4乘4矩阵键盘输入数码管显示四位数

1、XX航空航天大学综合课程设廿三相步进电机控制器电路的披廿81级 94020101学号迫学生姓名XXXXXXXXX指导教师 常甬东课程披廿任务书一、扱廿说明步进电机是Itil程控制及仪表控制中的主控元件之一，作为执行元件其特 点为能昵快速起启停、精度高且能直接接收数字量，由干这些特自使其在定位场 合得到了广泛的应用。设廿一个三相步进电Hl控制器，使其能够控制步进电机的工作状杏，如步进 电机正、反转，步进电机的工作方式等。用律盘设定步进电HI的工作额率，工作方武，并用数码管显示设定值，可以 通过按罐来更换显示内容。用示波器观测三相的输岀波形，并用数码菅显示电胳 的工作状态。二、技术指标步进电HI的

2、工作颛率为：10kHz三、按it要求1.怖方案论il,提出一个合理的设廿方案并fifiS论设it；2对所设廿的方案部分进行调试；3.在选择器件时，应考虑成本。4设计测量调试电路。四、实验要求1. 根据技术指标制定实騎方案；騎址所设廿的电路。2. 进行实验数据处理和分析。五、推荐参考资料1谢自美.电子线路设计实騎测试.MXX：华中理工大学，2000年2阖石数字电子技术基础.M：高等教育,2006年3童诗白、华成英模81电子技术基础.M：高等教育,2006年4.付家才.电子实验与实84MJ：高等教育,2004年5.沙占更、李学芝著中外数字万用表电路原理庁维修技札M：人民邮电,1993 年As按照要

3、*撰写澡程设廿报告总结资料成绩坪定表评语、建议或需娶说明的问题:指导教弗签字：日期：成绩总结资料一、n述本次毕设的题目是：三相步进电机腔制电路的设廿。本次毕设使用80C51单片机 作为主控芯片,利用ULN2003A集飯电路作为三相步进电机的驱动电路,果用单 极II驱动方贰，使三相步进电机能在（1 ）三相单三拍，（2）三相双三拍.（3） 三相兀拍三种工作方式下正常工作；能实现的功能有:启动/停止控制、方向腔制； 速度腔制；用LED数侶管显示工作方式。谜盘输人工作额率。本次课程设计果 用80C51单片机作为主控范片，程序采用C讯言来编写，驰动电路采用U LN2003A 集成电路，显示采用7SEG-

4、MPX4-CC,即四位共阴数码管，P0接段码,并用8只 1KKS右电Pfllfio P2的4位I0 口接位选码。正转,数码管显示1。反转，数 码菅显示2.不转,数码管显示0採用Proteus软件进行仿真。在Keil uVsuon3编 程坏境下编程和编译生成HEX文件，导入到80C51单片机，实现湘各个模快的 腔制，实现我们所需要的助能。本次课程是对毕业设廿的基础设廿，即实现4x4 8盘输人，数码管显示输人 数字的设廿。二、方案堆证1步谨电机驱动方案选择方案1：使用功率三极管等电子器件搭建成功率驱动电路来驱动电机的运 fio逹种方案的驱动电路的优点是使用电子器件联接，电路比较简单，但容易受 干扰

5、，信号不够隐定，缺点是器件较大而不便电路的集成，使用时很不方便，联 接时容易岀錯误。方案2：使用专门的电机驱动茜片U LN2003A来驱动电机运行。驱动茹片的 优点是便于电路的集成，且驱动电胳简单，驱动信号很稳定，不易受外界坏境的 干扰，因而设廿的三相步进电机腔制系貌性能更好。通过湘两种方案的比较，我选择方案2使用U LN2003A电机驱动芯片来作为 驱动。2数码菅显示方案选择方案仁把所需要显示的数摇通过专用的七段显示译昭器(例如7448 )的转 换输岀给LED显示屏。优点是输岀比较简单，可以简化程序，但增加了芯片的 费用，电路也比较夏杂。方案2：通过程序把所要的数据转化为七段显示的数据，直接

6、通11单片机接 口来显示，其优点是简化了电路，但增加了軟件编写的负担。通过对两种方案进行比较，我选择通过軟件编写来输出显示信号,即单片机 直接和显示器相连。3腔制状态的读蚁方案仁把按建接到单片机的中Bi 口，若有按建按下，单片机接收到中Bfi信号， 再通il狀件编写的中斷程序来执行中斷，优点是接线简单，简化了电路，但軟件 编写较为夏杂，不易掌握。方案2：不使用中Bfi,直接把开关分别接在单片机的接口上，通il查询常口信号 来动作。通11对方案的比较，我选择通11中斷来读蚁常口信号。三、控制系筑的工作原理1三相步进电机控制工作原理(1) 步进电机的工作原理U16 U2图1形进电机三松接线图如图1

7、所示，U1、V1、W1接电源，分别有三个开关控制,U2、V2、W2分 别接地。血果给处于錯齿状态的相通电，则转子在电騷力的作用下，将向碾导率最大(即最小置)位置转动，即向趋于对齿的状态转动。(2) 步进电机的工作方式三相步进电机可以在三相单拍，三相毁拍和三fflAffi三种工作过方式下工作。在 三相单三拍工作方式运行时，通电噸序为:A-B-C-A;三相双三拍工作方式运行时, 通电顺序为：AB-BC-CA-AB;三相久拍工作方式运行时,通电顺序为： A-AB-B-BC-C-CA-A,因此要输岀相应的腔斟字进行控制。(3) 步进电机的转向控制如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转。若步进电机的

8、厨磁方式为 三相兀拍，即A-AB-B-BC-C-CAo如果按反序通电換相，即则电机就反转。其他 方式悄况类做。(4) 步谨电机的启停控制步进电机由干其电气特性，运转时会有步进感，即振动感。为了使电机转动平 滑，誠小振动，可在步进电机控制脉冲的上升沿利下降沿呆用细分的梆形波， 可以城小步进电机的步进角，提高电机运行的平稳性。在步进电Hl停转时，为了 肪止因惯性而使电机轴产生顾滑，则需采用合适的锁定渋形，产生锁定磁力拒， 做定步进电机的转轴，使步进电机的转辆不能自由转动。(5) 步进电机的速度控制脉冲的频率越高，电动机运转的速度越快，否则，速度就強慢。因而通il延 时程序控制输出脉冲的頓率,就可以

9、实现对步进电机速度的控制。2腔制系貌的设廿思路此次我所设廿的是一个三相步进电机腔制系统，主要由单片机80C51, 3相 步进电机，7目数儕管，及一些其他相关元件设it而成。可以通11开关来控制系 貌的启/停工作，当系筑运转时，用开关来控制方向，并使相应的荷示灯亮起， 同样由开关来选择工作模式。运转时，用7段数网管来显示工作状态。最后根据 思路所设廿出来的硕件图设廿相适应的軟件。3腔制系貌的整体框图图2为系筑总体设廿整体框图，单片机80C51, ULN2003A驱动芯片，三相步进 电机,7 SLED数码管等一些电路模挟组成。图2系统的整体HI图4控制系缆的硕件设廿设it 一个单片机三相步进电机腔

10、制系统要求系统具有ftOTtt能：(1 )用4x4健盘聯人步进电UI的工作额率及工作状态，如单三抽、双三抽、三ffl Affio(2) 正转时数码管显示1,反转时数码管显示2,不转时数码管显示0;(3) 用数码菅显示工作状态。四、电路设廿1单片机最小系统单片机最小系统由晶振、瓷片电容、电解电容、电皿、开关及电源组成。单片机最小系统复位电路的檢性电容的大小直接影响单片机的复位时间，一般果用1030uF, 51单片机最小系貌容值遞大需要的夏位时间越短；单片机最小系貌晶 振可以果用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的悄迓下可以果用更高颐率的晶 振；51单片机最小系统晶振的振蒲颛率直接影响单

11、片机的处理速度，頫率越大 处理速度越快，单片机最小系统起振电容一般采用1533pF,并目电容离晶振越 近越好，晶振离单片机tifit好。U12R1P1Q P11P12P13P14P15P16P17C31 ”qiJ11?our r?41C *XTAL1POO/ADOPOJ ZAD1w T* A 1 rPO.2/AD2 cc o / ft roX 1 AL2P0.4/AD4PO.5/AD5PO.6/AD6RSTPU.7/AD7P2.0ZA8P2.1 ZAQP2.2/A10PSENP2.3/A11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15PI .0P3.0/RXDP1

12、 .1P3.1/TXDP1 .2P3.2/INT0P1 .3P3.3/1NT1P1 .4P3.4/T0PI .5p.srriP1 .6P3.6/WRP1 7P3.7)RD23_3QJS. 列二AT89C513337363534333PniQ111214袖伍IE图3单片机最小系竦2.4x4矩阵建盘电路首先，对P1 Kfi P1=0x11,然后令第一 ffBPP17等于零，如果第一行有按维按下，则P0至P3的值会发生变化：如果第一个按建按下，IMP10等于0；如果第二f按理按下，5MP11等于0；如果第三个P12等于0；如果第El个按谜按下，则P13等于0。按此规律，直至四行扫描完毕。图4 SRf

13、fl盘3.885管显示电路四位7段数码管，位选端接P2 口，段选端通UflHfl连接到接P0 口，扫描图5数码管显示电路函Utli,使数侶管不Bi显示输入数扬。五、軟件按it1主程序流程图主函Uifliia盘甘描，将按览値给显示函数，显示函数湘按afflati处理。图6壬因数逍样图总结资料2显示函数浦程图图7显示模块的桿序龍图穴、性能的胃试1、输入、显示一位数字RP2 .E，A0reXT皿ZTM2fxrrAlQI: V.?vP3.1/XTm(xo、 FOAO：ZEDVe uzqK2从9 romjf fOteAM ruTi*wrsaxa，乙igzrzcZ2TM1N&g7X3P3IWXIxai/r

14、yiP32AlTniPSAfVTYP34v*Hm?vTX PT&3T4WWI图8显爪一垃数字2s输人.显示wea字W2 /VS5C2MSU1空羈r违n7XTMJrcufAo rc.Ai r2/A2bAL2re 二io”mTKlAfAK FCS治rVllFAF fQfVi2M7 Y4MF2JlHinrrn 1r2.*AXisMGr2J6XO rsxzxi. V3.1AKUpinPlfYfYIP11P3VT：Iriz inpj-oirnj rsaim r3.rP03M&* RHMXO. Z补恥 oa丿砂p9tnrKP2X2 rsa*i rz*WTT3VTOmy*XanTP3.7/KTCi rO3T

15、AC& mnTTTO paairrt pa.*noP3XTT1P3ATOraz.rcr-?=_ -?.厂图11显示皿位数字七、结论建盘输人0到9的任恿数字，数侶管显示；再次输人任恿数字，前一位数字向前 務15,作为十位数字，后输人数字，作为f位数字；按此规律，可以输人任意一 位、两位、三位或E1EU字。八、性价比本设计用简单的常用的器件以及易编写的狀件程序实现了要求功能。51单 片机价恪便宜甚至实騎室即可提哄；共阴数码管相较液晶显示，不尽价恪便宜, 而目简单、易实现，4x4建盘既是简单的按建开关；电容、电阳等价怡几平不 廿，所有这些器件实豔室都能提fft,成本只有几十元。性价比偏高。九、猱按体

16、会经过一个月的豁力和付出,完成了本次课程设计,通过本次课程设廿提高了我的 设廿方案和分折间题的能力，加深了对理论知识的理解，做到了理论SI识与实跣 的联系。学会I Proteus fi个仿真軟件的运用，枳累进行课程设计的经验。其次，通il本次课程设廿,大大提高了自己的动手能力和设it能力，#H深对 Proteus 件助能的理解,学会用这个软件设廿三相步进电机控制系筑，将理论 知识与实践相朕系，为以后在学习和工作的发展打下一个良好的基础o滋后， 通11该课程设廿，初步理解了利用廿算机腔制技术亍三相步进电机腔制系貌的 Kit最后，找明白：知识不是孤立的，相互之间有联系的，我们要学会理解知识 点以及

17、学科之同的散合渗透。本次课程设廿涉及到了计算机枝术，自动控制技术, 攒机技术，数字电子技术等众多知识，因而我们需要把把各个学科之间的知识融 合起来，形成一个整体。认识到Proteus ji f IX件的強大功能，为以后的学习和 工作扌T下基础。我相信未来是扬于我们的，蹶着科学技术的发展，控制技术的应用将将越来 越广泛，发挥越来越重要的作用。参考文献間石主编数字电子技术.M：高等教育，2006年2 陈振官等编菁新穎高效声光报警器M： fflgfilt, 2005年3 壬东峰等主编单片机C培言应用100.M：电子工业,2009年4 胡耀辉等主编单片机系统开发实例经典.M：冷金工业，2006年5 李

18、测主编单片机原理及应用.MXX： XX大学,2005年6 谭皓强主编C培言程序设S华大学,2005年附录I总电路图RP2畑p/c焙1ZmizC2U2:A二rrr二rr二rC1JZZLJZZLc0fC3AECCEFG CFzr早細3Z Di31 DZ券0335恥3i 05/3355.FUME POIIAHI PDMDZ PD3M PD榭D PORW 旳郎衍 PWSD?UEA1-CZL4yfJ.PBIT 紅EK卩”PISPIS PI?racsi附录II元器件清单P23G pz.ii*e PZZ/iC P2311 PZ为1Z pzs/ia P2U PZTWtSP3ARX&F3aann ptMJTTP3MT0 ?3ST1 P3ATO F3.1/TTJ=L图12总电路图序号编号名称塑号数量1U-单片机AT89C5112C1电容瓷片电容13C2电容瓷片电容14C3电容电解电容15K开关按键开关176U2AEI输入与D74LS2117RP2Respack-818P数码管7SEG19VCC电瀾5V1 O210GROUND地接地111附录III據程序#include #de