1、 单片机设计实验单片机设计实验 题目：两相步进电机转速控制题目：两相步进电机转速控制 2 摘 要 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统 控制检测日新月益更新。本次课程设计是用单片机来控制步进电机的定位和正反旋 转。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件。整个系 统有 89C51 单片机控制系统，L298 驱动电路，键盘控制电路，LCD 显示电路。 用 89C51 单片机控制两相四线步进电机，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，即给电机 加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。通过控制脉
2、冲个数即可以控制角位移 量， 从而达到准确定位的目的； 同时通过控制脉冲的相序来改变步进电机的转动方向， 从而达到的控制正反转的目的。 本系统采用单片机 AT89C51 为中心器件来控制步进电 机，系统实用性强。 关键字关键字：单片机 ；步进电机；脉冲； 步距角 3 目录目录 1 1 设计内容设计内容 4 1.1 1.1 设计目的设计目的 . 4 1.2 1.2 设计任务设计任务 . 4 2 2 步进电机工作原理步进电机工作原理 . 4 2.12.1 两相步进电机结构两相步进电机结构 4 2.22.2 两相步进电机的原理两相步进电机的原理 5 2.3 2.3 两相步进电机的供电方式两相步进电机
3、的供电方式 5 3 3 硬件电路设计硬件电路设计 . 5 3.1 3.1 系统总体设计框图系统总体设计框图 . 5 3.2 3.2 单片机系统单片机系统 . 6 3.3 3.3 时钟信号控制电路时钟信号控制电路 . 7 3.4 3.4 电源电路电源电路 . 7 3.5 3.5 驱动电路驱动电路 . 8 3.6 3.6 显示电路显示电路 . 9 3.73.7 键盘电路键盘电路 . 10 4 4 软件系统设计软件系统设计 . 10 4.1 4.1 主程序流程图主程序流程图 10 4 4.2 .2 键盘处理键盘处理 11 4.3 LCD4.3 LCD 显示显示 . 11 5 5 开发系统简介开发系统
4、简介 12 5.1 keilc_515.1 keilc_51 编译器的简介编译器的简介 12 5.2 Protues5.2 Protues 仿真平台简介仿真平台简介 . 12 6 6 仿真结果及分析仿真结果及分析 . 13 7 7 课程设计总结课程设计总结 14 附录附录 程序表程序表 16 4 1 设计内容设计内容 1.1 设计目的设计目的 单片机应用基础课程设计是学好本门课程设计的又一重要环节，课程设计的 目的就是配合笨课程设计的教学和平时的实验，以达到巩固消化课程的内容，进一步 加强综合应用能力及单片机应用系统开发和设计能力的训练， 是以培养学生综合运用 所学知识的过程，培养学生查阅相关
5、资料撰写文档的能力和自学，科研的能力，是知 识转化为能力和能力转化为工程素质的重要阶段。 1.2 设计任务设计任务 根据给定的任务要求选择合适的单片机和其他电子元件， 进行系统硬件电路设计和软 件编程，根据系统制作并调试电路板，使之实现任务要求。两相步进电机，步距角为 3 度，编程实现下列功能： （1） 按键，步进电机按一定速度正转。 （2） 按键，步进电机按一定速度反转。 （3） 任何时候按一下“STOP”键，步进电机停止转动。 （4） 点动：按键，步进电机转过 3 度步距角；再按，再转过 3 度步距角 （5） 用 1602 显示屏显示转过的角度。 （6） 用 L298 芯片驱动。 2 2
6、步进电机工作原理步进电机工作原理 2.12.1 两相步进电机结构两相步进电机结构 图 2.1 两相步进电机结构图 电动机轴向结构如图 2.1 所示。转子被分为完全对称的两段，一段转子的磁力线 5 沿转子表面呈放射形进入定子铁心，称为 N 极转子;另一段转子的磁力线经过定子铁 心沿定子表面穿过气隙回归到转子中去，称为 S 极转子。图中虚线闭和回路为磁力线 的行走路线。相应地定子也被分为两段，其上装有 A、B 两相对称绕组.同时，沿转子 轴在两段转子中间安装一块永磁铁，形成转子的 N、S 极性。从轴向看过去，两段转 子齿中心线彼此错开半个转子齿距。 2.22.2 两相步进电机的原理两相步进电机的原理 通常电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量 磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场 方向一致。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位 移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电 机就会反转。所以可用控制脉冲数量、电动机各相绕组的通电顺序来控制步进 电机的转动。 2.3 2.3
