步进电机正反转启停控制的设计

成就电机控制课程设计报告步进电机正反转启停控制的设计这个系的名字是机械与电气工程学院。专业电气工程及其自动化班级级别组长的名字学校编号同一组的学生设计现场工程建筑c一周的计划时间指讲师金陵科技学院教务办公系统目录一、设计任务和要求二、设计理念2.1一般系统框图-022.2设计原则-03三。系统硬件设置3.1时钟信号控制电路原理介绍-033.1.1芯片89C51-03简介3.1.2芯片引脚描述-033.1.3时钟信号控制电路-053.2系统复位电路原理介绍-063.2.1系统复位电路-063.3驱动电路原理介绍-063.3.1步进电机原理介绍-063.3.2驱动电路-083.4正向和反向控制电路原理介绍-083.4.1前进和后退控制电路-08四、系统软件设置4.1主程序流程图-094.2源程序-09V.调试过程和结果-18六.总结和经验-18七.参考文献-19八.附录-20附录一总电路图20一、设计任务和要求电机控制课程设计是检验学生电机控制系统的综合设计，最终利用所学的电机控制专业知识完成实际的系统连接。它能使学生全面应用电气及自动化专业知识，培养学生的创新能力和团队合作能力，提高学生的实践能力。最后，形成符合规范的设计规范，并参与综合实践答辩，为以后的毕业设计做准备。本次设计考试的能力主要包括：1)专业知识的应用能力包括电路分析、电子技术、单片机、检测技术、电气控制、电机与驱动、微特电机及其驱动、计算机高级语言、计算机辅助设计、计算机办公软件等课程。以及扩展课程，如变频器、配置技术、现场总线技术、伺服电机等。2)项目设计和操作能力、团队合作能力、技术文档写作能力、PPT报告和口头表达能力。3)电气和自动化系统的设计和实际应用能力。所需的工作量包括：1)制作实际成品并在现场演示效果。2)学生将根据主题进行PPT演讲和回答。3)学生提交学科要求的各种设计技术文件。二、设计理念2.1设计总体框图89C51单片微型计算机电源和晶体振荡器模块重置模块键盘控制模块驱动模块步进电机图2-1系统总体框图2.2设计原则该系统主要由电源(5V)和时钟信号模块、复位模块、电机驱动模块(ULN2003A)、键盘控制模块、步进电机等五个模块组成。电源模块的功能是为其他模块提供DC 5V电源。时钟信号模块的功能是为89C51单片机提供工作周期，使89C51能够正常工作。该电路也称为最小模式电路。对于没有内置晶振的单片机，连接电源和晶振是单片机的最小系统。89C51芯片内置一个反相放大器，用于构成振荡器。反相放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2。通过桥接应时晶体和两端的两个电容器(这里的电容值是30PF，应时晶体是12MHZ)，可以形成稳定的自激振荡器。复位电路的功能是使微控制器能够初始化操作。通过向复位引脚(引脚9)添加超过2个机器周期的高电平信号，可以复位微控制器。复位电路的功能是只复位89C51单片机。除了进入系统的正常初始化之外，当系统由于程序操作错误或操作错误而处于死锁状态时，为了摆脱死锁状态，还需要按复位键进行复位。驱动模块的功能是通过驱动器ULN2003A驱动步进电机。该脉冲通过单片机的P1.0-P1.3输出到ULN2003A的1B-4B端口。信号放大后，脉冲分别从端口1C-4C输出到电机的相A、相B、相C和相D。键盘控制电路的功能是控制输入部分设有前进/后退控制、加速/减速和停止控制按钮。内部程序检测P0.0状态，调用相应的启动和反转程序，实现步进电机的正反转控制。在步进电机控制器中，电机实现正反转、加减速和停止控制。三、系统硬件设计3.1时钟信号控制电路原理介绍3.1.1芯片89C51介绍图3-1 89C 51芯片引脚图3.1.2芯片引脚描述：1.VCC:电源电压。2.GND:地面。3.P0端口：P0端口是一个8位漏极开路双向输入/输出端口，每只脚可以吸收8TTL栅极电流。当P1端口的引脚首次写入1时，它被定义为高阻抗输入。P0可用于外部程序数据存储，可定义为数据/地址的第八位。当FIASH被编程时，P0端口被用作原始代码输入端口。当检查FIASH时，P0输出原始代码。此时，P0的外侧必须拉高。4.P1端口：P1端口是一个带有内部上拉电阻的8位双向输入/输出端口。端口P1缓冲器可以接收和输出4TTL栅极电流。P1端口引脚写入1后，内部上拉，可用作输入。当P1端口从外部拉低至低电平时，它将输出电流，这是由于内部上拉。在闪存编程和验证期间，P1端口被接收为第八个地址。5.P2端口：P2端口是一个带有内部上拉电阻的8位双向输入/输出端口。端口P2缓冲器可以接收和输出4个TTL门电流。当P2端口写入“1”时，其引脚被内部上拉电阻拉高并用作输入。作为输入，P2端口的引脚从外部拉低，这将输出电流。这是由于内部上拉。当P2端口用于访问外部程序存储器或16位地址外部数据存储器时，P2端口输出地址的高8位。当给出地址“1”时，它利用内部上拉优势。当读写外部8位地址数据存储器时，P2端口输出其特殊功能寄存器的内容。在闪存编程和验证期间，P2端口接收高八位地址信号和控制信号。6.P3端口：P3端口的引脚是8个带内部上拉电阻的双向输入/输出端口，可以接收和输出4个TTL栅极电流。当P3端口写有“1”时，它们被内部拉高并用作输入。作为输入，由于外部下拉电压较低，P3端口将因上拉而输出电流(ILL)。P3端口也可以作为AT89C51的一些特殊功能端口，如下表所示：P3.0 RXD(串行输入)P3.1 TXD(串行输出)P3.2 /INT0(外部中断0)P3.3 /INT1(外部中断1)P3.4 T0(定时器0外部输入)P3.5 T1(定时器1输出7.RST:重置输入。当振荡器复位器件时，在两个机器周期内保持RST引脚高电平。8.访问外部存储器时，数据锁存器允许的输出电平用于锁存地址的状态字节。该引脚用于在闪存编程期间输入编程脉冲。正常情况下，ALE终端将保持不变。然而，应该注意的是，无论何时当它被用作外部数据存储器时，ALE脉冲将被跳过。如果要禁用ALE的输出，可以在SFR8EH地址上设置0。此时，ALE仅在执行MOVX且MOVC指令为ALE时工作。9./PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器提取期间，/PSEN在每个机器周期内有效两次。然而，当访问外部数据存储器时，这两个有效/PSEN信号将不会出现。10./EA/VPP:当/EA保持低电平时，在此期间外部程序存储器(0000-FFFFH)，不管是否有内部程序存储器。当注意加密方法1时，/EA会将内部锁定为复位；当/EA端子保持高电平时，这里是内部程序存储器。该引脚还用于在闪存编程期间施加12V编程电源(VPP)。11.XTAL1:反向振荡放大器的输入和内部时钟操作电路的输入。Xtal 2:反向振荡器的输出。3.1.3时钟信号控制电路图3-2时钟信号控制电路电路的工作原理：该电路也称为最小模式电路。对于没有内置晶振的单片机，连接电源和晶振是单片机的最小系统。89C51芯片内置高增益反相放大器，用于构成振荡器。反相放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2。稳定的自激振荡器可以通过在两端桥接一个应时晶体和两个电容器来形成。电容器C1和C2通常约为30pf，可以稳定频率和微调振荡频率。振荡信号从XTAL2端输入片内时钟发生器。3.2系统复位电路原理介绍3.2.1系统复位电路图3-3系统复位电路该电路的工作原理是复位电路是单片机的初始化操作，只要复位管脚(9个管脚)增加2个以上机器周期的高电平信号，单片机就可以复位。除了进入系统的正常初始化之外，当系统由于程序操作错误或操作错误而处于死锁状态时，为了摆脱死锁状态，还需要按复位键再次复位。3.3驱动电路原理介绍3.3.1步进电机原理介绍步进电机是四相步进电机，由单极DC电源供电。只要步进电机的每相绕组按照适当的时间顺序通电，步进电机就可以逐步旋转。下图为四相无功步进电机工作原理示意图：图3-3四相步进电机的步进图开始时，开关SB接通电源，SA、SC和SD断开，B相磁极与转子的0号和3号齿对齐，同时，转子的1号和4号齿与C相和D相绕组磁极产生错齿，2号和5号齿与D相和A相绕组磁极产生错齿。当开关SC接通而开关SB、SA和SD断开时，转子由于C相绕组与1号和4号齿之间的磁力线的作用而旋转，1号和4号齿与C相绕组的磁极对齐。然而，0号和3号齿以及a和b相绕组具有交错齿，2号和5号齿具有交错齿，具有a和d相绕组的磁极。以此类推，如果四相绕组依次供电，转子将沿A、B、C和D方向旋转。