1、 单片机课程设计 物联网工程学院 课程设计报告 课程名称： 单片机原理及应用 设计题目： 基于单片机的步进电机控制器设计 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 评 分： 2013 年 6 月 29 日 单片机课程设计 1 目录目录 一、设计目的 2 二、设计要求 2 三、仪器设备 2 四、主要芯片及硬件原理说明 . 3 1、芯片说明 3 2、硬件原理说明 5 五、程序清单.10 六、设计体会.14 单片机课程设计 2 一、设计目的：一、设计目的： 通过具体小型测试系统设计，实践单片机系统设计及调试的全过 程，以加深对单片机内部结构、功能和指令系统的理解，并进一步学 习单片机开发系统的应用及
2、一些外围芯片的接口和编程方法， 初步掌 握单片机系统的硬、软件设计技术及调试技巧。 二、设计要求：二、设计要求： 1）电机转速可以平稳控制 2）通过键盘和显示器可以设置电机转速 3）显示电机的速度趋势 三、仪器设备：三、仪器设备： 1）PC 机（已安装程序编写和调试的相关软件） 2）购买的 51 单片机学习开发板 MINI V2 3）数据线 4）28BYJ-48 步进电机 单片机课程设计 3 四、四、主要芯片及硬件原理说明：主要芯片及硬件原理说明： 芯片说明: 1）AT89C51 单片机 89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电 压、高性能 CMOS8 位微处理器，俗称
3、单片机。单片机的可擦除只 读存储器可以反复擦除 100 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失 存储器制造技术制造， 与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相 兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中， ATMEL 的 89C51 是一种高效微控制器。 89C51 单片机为很多嵌入式 控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 2）电机驱动芯片 ULN2003A 大电流达林顿阵列，由八个硅 NPN 达林顿管组成。可直接驱 动继电器、电动机等，其内部电路如下： 单片机课程设计 4 3）锁存器 74ACQ573SC 74ACQ573SC 芯片为 D 型透明锁存器，其封
4、装、内部电路、引 脚功能如下： 单片机课程设计 5 硬件电路及其原理说明： 1）控制模块： 该部分电路为单片机最小系统与控制按键的原理电路。 在最小系统中，使用晶振频率为 12MHZ，复位电路具有上电自动 复位与手动复位 2 中功能，使用内部程序存储功能。P3.2P3.6 接独 立按键，分别为控制电机的正转、反转、停止、加速、减速，P3.2 和 P3.3 为外部中断引脚，但程序中统一使用按键检测的方法来读取 控制信号，未使用中断。系统由电脑 USB 接口供电，电压为 5V，符 合系统工作要求。 2）显示模块： 显示电路中使用 8 段共阴极独立数码管，数码管带有选通端 单片机课程设计 6 （co
5、m 引脚） 。本系统使用 3 个数码管，第一个数码管显示速度等 级，速度等级分为 18，等级越高速度越高。第二个数码管显示 电机的运行方向， “0”代表电机停止运转、 “1”带表电机正转、 “2”代表电机反转。第三个数码管显示电机运行趋势， “P”代表 电机平稳运行， “-”代表电机减速， “+”代表电机加速。 数码管位选数据和段选数据由 P0 口控制，数码管的显示中需 要 2 个锁存器 74ACQ573SC 分别锁存位选和段选信号。2 个锁存器 的片选信号分别由 P6 和 P27 引脚控制。位选信号为 0 时， 对应 数码管被选通；段选信号为 1 时对应的数码管内部 LED 被点亮。 所以数
6、码管的段选数码表和位选控制如下： 数码管段选数码表 P0 口 输出 0x3f 0x06 0x5b 0x4f 0x66 0x6d 0x7d 数码管 显示值 0 1 2 3 4 5 6 P0 口输 出 0x07 0x7f 0x6f 0x46 0x40 0x73 数码管 显示值 7 8 9 类似 “+” - P 单片机课程设计 7 位选控制 P0 口输出 0xfe 0xfb 0xf7 被选通的数码管 第一个 第二个 第三个 原理图如下： 单片机课程设计 8 3）驱动模块： 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
