89C51单片机的步进电动机控制系统设计

1、【Word版本下载可任意编辑】 C51单片机的步进电动机控制系统设计 本文为大家带来两个89C51单片机的步进电动机控制系统设计。 89C51单片机的步进电动机控制系统设计一 系统整图如图1所示，本系统采用外部中断方式，p0口作为信号的输入部分，p1口为发光二极管显示部分，p2口作为电机的驱动部分。 图1 系统整图 电源部分 利用LM7812和LM7805芯片得到12V和5V的电压，它们的应用要注意以下几点： （1）输入输出压差不能太大，太大则转换效率急速降低，而且容易击穿损坏； （2）输出电流不能太大，1.5A 是其极限值。大电流的输出，散热片的尺寸要足够大，否则会导致高温保护或热击穿； （

2、3）输入输出压差也不能太小，大小效率很差。 其中12V电压给步进电机供电，5V电压则给单片机供电。分别如图2、图3所示。 （1）产生12V的电压给步进电机供电 图2 12V电路部分 （2）产生5V的电压给单片机供电 图3 5V电路部分 按键部分 本次设计选用的是单片机的P0口来控制信号的输入，所以把按键开关和P0口连接起来，当按下开关S1时，相当于给P0.0口一个低电平；当按下开关S2时，相当于给P0.1口一个低电平；当按下开关S3时，相当于给P0.2口一个低电平；当按下开关S4时，相当于给P0.3口一个低电平；当按下开关S5时，相当于给P0.4口一个低电平。然后通过单片机实行相应的操作。如图

3、4。 图4 按键部分电路 驱动部分 此电路是步进电机的驱动部分，我选用的是ULN20*芯片来驱动的，ULN20*系列是一款高耐压，大电流达林顿管驱动器，包含7个NPN达林顿管。如图5。 图5 驱动部分电路 状态指示部分 状态指示用P1口控制发光二极管的显示，如果相应端口是低电平，相应的发光二极管就会亮，用它来表示步进电机所处的状态。 时钟部分 时钟电路是计算机的心脏，它控制着计算机的工作节奏，可以通过提高时钟频率来提高CPU的速度，本次设计采用的晶振为12MHz。如图6。 图6 时钟部分电路 系统软件设计 系统主程序 系统分为电机正转、电机反转、电机加速与电机减速的几部分组成，其主程序框图如图

4、7所示。 图7 主程序框图 查键部分 查键程序用于判断P0.0口与P0.1口的值，当p0.0口为0时，电机正转，当p0.0口为1时，继续判断p0.1口的值，p0.1口为0时，电机反转。如图8所示。 图8 查键部分流程图 前进部分 系统初始化之后，前进子程序R0用于给P2口送不同的值，根据电机转动的相序，使电机正向转动，P2口的值分别为01H，03H，02H，06H，04H，0CH，08H，09H。流程图如图9所示。 图9 前进部分流程图 后退部分 电机反转原理与正转相似，此时P2口的值分别为09H，08H，0CH，04H，06H，02H，03H，01H。流程图如图10所示。 图10 后退部分流

5、程图 加速部分 当电机正转或反转的时候，按下加速键，调用加速子程序，使电机每转动一步的延时时间变短，从而实现电机的加速。流程图如图11所示。 图11 加速部分流程图 减速部分 电机正转或反转的时候，按下减速键，通过改变电机每转动一步的延时时间，使时间变长，从而实现电机减速。流程图如图12所示。 图12 89C51单片机的步进电动机控制系统设计二 控制系统设计 步进电机控制系统主要由单片机、PC上位机、驱动电路、步进电动机、4*4键盘和LED显示等模块组成，下列图为步进电机控制系统是总体构造图。单片机产生脉冲信号并将脉冲信号传送给步进电动机，完成对步进电动机的步数和圈数的准确计数，从而实现对步进

6、电动机的转速控制。PC上位机模块是系统的，通过串口向单片机发送控制命令，实现PC机对步进电动机的实时控制，并实时显示步进电动机的运行状态。4*4键盘模块实现指令输入，LED显示模块可显示步进电动机的转速和转向等运行状态。为保护单片机控制系统硬件电路，在单片机和步进电机之间增加过驱动电路。 系统总体构造图 由于步进电动机的驱动电流比较大，步进电动机较大驱动电流的通断会造成电磁干扰，进而会影响单片机的正常工作。因而单片机与步进电动机之间的驱动电路就显得尤为重要。本系统采用74LS04非门与有光电隔离的4N29达林顿管组成驱动电路，这样不仅防止了在驱动电路发生故障，造成高电压、大电流进入单片机而烧毁

7、器件。同时割断了驱动电路与单片机控制电路之间的电气连接。另外步进电动机的启停和正反转分别由S1，S2控制。硬件接线图如下列图所示。 步进电机与单片机硬件接线图 软件实现 单片机程序判断步进电机是否启动;若启动则进一步判断其旋转方向;然后按照既定的旋转方向传送控制脉冲序列，再加上脉宽延时即可。每走一步步数减1，并判断步数是否为零，从而决定是否送下一个脉冲序列。其控制状态如下表所示。 三相单三拍控制模式 由上表可以看出，输出的不同状态字，表示不同的励磁方式。P1=0 x06H，表示A相通电，其它两相断电：P1=0 x05H，表示B相通电，其它两相断电;P1=0 x03H，表示C相通电，其它两相断电。若以次给P1口送0X06H，0X05H，0X03H，则步进电机通电顺序为ABCA相。反之若以次给P1口送0X03