实验十-步进电机与直流电机控制实验

1、精选优质文档-倾情为你奉上电子科技大学中山学院学生实验报告院别：电子信息学院 课程名称：微处理器实验 班级： 12电信A 姓名： 学号： 实验名称：十、 步进电机与直流电机控制实验 实验时间：2014年12月1日成绩： 教师签名： 批改时间：1、 实验原理与目的1、掌握步进电机工作原理、单片机接口电路及程序控制方法。2、掌握直流电机工作原理、单片机接口电路及程序控制方法。步进电机和直流电机是机电一体化系统中常用的两种电动执行设备。步进电机可在电脉冲信号的控制下，实现快速启停以及精确的角位移控制。直流电机可通过H桥电路切换转向，并可利用PWM技术进行调速。ZSC-1实验箱为MCU1配置了一个四相

2、步进电机（其最小步距角为5.625°/64）和一个减速直流电机。图3.10.1为步进电机实验电路。P2.4P2.7某根口线输出低电平时，相应的功率三极管导通，其所连接的一相线圈通电，口线输出高电平时线圈断电。程序以一定的时间间隔依次输出单4拍、双4拍或4-8拍方式对应的相序字，便可控制步进电机转动，颠倒相序字顺序，或改变时间间隔，步进电机的转向和转速也随之改变。图中按键KX0KX3可用于步进电机转向、转速的控制输入。图3.10.1 步进电机实验电路图3.10.2为直流电机实验电路，其核心为功率三极管T104T107组成的H型全桥驱动电路。在单片机控制信号作用下，4个功率管呈现多种不同

3、的通断组合，使电机处于相应工作状态。图中按键KX0KX3可用于直流电机转向、转速的控制输入。图3.10.2 直流电机实验电路表10-1为不同控制信号组合对应的直流电机状态。进行调速控制时，单片机先将FWD、REV置为10或01组合，再通过ENM输出PWM信号，利用PWM信号的不同占空比来调节电机绕组的平均电压，从而实现电机转速的控制。表3.10.1 直流电机控制功能表ENMFWDREV电机状态ENMFWDREV电机状态000制动100制动001惰行101反转010惰行110正转011惰行111制动二、实验设备1、PC机一台（已安装Keil uVision、STC_ISP等软件）；2、ZSC-1

4、单片机实验箱一台。三、实验内容与分析1、设计程序，控制四相步进电机以4-8拍方式（步距角为5.625°/64）正转90°，停2s，然后反转90°，再停2s，如此循环。 在Keil中编写源程序。C语言参考程序如下（请将下划线部分补充完整）：/*头文件声明*#include <reg51.h> /*数据类型定义*typedef unsigned char uint8;typedef unsigned int uint16;/*常量数组声明*uint8 code FWD_TABLE8= 0xEF,0xCF,0xDF,0x9F,0xBF,0x3F,0x7F ,

5、0x6F ; /4-8拍正转相序字uint8 code REV_TABLE8= 0x6F,0x7F,0x3F,0xBF,0x9F,0xDF,0xCF,0xEF ; /4-8拍反转相序字 /*函数原型声明*void Delay(uint16 ms);/*主函数*void main() uint8 i,j; while(1) for(j=0;j< 128 ;j+) /正转90°（1024步） for(i=0;i<8;i+) P2=FWD_TABLEi; /查表并输出正转相序字 Delay(5); /软件延时（控制步进电机转速） Delay(2000); for(j=0;j&l

6、t; 128 ;j+) /反转90°（1024步） for(i=0;i<8;i+) P2=REV_TABLEi ; /查表并输出反转相序字 Delay(5); /软件延时（控制步进电机转速） Delay(2000); /*软件延时函数*void Delay(uint16 ms) uint16 i; do for(i=700;i;i-); while(-ms); /*程序结束* 在Keil中创建工程，加入源程序文件，设置选项，进行编译、连接、转换处理，生成HEX格式的单片机程序文件。 用串行电缆连接实验箱和PC机各自的串行通信口，并运行PC机上的STC_ISP程序，进行单片机程序

7、下载（注意MCU1要先断电再上电）。 验证程序运行效果。也可对程序做适当修改，试验多种不同的控制方案和运行效果。2、设计程序，通过按键KX0、KX1调节步进电机的转速，通过按键KX2、KX3切换其转向。C语言参考程序如下（请将下划线部分补充完整）：/*头文件声明*#include <reg51.h>/*数据类型定义*typedef unsigned char uint8;typedef unsigned int uint16;/*口线声明*sbit P32 = P32;sbit P34 = P34;sbit P35 = P35;sbit P37 = P37;/*常量数组声明*uin

8、t8 code PHASE_TABLE8= 0xEF,0xCF,0xDF,0x9F,0xBF,0x3F,0x7F,0x6F ; /4-8拍相序字/*函数原型声明*uint8 ScanKey();void Delay(uint16 ms);/*主函数*void main() int i=0,j,k,SpeedTime=25; uint8 Key,Direction=0; while(1) P2= PHASE_TABLEi ; /查表输出当前相序字 if(Direction=0) /准备下一个相序字 if(+i>= 8 ) i=0; else if(-i<0) i=7; for(j=0

9、;j<SpeedTime;j+) /由SpeedTime控制总延时 for(k=700;k;k-); /以1ms为延时单位 Key=ScanKey(); if(Key=0xFF) continue ; /无键按下，则继续延时循环 while(ScanKey()!=0xFF); /有键按下，等待按键释放后再处理 if(Key=0) if(SpeedTime>5) SpeedTime-=5; /KX0按下，则加速 else if(Key=1) if(SpeedTime<50) SpeedTime+=5; /KX1按下，则减速 else if(Key=2) Direction= 0

10、 ; /KX2按下，则正转 else if(Key=3) Direction= 1 ; /KX3按下，则反转 break; /从延时循环中跳出 /*独立键盘扫描函数*uint8 ScanKey() if(P32=1&&P34=1&&P35=1&P37=1) return 0xFF; /无键按下时，返回0xFF Delay(10); /延时消抖 if(P32=0) return 0; /KX0KX3按下，分别返回0,1,2,3 if(P34=0) return 1; if(P35=0) return 2; if(P37=0) return 3; retur

11、n 0xFF; /无键按下时，返回0xFF/*软件延时函数*void Delay(uint16 ms) uint16 i; do for(i=700;i;i-); /以1ms为延时单位 while(-ms); /*程序结束*3、设计程序，控制直流电机全速正转2s，反转2s，然后再慢速正转2s，反转2s，如此循环。C语言参考程序如下（请将下划线部分补充完整）：/*头文件声明*#include <reg51.h> /*数据类型定义*typedef unsigned char uint8;typedef unsigned int uint16;/*特殊功能寄存器声明*sfr P1M1=0

12、x91;sfr P1M0=0x92;/*口线声明*sbit ENM = P14 ;sbit REV = P16;sbit FWD = P17;/*全局变量声明*uint16 PwmHighTiming,PwmLowTiming;uint8 PwmHighTH0Buff,PwmHighTL0Buff,PwmLowTH0Buff,PwmLowTL0Buff;bit PwmPhase=1;/*函数原型声明*void PWMInit();void PWMOut(uint8 Duty);void Delay(uint16 ms);/*中断服务函数*void T0ISR() interrupt 1 if(

13、PwmPhase=1) /切换输出电平及定时时间 PwmPhase=0; ENM=0; TH0=PwmLowTH0Buff; TL0=PwmLowTL0Buff; else PwmPhase=1; ENM=1; TH0=PwmHighTH0Buff; TL0=PwmHighTL0Buff; /*主函数*void main() P1M1=0x00; P1M0=0x10; /设置P14(ENM)为强推挽输出 PWMInit( ); /PWM（定时/计数器）初始化 while(1) PWMOut(100); /全速 FWD=1; /正转2s REV=0; Delay(2000); REV=1; /反

14、转2s FWD=0; Delay(2000); PWMOut(50) ; /慢速 FWD=1; /正转2s REV=0; Delay(2000); REV=1; /反转2s FWD=0; Delay(2000); /*PWM初始化函数*void PWMInit() TMOD=0x01; TR0=1; ET0=1; EA=1 ; /*PWM占空比更新函数*void PWMOut(uint8 Duty) /Duty=0.100 if(Duty=0) TR0=0; ENM=0; /占空比为0时,停止定时,固定输出低电平 else if(Duty=100) TR0=0; ENM=1; /占空比为100时,停止定时,固定输出高电平 else PwmHighTiming=10*Duty; /根据占空比计算高、低电平定时时间 PwmLowTiming=1000-PwmHighTiming; PwmHighTH0Buff=(65536-PwmHighTiming)>>8; PwmHighTL0Buff=(65536-PwmHighTiming)&0xff; PwmLowTH0Buff=(65536-PwmLowTiming)>>8; PwmLowTL0Buff=(65536-PwmLowTiming)&a