基于51单片机的步进电机调速系统(含完整代码).docx

课程设计报告设计题目： 遥控小车 基于51单片机的步进电机调速系统学 院： 专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 电子邮件： 时 间： 成 绩： 指导教师： 华 南 农 业 大 学理 学 院 应 用 物 理 系课 程 设 计（报告）任 务 书学生姓名 指导教师 职称 学生学号 专业 电子信息科学与技术 题目 基于51单片机的步进电机调速系统（遥控小车）任务与要求1. 设计并制作电路，利用单片计控制步进电机运转。2. 通过键盘可以不间断地设定改变电机的转速、转向。3. 利用显示器实时显示转速等参数。4. 扩展功能：可设定转动步数。开始日期 2014 年3 月 完成日期 2014 年3 月 1 引言步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。目前，步进机已经广泛应用于领域，例如工业生产中的机械臂的控制，照明装置和监控摄像机转动等。步进机在装置转动、精确位移方面有很重大的作用。本系统是基于STC89C51 单片机的遥控小车。采用STC89C51单片机作为控制核心，通过ULN2003A驱动步进机（28BYJ-48）转动，由按键和显示屏1602组成人机交互模块，同时通过315M无线发射和接收模块向单片机输入控制信号，将整个系统固定于简易小车上，最终实现小车测试和远程遥控功能。基本达到预定的设计要求以及功能的扩展。2 系统的设计与理论分析2.1 系统总体设计2.2 理论分析本设计分为两种工作模式：测试模式、遥控模式。在电路板上有一个带锁的开关进行设置。测试模式工作时，通过控制小车上的按键进行加速、减速、反转、设置、步数增、步数减等按键，单片机扫描按键，通过软件控制液晶模块显示对应的转速、设置的速度和步数，同时控制步进机模块进行相应的转动。步进机的是由ULN2003A达林顿管驱动，由单片机控制输入脉冲的频率来控制步进机的转速，单片机是通过程序查表对4个I/O口输出脉冲，本次设计采用的是两相四线减速步进机，步进角为5.625，减速比为64:1，程序采用的是8拍查表，具有较好的扭矩。遥控模式工作时，遥控部分五个按键分别输入前、后、左、右、暂停，单片机扫描按键，通过无线发射模块发射串行编码，小车的无线接收模块接收对应的编码，送至单片机进行解码，从而控制液晶模块的显示和步进机模块的工作，进而完成功能。设定单通道无线收发模块通信协议为：下降沿： 1ms的高电平，随后500us的低电平。起始位： 4ms的高电平，随后4ms的低电平。数据1： 2ms的高电平，随后500us的低电平。数据0： 1ms的高电平，随后500us的低电平。结束位：4ms的低电平。发送指令程序为：下降沿，起始位，3个数据位，结束位发送编码为：右转：000前进：001后退：010左转：011接收程序通过触发外部中断1来接受信号，当P3.3口收到下降沿信号是即开始接收数据。3 硬件系统设计3.1 总体电路图3.2 单片机最小系统3.3 步进机模块本次设计采用的是两相四线减速步进电机，步进角为5.625，减速比为64:1 采用ULN2003达林顿管驱动。3.4 液晶显示模块液晶显示模块采用LCD1602显示屏。3.5 测试按键模块3.6 遥控器部分4 软件系统设计 4.1 主函数4.2 遥控模式程序4.3 测试模式程序4.4 键盘扫描程序5 系统运行情况分析打开小车开关后，按下“测试”按键，小车进入测试模式。连续按 “加速”按键时，小车轮子转速明显变快；连续按“减速”按键时，小车轮子转速逐渐变慢；按“反转”按键轮子转速反向。按“设置”按键会看到液晶显示屏关标闪烁，按“设置”键使光标移动，按“+”、“-”设置小车速度和步数，再一次按“设置”键，小车会依照这顶要求行驶。按“测试”按键使其弹起，测试小车进入遥控模式工作时，打开遥控器，分别按下“前”、“后”、“左”、“右”，小车会依照对应的方向行驶，按下“暂停”键时，小车停止。由此，改系统基本达到设计要求及拓展功能的要求。不过因为本设计采用的28BYJ-48步进机为减速步进机，转动的上限值比较下，导致小车的行驶效果较慢，这个问题可以通过课后改用其他型号计算机得以解决。6 总结与讨论经过四个星期的单片机课程设计，终于完成了基于51单片机的步进电机调速系统的设计，基本达到设计要求。同时自己在该系统上扩展无线收发模块，将该系统拓展为遥控小车。在本次设计的过程中，我们组成员进行了热烈讨论及反复的斟酌、修改。首先对需要用到的元器件的参数进行充分的了解，然后在计算机上用Proteus进行了与Keil软件的联动仿真。确认仿真正确看是硬件的焊接与调试。在实验过程中，我们也遇到了许多问题，如步进机转动不起来、液晶屏显示乱码等，但是经过不断的探索、思考、验证，我们最终克服了种种困难，解决了所遇到的问题，成功地完成了这个课程设计。在这个过程中，除了学习到关于本次设计的一些专业知识、电路焊接实践经验外，同时，大家的刻苦耐劳、团队合作的品质也得到了充分的锻炼。附1：实物图：图1 遥控小车图2 遥控器附2：参考文献1 李朝青. 单片机原理及接口技术M.第3版. 北京航空航天大学出版社, 2005.2 杨素行. 模拟电子技术基础简明教程M. 第三版. 高等教育出版社, 2006.附3：组内分工：A.庞明辕：电路焊接、单片机编程、电路调试、辅助完成设计报告。B.杜烁：电路焊接、单片机编程、辅助方案改进、辅助完成设计报告。C.汤安琪：电路焊接、数据采集、完成设计报告。附4：元器件清单表格元件数量STM89C51216022ULN2003A228BYJ-482315M无线收发模块2简易小车1其它（开关、电池）若干评语： 成绩： 附：程序代码：/*单片机课程设计C语言程序*题目：基于步进机的小车成员：汤安琪、庞明辕、杜烁。日期：2014-3-1*/#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit a = P10; /反向sbit b = P11; /减速sbit c = P12; /加速sbit d = P13; /开关sbit f = P14; /设置sbit g = P15; /加sbit h = P16; /减sbit lcden = P37; /1602使能sbit lcdrs = P36; /1602写命令/数据选择端sbit trans = P33; /射频串行输入端bit n,p;uint step,time,flag,flag1,num,snum,setnum,stepnum,count,temp,sum,t,e,j,k,m;uchar v0,v1,v2,count1,num1,temp1;uchar code table1 = 0x11,0x33,0x22,0x66,0x44,0xcc,0x88,0x99;/左uchar code table2 = 0x11,0x99,0x88,0xcc,0x44,0x66,0x22,0x33;/右uchar code table3 = 0x11,0x93,0x82,0xc6,0x44,0x6c,0x28,0x39;/后uchar code table4 = 0x11,0x39,0x28,0x6c,0x44,0xc6,0x82,0x93;/前uchar code table5 = SPEED: 000 r/h;uchar code table6 = SET:000 STEP:000;/*-延时程序 -*/void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=10;y0;y-);void delay1(uint z) /10usuchar a,b,x; for(x=0;x0;b-) for(a=2;a0;a-);/*-LCD1602写命令程序 -*/void write_com(uchar com)lcdrs = 0;P0 = com;delay(5);lcden = 1;delay(5);lcden = 0;/*-LCD1602写数据程序 -*/void write_dat(uchar dat)lcdrs = 1;P0 = dat;delay(5);lcden = 1;delay(5);lcden = 0;/*-基于LCD1602的显示程序-*/void display(uchar add,uchar dat)uint bai,shi,ge;bai = dat/100;shi = (dat-(dat/100)*100)/10;ge = dat%10;write_com(0x80+add);write_dat(0x30+bai);write_dat(0x30+shi);write_dat(0x30+ge);/*-小车速度计算程序-*/void speed_dis()double n;if(b = 0)delay(5);if(b=0)while(!b);time = time+10;if(time=300)time=300; if(c = 0)delay(5);if(c=0)while(!c);time = time-10;if(time=70)time=70; n = 15*time/1024; count = 60*n;/*-步数执行程序：进入设置模式设置步数，确认后执行。-*/void steprun()uint m;m=512*stepnum;while(m-)uchar i;for(i=0;i8;i+)P2 = table4i;delay1(time);speed_dis();display(7,count);if(f=0)break;/*-转速设置程序：进入设置模式设置转速确认后执行。-*/void setrun()while (1)uchar i;time=(setnum*1024/900);for(i=0;i35&t35&t5&t15&t5&t15&t5&t15&t25) /数据1v2=1;while(trans=0);t=0;count1=v0+v1+v2;switch(count1)case 0:e=0;j=1;k=1;m=1;break; /000case 1:e=1;j=0;k=1;m=1;break; /001case 2:e=1;j=1;k=0;m=1;break; /010case 3:e=1;j=1;k=1;m=0;break; /011case 4:e=1;j=1;k=1;m=1;p=0;break; /100 n=0;EX1=1;/*-控制小车运行程序（前后左右），运行时显示小车的实时速度。-*/void run()if(flag=0&flag1=0)if(j=0)uchar i,q;p=1;while(1)if(n=1)break;for(q=0;q128;q+)for(i=0;i8;i+)P2 = table4i;delay1(time); speed_dis();display(7,count);if(m=0)uchar i,q;p=1;while(1)if(n=1)break;for(q=0;q128;q+)for(i=0;i8;i+)P2 = table1i;delay1(time); speed_dis();display(7,count);if(k=0)uchar i,q;p=1;while(1)if(n=1)break;for(q=0;q128;q+)for(i=0;i8;i+)P2 = table3i;delay1(time); speed_dis();display(7,count);if(e=0)uchar i,q;p=1;while(1)if(n=1)break;for(q=0;q128;q+)for(i=0;i8;i+)P2 = table2i;delay1(time); speed_dis();display(7,count); receive();/*-正转程序-*/void forward()uint i,q;for(q=0;q512;q+)if(d=1|a=0)break;for(i=0;i8;i+)P2 = table4i;delay1(time); speed_dis();display(7,count); /*-反转程序-*/void reverse()uint i,q;for(q=0;q512;q+)if(d=1|a=1)break;for(i=0;i8;i+)P2 = table3i;delay1(time); speed_dis();display(7,count); /*-小车停止状态下的测试程序功能：b增加步进机脉冲周期 c减少步进机脉冲周期， d为测试开关， a为反转开关，运行状态实时显示步进机速度。-*/void testcar()if(flag1=0)if(d = 0)flag = 1; /测试状态下，保证方向按键无效if(a=0)reverse();else forward();else display(7,0);flag = 0; /*-键盘扫描程序。功能：f为设置键，g为加键，h为减键，按下g键次数：1：速度设置2：步数设置3：确认按下g键对应数+1按下h键对应数-1-*/void keyscan()if(f=0) delay(5);if(f=0)while(!f);snum+;flag1 = 1;if(snum=1)write_com(0xc6);write_com(0x0f);if(snum=2)write_com(0xc0+15);if(snum=3)write_com(0x0c);snum=0;flag1 = 0;time = setnum+40;display(7,time);write_com(0x0c);if(stepnum!=0)steprun();if(setnum!=0)setrun(); if(snum!=0)if(g=0)delay(5);if(g=0)while(!g);if(snum=1)setnum = setnum+10;if(setnum=99)setnum=0;display(0x40+4,setnum+40);write_com(0xc0+6);if(snum=2)stepnum+;if(stepnum=99)stepnum=0;display(0x40+13,stepnum);write_com(0xc0+15);if(h=0)delay(5);if(h=0)while(!h);if(snum=1)setnum = setnum-10;if(setnum0)setnum=99;display(0x40+4,setnum+40);write_com(0xc0+6);if(snum=2)stepnum-;if(stepnum0)stepnum=99;display(0x40+13,stepn