来控制步进电机。

2、设三个自锁按键，分别作开关键盘、左转、右转控制。

3、设9个触电按键分别控制输入的步数为3、6、9、12、15、18、21、24和27步。

4、设置一片LCD12864显示器实时显示步进电机工作状态，并提示用户步操作。

2设计阐明

2.1设计内容

用ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱仿真实现控制步进电机集采问过程。

2.2设计要求

（1）采用单片机控制一个三相单三拍的步进电机工作。

（2）电机运转的时候有正转和反转指示灯指示。

（3）电机在运转过程中，如果过热，则电机停止运转，同时红色指示灯亮，同时警报响。

（4）上机调试程序。

（5）写出设计报告。

2.3设备及工作环境

（1）硬件：

AT89S52单片机一片、35BYJ412步进电机一台、ISP下载器一个、LCD12864显示器、温度传感器18B20芯片。

（2）软件：

Windows操纵系统、KeilC51软件。

3系统方案整体设计

3.1设计思路

步进电机的不同驱动方式，都是在工作时，脉冲信号按一定顺序轮流加到三相绕组上，从而实现不同的工作状态。

由于通电顺序不同，其运行方式有三相单三相拍、三相双三拍和三相单、双六拍三种（注意：

上面“三相单三拍”中的“三相”指定子有三相绕组；

“拍”是指定子绕组改变一次通电方式；

“三拍”表示通电三次完成一个循环。

“三相双三拍”中的“双”是指同时有两相绕组通电）。

（1）三相单三拍运行方式：

下页图所示为反应式步进电动机工作原理图，若通过脉冲分配器输出的第一个脉冲使A相绕组通电，B,C相绕组不通电，在A相绕组通电后产生的磁场将使转子上产生反应转矩，转子的1、3齿将与定子磁极对齐，如果图（a）所示。

第二个脉冲到来，使B相绕组通电，而A、C相绕组不通电；

B相绕组产生的磁场将使转子的2、4齿与B相磁极对齐，如图（b）所示，与图（a）相比，转子逆时针方向转动了一个角度。

第三个脉冲到来后，是C相绕组通电，而A、B相不通电，这时转子的1、3齿会与C组对齐，转子的位置如图（c）所示，与图（b）比较，又逆时针转过了一个角度。

图反应式步进电机工作原理图

当脉冲不断到来时，通过分配器使定子的绕组按着A相--B相--C相--A相……的规律不断地接通与断开，这时步进电动机的转子就连续不停地一步步的逆时针方向转动。

如果改变步进电动机的转动方向，只要将定子各绕组通电的顺序改为A相--C相--B相--A相，转子转动方向即改为顺时针方向。

单三拍分配方式时，步进电动机由A相通电转换到B相同点，步进电动机的转子转过一个角度，称为一步。

这时转子转过的角度是30度。

步进电动机每一步转过的角度称为步距角。

（2）三相双三拍运行方式三相双三拍运行方式：

每次都有两个绕组通电，通电方式是AB--BC--CA--AB……，如果通电顺序改为AB--CA--BC--AB……则步进电机反转。

双三拍分配方式时，步进电动机的步距角也是30度

（3）三相单，双六拍运行方式：

三相六拍分配方式就是每个周期内有六个通电状态。

这六中通电状态的顺序可以使A--AB--B--BC--C--CA--A……或者A--CA--C--BC--B--AB--A……六拍通电方式中，有一个时刻两个绕组同时通电，这是转子齿的位置将位于通电的两相的中间位置。

在三相六拍分配方式下，转子每一步转过的角度只是三相三拍方式下的一半，步距角是15度。

单三拍运行的突出问题是每次只有一相绕组通电，在转换过程中，一相绕组断电，另一相绕组通电，容易发生失步；

另外单靠一相绕组通电吸引转子，稳定性不好，容易在平衡位置附近震荡，故用的较少。

双三拍运行的特点是每次都有两相绕组通电，且在转换过程中始终有一相绕组保持通电状态，因此工作稳定，且步距角与单三拍相同。

六拍运行方式转换时始终有一相绕组通电，且步距角较小，故工作稳定性好，但电源较复杂，实际应用较多。

4硬件设计

4.1系统硬件设计

4.1.1最小单片机系统

5V电源：

给系统供电。

复位电路：

程序跑飞时复位电路可以使程序从新执行，相当于电脑的重启。

晶振：

给单片机运行提供时钟。

比如电脑的2.2GHz频率。

EA接高电平：

表示运行内部程序存储器下载的程序。

P0口接排阻：

P0口开漏结构，使用时一般接排阻拉高电平。

4.1.2键盘设计

该电路中采用独立键盘工作方式，共设有12个按键，分别提供3、6、9、12、15、18、21、24布局选择功能、键盘锁功能以及步进电机转动方向选择功能。

其中有程序决定起作用。

4.2系统工作原理论述

该系统的工作核心CPU为ATMEL公司生产的AT89S52芯片将多种功能的8位CPU与FPEROM（快闪可编程/擦除只读存储器）结合在一个芯片上，是一种低功耗、高性能的CMOS控制器，为很多嵌入式控制应用提供了非常灵活而又价格适宜的方案，其性能价格比远高于同类芯片。

它与MCS-51指令系统兼容，片内FPEROM允许对程序存储器在线重复编程，也可用常规的EPROM编程器编程，可循环写入/擦除1000次。

89S52内含4KB的FPEROM，一般的EEPROM的字节擦除时间和写入时间基本上均为10ms，对于任一个实时控制系统来说，这样长的时间是不可能在线修改程序的。

●CPU为Atmel公司生产的89C51/89C52/89C55等。

出厂所配晶振频率为11.0592MH,每个机器周期为1.085us,用户更换晶振以提高速度；

●存贮器为64K,前4K/8K20K在CPU内部,其它程序在EPR0M27512中；

●数据存贮器为32K（62256）,地址为8000—FFFFH；

●Ⅰ/O扩展8155,片内RAM地址∶200O-20FFH；

●8155命令口地址为∶2100H；

●A口地址∶21O1HB口地址：

2102HC口地址:

2103H；

●T低八位∶2104HT高八位∶2105H；

●多路模拟开关的使用∶

IN0∶P1=0F8HIN4：

P1=0FCHIN1∶P1=0F9HIN5：

P1=OFDH

IN2∶P1=0FAHIN5：

P1=0FEHIN3∶P1=0FBHIN7：

P1=0FFH

●不掉电数据存贮器为∶500EH-507FH；

●控制板∶160x1O9（mm）供电∶+5V300mA+12V100mA-12V100mA；

●AT89C51是一种低功耗、高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器（FPEROM-FlashProgrammableandEraseableReadOnlyMemory）的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储技术制造，并且与80C51引脚和指令系统完全兼容；

●主要性能：

与MCS-51微控制器产品系列兼容；

片内有4KB可在线重复编程的快闪擦写存储器。

引脚简介：

整体介绍：

该系统采用的芯片还有：

DS18B20温度传感器、ULN2003A以及MP28GA四相五线步进电机，并且步进电机在双八拍的方式下工作，步矩为5.625°

，步进电机的旋转方向由正反转控制信号控制。

步进电机的步数由键盘输入，可通过独立键盘S1~S9输入的步数分别为3、6、9、12、15、18、21、24和27步对应的角度为16.875°

、33.725°

、……、151.875°

，且键盘S10具有键盘锁功能，当键盘上锁时，步进电机不接受输入步数，也不会运转。

只有当键盘锁打开，选择运转方向并且输入步数时，步进电机才开始工作。

电机运转的时候有正转指示灯D2和反转指示灯D3指示。

电机在运转过程中用温度传感器采集步进电机外表温度（可设置），如果过热，则电机停止运转，同时红色指示灯亮，同时蜂鸣器警报响。

5软件设计

5.1分析论证

此步进电机控制电路设计与实现，主要采用了ULN2003A驱动芯片，温度传感器芯片DS18B20芯片，独立键盘等，包含步进电机运行驱动，温度采集，主函数三大功效模块。

5.1.1步进电机运行驱动模块

由于该系统中没有完全使用I/O端口，所以采用了独立键盘的工作方式，系统工作时，键盘控制的I/O口处于高电平状态，当按键按下时触发低电平，驱动程序实时监测并立即响应执行相应工作。

5.1.2温度采集模块

该模块的重要功效是对步进电机的外表采集温度，并且对已设定好的数值进行比较，从而确定机身温度是否过高，正常时电机正常转动，当温度过高时电机不再转动，并且蜂鸣器报警，红灯点亮。

5.1.3主函数模块

该模块重要功效是调动温度采集函数、步进电机函数中函数，实现模块化编程。

5.1.4整体功效

AT89S52芯片控制ULN2003A芯片驱动步进电机，扫描键盘输入运行状态以及运转步数，当电机外表温度超过32℃是电机停止转动，并且报警！

5.2程序流程图

主程序流程图如图所示：

是

否

否

图2程序流程图

5.3程序清单

步进电机驱动函数：

//BJDJ.h

#ifndef_BJDJ_H_

#define_BJDJ_H_

#include<

reg52.h>

intrins.h>

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

sbitk1=P1^0;

sbitk2=P1^1;

sbitk3=P1^2;

sbitk4=P1^3;

sbitk5=P1^4;

sbitk6=P1^5;

sbitk7=P1^6;

sbitk8=P1^7;

sbitk9=P0^0;

sbitk10=P0^1;

sbitk11=P0^2;

sbitk12=P0^3;

voidkey_scan（）;

voidmotor_turn（）;

voidmotor_stop（）;