电机方案设计书实验步进电机控制实验Word文件下载.docx
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按键控制电路
状态指示电路
AT89S51
复位电路
电源及时钟
步进电机
L298驱动电路
图1总体设计方案框图
3.设计原理分析
3.1步进电机
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；
同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机产生。
其基本原理作用如下：
（1）控制换相序
通电换相这一过程称为脉冲分配。
例如：
三相步进电机的三拍工作方式，其各相通电顺序为A-B-C-D，通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A，B，C，D相的通断。
（2）控制步进电机的转向
如果给定工作方式正序换相通电，步进电机就会正向转动，如果按反序通电换相，则电机就会反向转动。
（3）控制步进电机的速度
如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个，它会再转一步。
两个脉冲的间隔越短，步进电机就转的越快。
调整单片机发出的脉冲的频率，就可以对步进电机进行调速。
3.2按键电路设计
本设计采用的独立式非编码键盘控制步进电机。
共有6个按钮，其中S2为电机正转按钮、S3为电机反转按钮，S4为正转加速按钮，S5为电机正转减速按钮，S6为电机反转加速按钮，S7为电机反转减速按钮。
当按下各个按钮时，会执行各个键的功能，当按下复位按钮时，电路会恢复到初始状态。
其原理图如图2所示
图2按键控制电路
3.3时钟震荡电路和复位电路设计
时钟震荡电路由一个12M的晶震和两个30PF的电容组成。
复位电路有一个复位按钮，两个电阻，一个带有极性的电容做成，复位方式为手动复位。
当按下复位按钮的时间超过两个机器周期，才起到复位作用。
其原理理理如图3所示
图3时钟震荡电路和复位电路
3.4正反转，加速，减速标志电路设计
本电路采用的是四个发光二极管来显示，分别为D1，D2，D3,D4。
当电机正转时D1发光；
当电机反转时D2发光；
正转加速时D1，D3发光；
正转减速时D1，D4；
反转加速时D2，D3发光；
反转减速时D2，D4发光。
其原理图如图4所示
图4正反转，加减速显示电路
3.5步进电机驱动电路设计
本设计采用的是L298对步进电机进行驱动L298N为双全桥步进电机专用驱动芯片，内部包含4信道逻辑驱动电路，是一种二相?
和四相步进电机的专用驱动器，可同时驱动2个二相或1个四相步进电机，内含二个H-Bridge的高电压、大电流双全桥式驱动器，接收标准?
TTL逻辑准位信号，可驱动46V、2A以下的步进电机，且可以直接透过电源来调节输出电压，
图5步进电机驱动电路
3.6步进电机时序表和时序图
步进电机时序表和时序图分别如表1和图6
表1单四拍控制表
步序
控制位
工作状态
D
C
B
A
1
2
3
4
4.程序流程图
程序开始执行
调用正转指示和正转程序
P0.0是否为0
调用反转指示和反转程序
P0.1是否为1
调用正转加速指示和程序
P0.2是否为1
调用正转减速指示和程序
P0.3是否为1
调用反转加速指示和程序
P0.4是否为1
调用反转减速指示和程序
P0.5是否为1
5.结束语
本设计主要是体现了单片机在控制步进电机方面的应用。
通过这次的课程设计使我在各个方面都有了很大的提高。
首先，对步进电机的工作原理有了一定的了解，同时在设计的过程中使我感觉到整体电路的综合调试是非常重要的，仿真正确在实际电路中却有可能不能实现。
再次要考虑到单片机不能直接控制步进电机，必须根据步进电机功率的大小合理的选择功率驱动器件。
同时在含有多位数码管显示的系统中，用到的口线较多，采用串并转换的方式可以节省口线，可以节省很多的单片机资源。
还有就是编程，学习中，小程序可以很快的编出来，通过这次实习，一次系统的编程所需要考虑到的问题，是我这次实习中的一个很大的收获。
总之，通过这次实习，我学到了很多的知识，同时也找到了一些问题。
这将为我以后的学习起到很大的帮助。
感谢我的室友们，有你们在行动和思想上的支持和鼓励，才使得我这次毕业设计能顺利完成。
感谢此次指导我完成这篇论文的老师，正因为有你们的指导和修改才有我这篇论文的完成。
感谢我的母校河南科技学院，尤其是机电专业所有的老师们,在这片净土读书三载，无形中塑造了我生命的气质、生活的方式，也练就了我乐观的心态和一颗感恩的心，没有你们悉心的指导和讲解，我不可能完成此次设计
参考文献
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北京航空航天大学出版社,2002.8
[2]何立民.单片机高级教程．第1版．北京：
北京航空航天大学出版社，2001
[3]赵晓安.MCS-51单片机原理及应用.天津：
天津大学出版社，2001.3
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北京航空航天大学出版社，1999
[5]徐惠民、安德宁．单片微型计算机原理接口与应用．第1版．北京：
北京邮电大学出版社，1996
[6]何立民．从Cygnal80C51F看8位单片机发展之路．单片机与嵌入式系统应用，2002年，第5期：
P5~8
[7]夏继强.单片机实验与实践教程.北京：
北京航空航天大学出版社,2001
[8]陈志强胡辉.单片机应用系统设计实践指南.自编教材
[9]肖洪兵.单片机应用技术.自编教材
[10]肖洪兵高茂科.CAI课件自主开发
[11]李朝青单片机原理及接口技术（第三版）北京：
北京航空航天大学出版社2005
附录1
附录2
START1:
MOVP2,#0FFH。
JNBP0.0,Z10
JNBP0.1,F10
JNBP0.2,ZA10
JNBP0.3,ZS10
JNBP0.4,FA10
JNBP0.5,FS10
AJMPSTART1
Z10:
LJMPZZ
F10:
LJMPFZ
ZA10:
LJMPZA
ZS10:
LJMPZS
FA10:
LJMPFA
FS10:
LJMPFS
ZZ:
LCALLDELAY。
防止按键抖动延迟
JNBP0.0,$
LCALLDELAY
ZX:
MOVP1,#0EFH。
正转显示指示
MOVR0,#00H
ZZ1:
MOVA,R0。
正转程序调用
MOVDPTR,#TABLE
MOVCA,@A+DPTR
JZZX
MOVP2,A
LCALLDELAY1
INCR0
LJMPZZ1
RET
FZ:
按键去抖动
JNBP0.1,$
FX:
MOVP1,#0DFH。
反转指示显示
MOVR0,#05H
FZ1:
反转程序调用
JZFX
LJMPFZ1
ZA:
JNBP0.2,$
ZAX:
MOVP1,#0AFH。
正转加速指示显示
ZA1:
JZZAX
JNBP0.0,ZZ
JNBP0.1,FZ
JNBP0.3,ZS
JNBP0.4,FA
JNBP0.5,FS20
LCALLDELAY2
LJMPZA1
ZS:
JNBP0.3,$
ZSX:
MOVP1,#6FH。
正转减速指示显示
ZS1:
正转减速程序调用
JZZSX
JNBP0.0,Z20
JNBP0.1,F20
JNBP0.2,ZA20
JNBP0.4,FA20
LCALLDELAY3
LJMPZS1
Z20:
LJMPZZ
F20:
LJMPFZ
ZA20:
LJMPZA
ZS20:
LJMPZS
FA20:
LJMPFA
FS20:
LJMPFS
FA:
JNBP0.4,$
LCALLDELAY
FAX:
MOVP1,#09FH。
反转加速指示显示
FA1:
反转加速
JZFAX
JNBP0.3,ZS20
LCALLDELAY2
LJMPFA1
FS:
JNBP0.5,$
FSX:
MOVP1,#5FH。
反转减速指示显示
FS1:
JZFSX
LJMPFS1
DELAY:
MOVR1,#20。
抖动延迟
D1:
MOVR2,#255
DJNZR2,$
DJNZR1,D1
DELAY1:
MOVR7,#68。
正反转延迟
D2:
MOVR6,#255
D3:
MOVR5,#10
DJNZR5,$
DJNZR6,D3
DJNZR7,D2
DELAY2:
MOVR7,#34。
正反转加速延迟
D4:
D5:
DJNZR6,D5
DJNZR7,D4
DELAY3:
MOVR7,#104。
正反转减速延迟
D6:
D7:
DJNZR6,D7
DJNZR7,D6
TABLE:
DB0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,00。
控制相序通电情况的查表指令调用
DB0FEH,0F7H,0FBH,0FDH,00
END。
程序结束
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