单片机实习报告

.z本科生毕业论文〔设计〕题目:基于89c51的步进电机控制电路与汇编程序姓名:学院:专业:农业电气化与自动化班级:**:导教师:职称:2010年5月1目录摘要…………………………3关键词…………………………3Abstract…………………3Keywords……………………4绪论………………………41步进电机………………………41.1步进电机的构造与分类…………………41.2步进电机性能指标………………………41.3步进电机的工作原理……………………41.4步进电机的根本控制………………………41.4.1.4.1.4.3步进电机速度的控制2步进电机的驱动……………………52.1步进电机的驱动方式………………53单片机AT89C51对步进电机的控制………53.1实现原理…………………53.2硬件电路设计…………53.3AT89c51简介………………………3.4步进电机的单片机控制系统硬件原理图…………………53.4软件设计…………………53.5改良…………………74结论…………………7致谢………………………8参考文献……………………9图1步进电机构造图……………………10图2ULN2003A内部逻辑及等效电路图…………………10图3实现原理系统图…………………10图4系统硬件原理图……………………11基于89c51的步进电机控制电路与汇编程序电气专业学生指导教师摘要设计要求：

1.初步了解步进电机的分类、工作原理，重点掌握反响式步进电机的工作特点，矩频特性以及常见的驱动电路。

2.以89c51为主控制器实现对步进电机的简单控制：电机的正转、反转、制动三种状态的任意切换；电机的加减速控制。

设计进度要求：

第一周：搜集资料，研究步进电机的种类，工作原理以及运用场合；温习单片机有关知识：常用程序语句、定时器的使用；研究步进电机的简单控制，写出正反转程序、调速程序。第二周：完成电路板的焊接，提高电路板的布局技巧；调试程序，烧入89c51芯片。步进电动机是数字控制系统的一种执行元件。它是用电脉冲信号进展控制，将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的电动机，因此又被称为脉冲电动机。

给一个电脉冲信号，电动机就转过一个角度或前进一步，其角位移量θ〔或位移S〕与脉冲数k成正比。它的转速n〔或线速度v〕与脉冲频率f成正比。这些关系在负载能力*围内不因电压与负载大小以及环境条件的波动而变化。步进电动机可以在宽广的频率*围内通过改变脉冲频率来实现调速，如快速、起-停、正反转控制及制动等，这是步进电动机的突出优点。关键词：步进电机；单片机；驱动电路；Basedon89c51steppingmotorcontrolcircuitandtheassemblerStudentmajoringinAgriculturalelectrizationandautomationWulingDeng*iaolinTutorHufeiAbstract：Designrequirements:Apreliminaryunderstandingofsteppingmotor,workingprinciple,keygraspstaticworkingcharacteristicsofsteppingmotortorque-speedcharacteristic,andthemondrivingcircuit.Togiveprioritytowith89c51step-motorcontrollerissimplecontrol:motorareturning,inversion,brakethreestateofarbitraryswitching,Theacceleratinganddeceleratingmotors.Designschedule:Thefirstweek:Datacollection,researchsteppermotortype,workingprincipleandapplicationoccasions,Revision:monknowledgeaboutmicrocontrollertimer,theuseofprogramstatements,Studiesofthesteppingmotorcontrol,simpleandpositive&negativeprocedures,controlprogram.Thesecondweek:pletethecircuitboards,improvethelayoutofweldingtechnique,Debugging,89c51spread.Steppingmotorisadigitalcontrolsystemponents.Itisthepulsesignalcontrol,electricalsignalsconvertscorrespondingtotheangulardisplacementofthemotororline,soitiscalledpulsemotors.Giveanelectricalsignal,motoristurnedanAngleorfurther,theangulardisplacementvolumetheta(S)orisproportionaltothenumberofkandpulse.Itsspeedn(orlinearv)andpulsefrequencyisproportionaltothef.Theserelationshipsinloadcapacityrangeforvoltageandloadandenvironmentalconditionsofwaveandchange.Steppermotorcanbeinwidefrequencyrangebychangingthepulsefrequencytoachieverapidspeed,suchas,-stop,positive&negativecontrolandbrakeetc,itistheoutstandingadvantagesofsteppingmotor.Keywords:Steppingmotor；SCM；Drivingcircuit；绪论

步进电机控制系统设计是以机械技术和电子技术为主题，多门技术学科相互渗透、相互结合的综合性设计，在实践中有很广阔的用途。众所周知电子技术在近年来飞速开展在信息时代中扮演着重要的角色，推动着整个信息社会的进步。而电子与其他产业与技术的结合也成为时代的必然趋势。

电机控制系统是现代智能化工业中关键的一局部，我在这里主要讨论了基于单片机的步进电机控制系统的设计，这种系统结合了机械、电机、电子及计算机等诸多专业技术。被广泛用于多种应用，在打印机、绘图器、复印机和扫描仪等办公设备中很流行。它还可用在汽车中，用于电子节气门控制、仪表盘显示和气候控制系统。此外，在机器人、电子元器件处理设备、测试装置、配送装置等制造设备中，也都有用武之地。

步进电机将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件，有快速起动和停顿的特点。其驱动速度和指令脉冲能严格同步，具有较高的重复定位精度，并能实现正反转和平滑速度调节。它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响，因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。

通过按键操作使按键信息通过传输线传送给单片机，数据经过处理，单片机通过相应的程序，向控制回路发送控制信号，进而控制步进电机的动作和LED器件的显示，实现对硬件设备的控制。1步进电机1．1步进电机的构造与分类步进电机构造如图1所示包含两组带有中间抽头的线圈，A-1-C为一组，B-2-D为另一组。现在比拟常用的步进电机包括反响式步进电机(VR).永磁式步进电机(PM).混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等。1．2步进电机性能指标2相5线式步进电机步距脚7.5度工作电压5V额定静力矩﹥240g／cm动力矩﹥80g／cm1．3步进电机的工作原理当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角〞),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而到达准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而到达调速的目的。步进电机的这种特性非常适合使用单片机来控制，控制信号由单片机产生，步进电机则根据控制信号来动作。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。1．4步进电机的根本控制1．4．1控制换相顺序步进电机的通电换相顺序严格按照步进电机的工作方式进展。通常我们把通电换相这一过程称为脉冲分配。例如，步进电机的八拍工作方式，其各相通电的顺序为A-AB-B-BC-C-CD-D-DA(正转)或DA-D-CD-C-BC-B-AB-A(反转)，通电控制脉冲必须严格按这一顺序分别控制A,B,C,D相的通电和断电。1．4．2步进电机转向的控制如果按给定的工作方式正序通电换相，步进电机就正转；如果按反序通电换相，步进电机就反转。1．4．3步进电机速度的控制如果给定步进电机一个控制脉冲，它就转一步，再发一个控制脉冲，它就会再转一步。两个脉冲的间隔时间越短，步进电机就转的越快。因此，脉冲的频率决定了步进电机的转速。调整单片机发出脉冲的频率，就可以对步进电机进展调速。2步进电机的驱动2.1步进电机的驱动方式综合系统使用的是小型步进电机，对电压和电流要求不是很高，本步进电机模块中使用的驱动芯片为ULN2003A,它是集电极开路输出的功率反相器，并且每个输出端都有一个连接到的二极管，为断电后的电机绕组提供一个放电回路，其放电保护作用。内部逻辑及等效电路如图2所示。因此，ULN2003A非常适合驱动小功率步进电机。3单片机AT89c51对步进电机的控制3．1实现原理实现原理系统如图33．2硬件电路设计1．显示局部由单片机的P0口控制发光二极管的状态，首先初始化P0口，初态为0，当检测到P0口为1时，其对应口的那个二极管就会亮。2．单片机电路本系统采用AT89C51单片机产生控制信号。单片机内部的RAM和ROM即可满足要求。步进电机控制信号通过单片机P1.0、P1.1、P1.2、P1.3四个口输出经ULN2003芯片作为步进电机的控制信号。为了增加步进电机的灵活性，，当检测到P3口有键按下时，置1给对应的P0口使对应的灯亮，并转到相应的程序，以到达灵活控制步进电机的目的。3．3AT89c51简介AT89c51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器〔FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory〕的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C3．4步进电机的单片机控制系统硬件原理图见图43．5软件设计(1)程序设计的主要任务是：判断旋转方向；按顺序传送控制脉冲；判断所要求的控制步数是否传送完毕。〔2〕程序：ORG0000HLJMPMAINORG0100HMAIN:;主程序MOVR7,*90;控制延时时间的参数MOVP0,*00H;给P0口赋初值MOVP3,*0FFH;给P3口赋初值JNBP3.0,LOOP0;检测P3.0口,为0转到LOOP0〔正转〕JNBP3.1,LOOP1;检测P3.1口,为0转到LOOP1〔反转〕JNBP3.2,LOOP2;检测P3.2口,为0转到LOOP2〔停顿〕JMPMAIN;等待按键按下LOOP0:;正转程序MOVP0,*01H;给P0.0置1，使二极管亮MOVR3,*255;步进电机的步数START0:MOVR0,*00HSTART1:JNBP3.2,M1;检测P3.2口，为0跳转到M1MOVP1,*00H;步进电机停顿工作MOV A,R0;取控制模型MOV DPTR,*TABLE_F;送控制模型指针，选择转向〔正转〕MOVC A,A+DPTR;查表JZSTART0;控制模型为00H，转START0MOV P1,A;发送驱动脉冲ACALLDELAY0;延时INC R0DJNZR3,START1;步数未走完，继续M1: MOV P1,*00HACALL DELAY1LJMPMAINLOOP1:;反转程序MOVP0,*02H;给P0.1置1，使二极管亮MOVR3,*255 ;步进电机的步数START2:MOV R0,*00HSTART3:JNBP3.2,M2;检测P3.2口，为0跳转到M1MOVP1,*00H;步进电机停顿工作MOV A,R0;取控制模型MOV DPTR,*TABLE_R ;送控制模型指针，选择转向〔反转〕MOVC A,A+DPTR;查表JZSTART2;控制模型为00H，转START2MOV P1,A;发送驱动脉冲ACALL DELAY0;延时INC R0;控制步数加1DJNZ R3,START3;步数未走完，继续M2:MOVP1,*00HACALLDELAY1LJMPMAINLOOP2:;停顿程序MOVP0,*04H;给P0.2置1，使二极管亮MOVP1,*00H;步进电机停顿工作ACALLDELAY1LJMPMAINDELAY0:;延时程序0JNBP3.3,M3;检测P3.3口,为0转到M3(加速)JNBP3.4,M4;检测P3.4口,为0转到M4(减速)LJMPM5;否则匀速在当前速度M3:;进入加速阶段MOVP0,*08H;给P0.3置1，使二极管亮JNBP3.0,M5;再检测P3.0口,为0转到M5〔恒速在当前速度〕MOVA,R7;调整延时时间DECA;延时参数自减，减少延时时间CLRP3.3MOVR7,ACJNEA,*1,M5;是否到达最高速MOVP1,*00H;步进电机停顿工作LJMPMAINM4:;进入减速阶段MOVP0,*10H;给P0.4置1，使二极管亮JNBP3.1,M5;再检测P3.1口,为0转到M5〔恒速在当前速度〕MOVA,R7;调整延时时间INCA;延时参数自加，增加延时时间CLRP3.4MOVR7,ACJNEA,*150,M5;是否到达最低速MOVP1,*00H;步进电机停顿工作LJMPMAINM5: MOVA,R7;进入延时阶段MOVR5,AM6:MOVR6,*248DJNZR6,$DJNZ R5,M6RET;延时完毕，返回DELAY1:;延时程序1MOVR2,*200DEL:MOVR3,*250DJNZR3,$DJNZR2,DELRET;返回TABLE_F:DB03H,09H,0CH,06H;正转脉冲输出时序表DB00H;正转完毕TABLE_R:DB06H,0CH,09H,03H;反转脉冲输出时序表DB00H;反转完毕END3.5改良本系统能实现应用AT89C51单片机控制步进电机，使其能实现连续匀速的正传、反转和停顿的根本功能;在此根底上，加以改良，在正反转过程中随时检测加减速按键是否按下以实现正转加速或减速以及反转加速或减速,而在加减速过程中又可以通过分别随时检测P3.0,P3.1口的状态以实现是步进电机在当前转速下匀速运行。4结论本文介绍了步进电机的特点和AT89c51芯片工作原理，采用ULN2003A构成步进电机驱动器，利用AT89c51输出步进脉冲的设计方案具有占用ＣＰＵ时间短、编程容易、构造简单、本钱低、可靠性好、抗干扰能力强等好处，因此可在控制和测量领域中得到广泛应用。致谢在本次论文设计过程中，胡飞教师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教诲,使我得以最终完本钱论文设计。在学习中,教师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风*是我们学习的楷模，导师们的高深精湛的造诣与严