步进电机的驱动与测速 课程设计说明书.doc

单片机应用系统课程设计说明书专业年级：姓名：指导老师：目录一、步进电机21、步进电机介绍22、步进电机分类23、技术指标34、步进电机工作原理4二、单片机最小系统及电源电路51、最小系统52、电源电路6三、步进电机驱动电路61、驱动电路62、单电压型驱动电源73、对驱动电源的要求7四、显示电路8五、程序设计81、正反转程序82、测速计算程序93、显示程序94、双四拍及八拍驱动程序10六、程序流程图11七、调试结果及分析12一、步进电机1、步进电机介绍2、步进电机分类3、技术指标4、步进电机工作原理(1)工作原理(2)驱动方式电机驱动方式可以采用双四拍(ABBCCDDAAB)方式，也可以采用单四拍(ABCDA)方式，或单、双八拍(AABBBCCCDDDAA)方式。各种工作方式的时序图如下：（高电平有效）二、单片机最小系统及电源电路1、最小系统单片机的最小化系统是指单片机能正常工作所必须的外围元件，主要可以分成时钟电路和复位电路。（1）时钟电路（2）复位电路2、电源电路用固定式三端集成稳压电路7805设计制作连续可调直流稳压的实际电路如图所示，图中R1取220，R2取680主要用来调整输出电压。输出电压UoUxx(1+R2/R1)，该电路可在512V稳压范围内实现输出电压连续可调。其中1接整流器输出电压，2为公共地，3为5V输出电压三、步进电机驱动电路1、驱动电路 步进电机的驱动可以选用专用的电机驱动模块，在本实验中采用达林顿驱动器ULN2803，该芯片单片最多可一次驱动八线步进电机。达林顿管步进电机与单片机的连接2、单电压型驱动电源 输入脉冲为0时，VT截止；输入脉冲为1是，VT导通，在接通瞬间，电容C短接电阻R，电流由ELCVT，电阻在电流达到恒定后起限流作用，此时电流由 ELRVT。输入脉冲消失后，VT截止，L两端将产生一感应电压，增加二极管 D 续流，续流电流:LRDL 。 电路图如下： 3、对驱动电源的要求 理想驱动电源使电机绕组电流应尽量接近矩形波，实际上，步进电机是感性负载，绕组中电流不能突变，而是按指数规律上升或下降,从而使整个通电周期内，绕组电流平均值下降，电机输出转矩下降。而当电机运行频率很高时，电流峰值显著小于额定励磁电流，从而导致电机转矩进一步下降，严重时不能启动。为了提高步进电机动态特性，必须改善电流波形，使前后沿陡度增大，方法有电阻法和电压法，本次课程设计采用单电压型驱动电源。四、显示电路 在本实验中，采用总线方式驱动八段显示管时，故将八段的驱动方式选择开关拨到“内驱”位置。 实验仪提供了6 位8段码LED显示电路，采用动态方式显示。8位段码、6位位码是由两片74LS374输出，将KEY/LED CS 接到CS0上，则段码地址为08004H，位码地址为08002H。 部分显示电路五、程序设计1、正反转程序 实验采用单四拍驱动方式，反转只需把START子程序中的 #30H改为#34H即可，具体实现程序如下：2、测速计算程序 实验以定时器T0作为计数器，定时器T1作为定时器每0.2ms中断一次，以方式2工作。3、显示程序 由于使用实验箱的内驱显示方式，将KEY/LED CS 接到CS0上，则段码地址为08004H，位码地址为08002H。 八拍START:MOV P1,#09HACALL DELAYMOV P1,#01HACALL DELAYMOV P1,#03HACALL DELAYMOV P1,#02HACALL DELAYMOV P1,#06HACALL DELAYMOV P1,#04HACALL DELAYMOV P1,#0CHACALL DELAYMOV P1,#08HACALL DELAYLJMP STARTDELAY:MOV R0,#100LOOP:MOV R1,#200DJNZ R1,$DJNZ R0,LOOPRETEND4、双四拍及八拍驱动程序双四拍START:MOV P1,#09HACALL DELAYMOV P1,#03HACALL DELAYMOV P1,#06HACALL DELAYMOV P1,#0CHACALL DELAYLJMP STARTDELAY:MOV R0,#100LOOP:MOV R1,#200DJNZ R1,$DJNZ R0,LOOPRETEND六、程序流程图 程序由初始化程序、中断初始程序、步进电机正反转驱动程序、转速计算程序、显示程序等组成，总体流程图如下：七、调试结果及分析程序清单：ORG 0000HLJMP MAINORG 001BH;定时器1中断入口LJMP T_1ORG 002FHMAIN:MOV SP,#6FH;给堆栈赋地址;MOV SCON,#0C0HMOV TMOD,#2EH;定时器T0作为计数器，定时器T1作为定时器每0.2ms中断一次，工作方式为方式2MOV TL1,#37H;0.2msMOV TH1,#37HMOV TL0,#00H;计数器低8位清零MOV TH0,#00H;计数器高8位清零 SETB EA;允许中断;SETB ET1;允许定时器/计数器1中断SETB TR1;启动定时器1SETB TR0;启动计数器0MOV P1,#00HMOV R4,#200MOV R5,#50 MOV 30H,#01H;正转MOV 31H,#02HMOV 32H,#04HMOV 33H,#08HMOV 34H,#08H;反转MOV 35H,#04HMOV 36H,#02HMOV 37H,#01HSTART:MOV R0,#30H;#34H反转MOV R3,#4LOOP:MOV A,R0 MOV P1,ALCALL DELAYINC R0DJNZ R3,LOOPSJMP STARTDELAY:MOV R7,#25DL1:MOVR6,#100;25*100*2=5msDL2: DJNZ R6,DL2 DJNZ R7,DL1 RETSHUZI:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H;共阳极;DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,07FH,6FH;共阴极顺T_1:DJNZ R4,LOOP2DJNZ R5,LOOP1MOV A,TL0;LCALL LEDMOV TL0,#00HMOV R4,#200MOV R5,#50LOOP2:RETILOOP1:MOV R4,#200RETILED:MOV B,#10;每2s读一次数，则转速n=m*60/2*3，即n=10mMUL AB;脉冲数乘10得转速，存于A中MOV B,#100DIV ABPUSH ACCMOV A,BMOV DPTR,#SHUZIMOVC A,A+DPTRMOV DPTR,#8004HMOVX DPTR,AMOV DPTR,#8002HMOV A,#01HMOVX DPTR,ALCALL DELAY1POP ACCMOV B,#10DIV ABPUSH ACCMOV A,BMOVC A,A+DPTRMOV DPTR,#8004HMOVX DPTR,AMOV DPTR,#8002H MOV A,#02HMOVX DPTR,ALCALL DELAY1POP ACCJZ O