步进电机设计报告Word文档下载推荐.docx
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该步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。
只要对步进电机的各相绕组按适宜的时序通电，就能使步进电机步进转动。
图1是该四相反响式步进电机工作原理示意图。
图1四相步进电机步进示意图 开场时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相
绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。
当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。
而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。
依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，那么转子会沿着A、B、C、D方向转动。
四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。
单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。
八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。
单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2.a、b、c所示：
a.单四拍
b.双四拍
c八拍
图2通电时序波形
本实验使用的步进电机用直流+12V电压，电机线圈由A、B、C、D四相组成。
驱动方式为四相四拍方式,各线圈通电顺序如下表。
表中首先向A线圈输入驱动电流，接着B、C、D线圈驱动，最后又返回到A线圈驱动，按这种顺序切换，电机轴按顺时针方向旋转。
假设通电顺序相反，那么电机轴按逆时针方向旋转。
〔注：
为提高步进电机负载能力和运行平稳，可使用四相八拍驱动方式。
〕
顺序/相
A
B
C
D
0
1
2
3
1
表二：
驱动方式
2.2液晶显示原理
本实验用的是1602液晶，1602液晶可以显示两行字符，其写入字符是根据时序特点，写指令，写数据等操作。
以下是1602液晶的相关资料，
读状态
输入
RS=L，R/W=H，E=H
输出
D0—D7=状态字
写指令
RS=L，R/W=L，D0—D7=指令码，E=高脉冲
无
读数据
RS=H，R/W=H，E=H
D0—D7=数据
写数据
RS=H，R/W=L，D0—D7=数据，E=高脉冲
表
二：
根本操作时序表
读写操作时序如以下图
图3：
读操作时序
图4：
写操作时序
2.3步进电机转速控制及显示设计〔LCD显示转速〕的硬件框图
如图5所示，整个硬件围绕51单片机，根据开关输入通过外接电路控制步进电机的转速和方向，并显示在液晶上。
8051单片机作为处理器，整个硬件功能围绕8051进展实现，首先，由开关通过扩展输入实现对整个硬件功能的控制。
当开关设置为某个状态时，由8051单片机输出相应的值，通过扩展输出对步进电机进展相应方向和转速的控制，并由1602进展相应的显示。
8051单片机
开关
液晶LCD
步进电机
扩展输出
驱动电路
LCD驱动电路
扩展输入
图5硬件框图
2.4总的硬件电路图
如硬件电路图图6所示。
其中，74LS373为地址锁存器，74LS244为带3态输出的八缓冲器，74LS273为带去除的八触发器；
74LS138为三八译码器。
开关由扩展输入对单片机进展输入相关变量，从而通过单片机对步进电机的转速和方向进展控制。
再有液晶进展相应的显示。
3.软件分析及设计
3.1软件需求分析
本实习要求用开关控制步进电机的转速和方向，并将相应的数据显示在液晶上；
通过分析，我们只需将开关的输入量转换成相应的步进电机转速即可，然而，通过前面讲过的步进电机的相关驱动方式我们可以知道，转速可以通过设置延时子程序的时间长短来实现，而步进电机的方向那么通过不同的时序来控制，从而加上很容易的实现步进电机的转速控制，在根据液晶的时序规那么来显示相应的数据，很简单的实现了整个实习要求。
3.2程序流程图
如图（图7：
程序流程图）所示，在程序开场后先进展各个参数的初始化，然后对开关量进展读取，根据读取的数值进展对步进电机的转速量和方向量进展设置，并同时在LCD上显示出相应的数据，定时，置输出地址，然后输出相应的参数，从而实现对步进电机和液晶的相应控制。
图7：
如以下图（图8：
LCD框图所示）为LCD液晶的显示子程序框图,程序先进展LCD初始化，然后进展清屏，在需要写入时，对LCD进展写操作，最后就可以显示出来你想要的字符。
图8：
LCD程序框图
3.3软件代码
#include"
reg52.h"
#include<
intrins.h>
//#defineucharunsignedchar
//#defineuintunisgnedint
//#defineBYTEunsignedchar
//#definenumunsignedint
sbitk1=P2^0;
sbitk2=P2^1;
sbitk3=P2^2;
sbitk4=P2^3;
sbitk5=P2^4;
sbitk6=P2^5;
sbitk7=P2^6;
sbitk8=P2^7;
voiddelay1（unsignedintt）//电机驱动延时程序
{
unsignedintk;
while（t--）
for（k=0;
k<
100;
k++）
}
}
voidmotor_ffw（unsignedchari）//电机顺时针转动程序
{
P1=0x01;
delay1（i）;
P1=0x02;
P1=0x04;
P1=0x08;
voidmotor_ffz（unsignedchari）//电机逆时针转动程序
{
P1=0x01;
P1=0x08
}
sbitRS=P0^5;
//定义P2^5为液晶控制端口RS
sbitRW=P0^6;
sbitE=P0^7;
ucharcodetable[]="
Guizhoudaxue"
//字符定义
ucharcodetable1[]="
wangxiaogang"
ucharcodetable2[]="
1120020075"
ucharcodetable3[]="
SPEED:
123456"
;
ucharcodetable4[]="
startstepmotor"
ucharcodetable5[]="
"
ucharcodetable6[]="
typedefunsignedcharBYTE;
//定义字符变量BYTE
typedefunsignedintWORD;
//定义整形变量WORD
typedefbitBOOL;
//字符变量BOOL
//LCD驱动程序
voidlcddelay（BYTEms）//延时子程序
BYTEi;
while（ms--）
{
for（i=0;
i<
250;
i++）//循环250次
{
_nop_（）;
_nop_（）;
//空操作延时1us
}
}
//测试LCD忙碌状态-忙检测函数
BOOLlcd_bz（）
BOOLresult;
//定义字符变量result,用于存放测试的LCD忙碌状态值
RS=0;
//存放器的选择控制口，选择指令存放器
RW=1;
//读写操作控制端口，RW=1表示读操作
E=1;
//
_nop_（）;
//延时4us
result=（BOOL）（P0&
0x80）;
E=0;
returnresult;
}
//写入指令数据到LCD
voidlcd_wcmd（BYTEcmd）
while（lcd_bz（））;
RS=0;
RW=0;
E=0;
_nop_（）;
P0=cmd;
E=1;
//写入字符显示数据到LCD
voidlcd_wdat（BYTEdat）
RS=1;
P0=dat;
//LCD初始化设定
voidlcd_init（）
lcd_wcmd（0x38）;
//设置LCD为8位数据，两行显示，5*7点阵
lcddelay
（1）;
lcd_wcmd（0x0E）;
//显示开关控制指令设定，LCD开显示和光标，不闪烁
lcd_wcmd（0x06）;
//设光标和画面的移动方式I/D=1，S=0设置读写操作之后AC自动加一，显示不移动
lcd_wcmd（0x01）;
//去除LCD的显示内容
voidout0init（）//外部中断0的初始化
EX0=1;
IT0=1;
EA=1;
voidlcd_xianshi（）//lcd液晶显示程序
lcd_wcmd（0x00）;
for（num=0;
num<
15;
num++）
lcd_wdat（table[num]）;
delay
（1）;
lcd_wcmd（0x80+0x40）;
12;
lcd_wdat（table1[num]）;
10;
lcd_wdat（table2[num]）;
11;
lcd_wdat（table3[num]）;
14;
lcd_wdat（table4[num]）;
lcd_wcmd（0x80+0x40）;
6;
lcd_wdat（table5[num]）;
voiddelay1ms（void）//判断按键是否按下延时时间误差0us
unsignedchara,b,c;
for（c=1;
c>
0;
c--）
for（b=142;
b>
b--）
for（a=2;
a>
a--）;
void0ut0inter（void）interrupt0using1
delay1ms（10）
if（k1==0）
delay1ms
（2）
if（k1==0）
{
lcd_wcmd（0x80+0x40+0x07）;
lcd_wdat（table6[0]）;
elseif（k2==0）
if（k2==0）
delay
（1）;
i=100;
lcd_wdat（table6[1]）;
elseif（k3==0）
delay1ms
（2）
if（k3==0）
{
i=80;
lcd_wdat（table6[2]）;
elseif（k4==0）
if（k4==0）
i=60;
lcd_wdat（table6[3]）;
elseif（k5==0）
if（k5==0）
i=40;
lcd_wdat（table6[4]）;
elseif（k6==0）
if（k6==0）
i=30;
lcd_wdat（table6[5]）;
motor_ffw（i）;
elseif（k7==0）
if（k7==0）
if（k2==0）
if（k2==0）
elseif（k3==0）
lcd_wdat（table6[2]）;
motor_ffz（i）;
voidmain（void）
lcd_xianshi（）;
lcd_init（）;
out0init（）;
while
（1）
delay1ms（80）
4.操作说明及结果分析
P1八位分别接开关开关的八个口，F208接38译码器，PO前四口分别接步进电机四口，F200接液晶
把程序烧写进去后运行，液晶第一行显示FX：
当K0拨上时液晶显示FX：
1，步进电机顺时钟转，当Ｋ１拨上时液晶显示FX：
0，步进电机逆时针转，开关K2—K7控制步进电机转速，〔分6档〕，并正常显示在液晶上，K2上拨时，第二行显示SPEED:
1；
K3上拨时显示SPEED:
2；
K4上拨时显示SPEED:
3；
K5上拨时显示SPEED:
4；
K5上拨时显示SPEED:
K6上拨时显示SPEED:
7；
K7上拨时显示SPEED:
8；
整个程序运行符合实习要求。
5.调试过程中遇到的问题与解决方法
在整个调试过程中遇到了很多问题，现在就几个比较有代表性和常见的问题加以说明。
首先，在本人调试步进电机速度时，刚开场遇到了电机只抖不转的现象，当时检查了整个程序，未发生程序上的错误，于是很纳闷。
不过再后来上网差了很多资料后才慢慢了解到，是一下子给步进电机的速度太大，使其无法正常加速到那个速度。
比较好的解决方法就是减速或是慢慢加速到那个快的速度。
其次，就是在液晶显示程序完成后，调试过程中会遇到没执行完一次程序闪一下，通过查找相关资料和仔细阅读自己程序后才知道，原来是自己在写程序的时候，每次判断后都有液晶清屏，后来改了之后正常显示了。
其他方面没有大的问题。
最终我们完成了完美的程序。
6.硬件实习总结
为期两个星期的单片机软件、硬件实习很快就完毕了，虽然整个过程进展的不是那么太顺利，实习过程中遇到了种种问题，但在自己不懈的努力和指导教师的殷切教诲下，终归还是依依解决，正如大家所说，在自己努力之下尝到成功的滋味是一件很幸福的事情，确实如此。
在这次实习中收获很多，我觉得最值得一提的是通过本次实习，培养了我对单片机的浓厚兴趣，完成了这次实习任务觉得很有成就感。
在专业只是方面也收获很多，首先，提高了自己的动手能力，并且在编程方面也有了很大的飞跃，通过本次的实习，稳固了单片机的知识，学以致用才是学习的最终目标。
我想这次实习在我以后的学习和工作中都会起到至关重要的帮助。
7.参考文献
【1】赵德安.单片机原理与应用.机械工业出版社
【3】向艳.周天彤.程起才.史兵.C语言程序设计.清华大学出版社
【4】朱正伟.何宝祥.刘训飞.数字电路逻辑设计.清华大学出版社
【5】坂本正文〔日〕.步进电机应用技术.北京科学出版社
【6】丛爽.李泽湘.实用运动控制技术.电子工业出版社
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