步进电机单片机课程设计.docx

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步进电机单片机课程设计

长春工程学院电气与信息学院

一、实习目的

单片机原理及应用课程设计是配合“单片机原理及应用”课程和实验教学的一个重要环节，它能起到巩固所学知识、加强综合能力、提高软、硬件设计调试方面的能力、启发创新思想的效果。

同时，帮助学生将相关专业课程综合起来，融会贯通，形成系统的概念，迅速迈过从理论到实际的门槛。

本课程设计的目的是培训学生的综合设计能力、电子线路的组装调试能力和创新能力，通过查阅资料、选定方案、设计电路、安装调试、写报告等过程，使学生得到一次科学研究工作的启蒙训练。

二、实习任务（内容）

1、题目：

基于单片机控制的秒表

任务：

利用单片机控制，LED或LCD显示的秒表，通过按键控制秒表的启动和停止。

要求：

1）完成原理图和电路板的设计；

2）利用单片机实验箱模拟。

2、题目：

步进电机控制器

任务：

实现对步进电机的起停控制，正反控制和加速减速控制。

要求：

、

1）完成原理图和电路板的设计；

2）利用单片机实验箱模拟。

3、题目：

直流电机控制器

任务：

采用PWM方式实现对直流电机的起停控制，正反控制和加速减速控制。

要求：

1）完成原理图和电路板的设计；

2）利用单片机实验箱模拟。

4、题目：

电子音乐播放器

任务：

通过单片机输出PWM信号经过放大后驱动扬声器产生音乐。

要求：

1）完成原理图和电路板的设计；

2）利用单片机实验箱模拟。

三、报告要求

1、报告内容充实、完整和规范的实习（设计）报告书，主要是设计过程和设计内容的阐述。

2、实习（设计）报告要求校对仔细，无错字,A4纸打印，左侧装订。

四、具体时间安排和成绩考核

1、时间安排：

单元

内容

时间

1

公布题目，学生独立选题，教师进行方案性提示，讲主要原理并和学生共同讨论，完成课题的分析。

3天

2

学生根据可提要求，设计系统方案并实现；撰写课程设计报告

6天

3

组织进行课程设计答辩，了解学生设计水平，是否独立完成及全面表现并由教师给出评语和成绩

1天

4

合计

10天

2、成绩考核：

按平时表现、出勤情况、设计完成情况、报告的完整性和规范性以及答辩情况给出实习的综合成绩（五级分制）。

五、参考文献

1.谷树忠等编著编著：

《Protel2004实用教程—原理图与PCB设计》电子工业出版社，2005.2；

2.潘松等编著编著：

《EDA技术实用教程》电子工业出版社，2002.10；

3．李东生主编：

《Protel99SE电路设计技术入门与应用》电子工业出版社，2002.2。

附件1：

设计报告书写格式及要求

电气与信息学院

一、课程设计的目的及意义

单片机原理及应用课程设计是配合“单片机原理及应用”课程和实验教学的一个重要环节，它能起到巩固所学知识、加强综合能力、提高软、硬件设计调试方面的能力、启发创新思想的效果。

同时，帮助学生将相关专业课程综合起来，融会贯通，形成系统的概念，迅速迈过从理论到实际的门槛。

本课程设计的目的是培训学生的综合设计能力、电子线路的组装调试能力和创新能力，通过查阅资料、选定方案、设计电路、安装调试、写报告等过程，使学生得到一次科学研究工作的启蒙训练。

二、所选题目介绍

基于80cC51单片机控制的步进电机，实现启/停、正反转、加速、减速、显示转速档位，除51芯片外，整个设计系统还用了L298N驱动及光电耦合触发

3、方案的比较及选择

1、方案1:

图1方案一电路原理图

表1器件管脚说明

P1口

键盘输入

XTAL

晶振

P2.0~P2.3

输出驱动

RESET

复位

该方案用可以改进的地方：

（1）、可增加数码显示；

（2）、可在P2.1--P2.4输出增加LED光电耦合触发，实现光电隔离，增强抗干扰

方案2:

图2方案二电路原理图

表2器件管脚说明

P3口

键盘输入

XTAL

晶振

P2.2~P2.7

输出驱动

RESET

复位

P0口

输出到数码管显示

该方案可在P2.1--P2.4输出增加LED光电耦合触发进行改进，实现光电隔离，增强抗干扰

方案3:

图3方案三电路原理图

该方案用可以改进的地方：

（1）、可增加数码显示；

（2）、可在P2.1--P2.4输出增加LED光电耦合触发，实现光电隔离，增强抗干扰

四、设计原理、PCB图及介绍

1、有开机停止键。

用P3.3口实现，按第奇数次时为开机，第偶数次为停止。

2、有加速键、减速键。

3、速度范围为1~9档。

档位数字显示

4、利用光电耦合，实现光电隔离，增强抗干扰

五、设计流程图及介绍

六、设计软件源代码

SWITCHEQUP3.3

FASTEQUP3.5

SLOWEQUP3.4

CYCLENUMEQU50H;存放对应定时循环次数

TEMPEQU53H;存放按键次数。

初值为5，每按加速叠加1，按减速递减

MARKEQU56H;启动停止标识

LEDBUFEQU57H

ORG0

AJMPSTART;检测是否开启启动电机键

START:

MOVP0,#0;清显示

SETBMARK;预启动电机工作，标识为1

MOVTEMP,#5;开始工作于5Hz

MOVCYCLENUM,#01H;循环1次

JNBSWITCH,NEXT;按键按下？

SJMPSTART;没有返回继续检测

NEXT:

CALLDELAY;消抖确认

JNBSWITCH,MAIN;再次确认按键，不为1说明按键按下

SJMPSTART;没有按下，继续检测

MAIN:

;开始运行电机

MOVA,TEMP

MOVDPTR,#TAB4

MOVCA,@A+DPTR

MOVLEDBUF,A;送显示

CALLDISPLAY

LOOP:

JBMARK,WORK;检测运行标识是否为1，为1则继续运行，为0则停止运行

NOTWORK:

CLRENA

CLRENB

SJMPSTART

WORK:

MOVP1,#000010111B;步进电机运行方式为两相四拍

CALLTIMER

CALLTESTSTOP

MOVP1,#000011011B;第二拍

CALLTIMER

CALLTESTSTOP

MOVP1,#000101011B;第三拍

CALLTIMER

CALLTESTSTOP

MOVP1,#000100111B;第四拍

CALLTIMER

CALLTESTSTOP

CALLTESTKEY

SJMPMAIN

TESTKEY:

;检测是否有按键按下

SETBFAST

SETBSLOW

NEXT1:

JNBFAST,YES2

NEXT2:

JNBSLOW,YES3

SJMPRETURN;都没有键按下，则返回

YES2:

MOVA,TEMP;FAST按下，若此时temp等于9，则保持速度不变，若小于则加1

CJNEA,#9,CANFAST

DECA

CANFAST:

INCA

MOVTEMP,A

SJMPRETURN

YES3:

MOVA,TEMP

CJNEA,#1,CANSLOW

INCA

CANSLOW:

DECA

MOVTEMP,A

RETURN:

RET

TESTSTOP:

SETBSWITCH

JNBSWITCH,GO

SJMPENND

GO:

CALLDELAY

JNBSWITCH,YESSTOP

SJMPENND

YESSTOP:

CPLMARK

ENND:

RET

TIMER:

;定时器设置

MOVTMOD,#10H;T1工作于定时方式1

CALLTIMERSET

SETBTR1

SETBEA

SETBET1;启动定时器工作

WAIT:

JBCTF1,HERE

SJMPWAIT;定时未到继续等待

HERE:

DJNZCYCLENUM,TIMER;循环次数未满继续定时

MOVA,TEMP

MOVDPTR,#TAB3

MOVCA,@A+DPTR

MOVCYCLENUM,A

RET

TIMERSET:

MOVA,TEMP

MOVDPTR,#TAB1;获取定时器高位

MOVCA,@A+DPTR

MOVTH1,A;存放至定时器高位

MOVA,TEMP

MOVDPTR,#TAB2

MOVCA,@A+DPTR;获取定时器定位

MOVTL1,A;存放至定时器低位

RET

DELAY:

;50ms延时子程序

MOVR0,#100

DL1:

MOVR1,#10

DJNZR1,$

DJNZR0,DL1

RET

DISPLAY:

;显示子程序

CLRP2.7

CLRP2.6

CLRP2.5

SETBP2.4;关闭高三位，保留个位

MOVP0,LEDBUF

RET

TAB1:

DB15H,0AH,07H,05H,04H,03H,03H,02H,02H;定时器高位TH1

TAB2:

DB0B3H,0D9H,3BH,6CH,57H,0A5H,19H,0B6H,69H;定时器地位TL1

TAB3:

DB01H,01H,01H,01H,01H,01H,01H,01H,01H;循环次数CYCLENUM

TAB4:

DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH;数码显示0~9

七、总结

为期2周的单片机课程设计很快就结束了，这两周我的主要任务是完成了单片机对步进电机控制系统的实现。

从查资料，到流程图，到原理图，再到PCB，最后到程序代码，我熟悉了电子系统设计的一般步骤。

虽然在实习过程中，错误与漏洞并不少，但第一次完成对一个系统的设计，还是有些兴奋。

当然，更多的是发现了自己的不足：

基础知识不扎实，程序编写并不熟练，在设计编写中还需参考前辈同行的智慧，以及老师同学的指导，实力十分有待提高；画图不熟练，在protel画原理图、PCB图时的许多快捷技巧还有待学习，以及像DiagramDesigner这类画流程图的软件，在操作上仍有许多不规范和不到位的地方，迫切需要提高。

当然，相信知道了不足后，今后勤加练习后，肯定会有很大的提高的！