毕业设计（论文）-步进电机控制系统的设计

1、四川信息职业技术学院毕业设计书(论文)目录摘要1绪论2第一章整体设计草案三1.1方案的整体设计分块图31.2工作原理3第二章硬件设计42.1单片微型计算机AT89C5142.2时钟电路62.3显示电路72.3.1LCD的特性和读取功能72.3.2LCD的工作原理82.4步进电动机92.4.1步进电动机的工作原理92.4.2步进电动机的正反转原理122.5驱动电路122.5.1步进电动机驱动电路132.5.2数字编码管制控制电路142.6控制电路14第三章软件设计173.1protenus软件模拟173.2程序流程图18总结20参考文献21附录1整体电路图22附录2主计程仪活塞23附录3零配件工

2、程量清单30设计的定径套是3346389411或301225058230页面摘要本设计是单片微型计算机设计的步进电动机速度控制和转速显示系统。 具有电路简单、功能齐全、制作成本低、性价比高等特点，是一种经济实用的电动机操纵系统。 硬件部分主要由单片微型计算机系统电路、定径套控制电路、LCD显示电路、时钟电路、电机控制电路和其他基本外围电路组成。 软件部分采用51系列单片微型计算机通用的习语言设计制作。 不仅具备正反旋转和加减速控制，还具备转速显示等功能。 另外，功能的增减容易，修改软件即可。牛鼻子字AT89C51单片微型计算机步进大头针电机习语言绪言随着现代生活方式和工业节奏的快速加速，马达在

3、人们的生活中显得尤为突出。 马达的重要作用到处可见。 高层建筑的自动电梯离不开马达，路上的电动汽车离不开马达，工厂的输油管道离不开马达，住宅的空调风扇离不开马达，汽车的运动离不开马达，电脑的制冷系统离不开马达等等。 由此可见，电机在这个世界中的重要性，如何利用电机为人们的生活作出贡献已成为热门主题，电机的控制学已成为现代学科的引导人。本次设计利用AT89C-51单片微型计算机的定时器/计数器的时间节点和计数原理及外围接口，将软硬件有机结合起来实现电机操纵系统，使系统能准确地进行停机启动，加速减速，使LCD显示系统能在云同步上准确地显示转速。 在本次设计中，主要设计了步进电机的控制和LCD显示系

4、统。 主要实现以下功能： (1)使用单片微型计算机控制步进大头针电动机(2) .具有产生正转、反转、加速、减速的功能。 (3) .以LCD显视器显示(4)显示的转速值有正负。利用本次设计电路制造的步进电动机操纵系统，可简单实现电动机运行速度的速度调节和正反向旋转功能，解决了许多现实生活中电动机控制的问题，使生活更加有节奏感、更加舒适。通过本次教学设计，了解AT89C51单片微型计算机的原理，了解多功能步进电机的控制和显示系统的组成原理，提高动手能力和排除故障的能力。 在云同步中，通过本课题的设计和组装调试，可以加强所学理论知识，理解多功能步进电机控制与显示系统各单元针织面料电路的关系和相互影响

5、，正确实现其原理。第一章整体设计草案1.1方案的总体设计分块图时钟电路控制电路单票电影机器显示电路电动机动作电路复位电路图1-1整体设计分块图1.2工作原理接通电源后，按下控制电路的加速控制按钮，向单片微型计算机发出指令，单片微型计算机在接收到指令处理后，向输出控制量控制指示电路输出加速脉冲信号，并通过显示电路进行显示，步进电机接收到信号后，开始加速器的动作。接通电源后，按下控制电路的减速控制按钮对单片微型计算机发出指令，单片微型计算机在接受指令处理后使显示电路、指示电路以及步进电机动作。一接通电源，就按下控制电路的反转控制按钮对单片微型计算机发出指令，单片微型计算机接受指令处理后将输出控制量

6、控制为显示电路和指示电路，步进电动机接受信号后开始动作。第二章硬件设计模拟计程仪风扇控制系统的设计由单片微型计算机(AT89C51 )、时钟电路、控制电路、LCD显示电路、驱动电路、步进电机等6个部分构成。2.1单片微型计算机AT89C51单片微型计算机AT89C2051具有低电压供电和体积小等特点，4个通讯端口只用2个通讯端口就能满足电路系统的设计需要，适合便携式便携产品的设计使用系统。AT89C51是低电压、高性能的CMOS 8二进制位单片微型计算机，内置4k bytes可改写的闪存只读计程仪程序存储器和128 bytes随机网站数据库数据存储器(RAM )，数据老虎钳采用ATMEL公司的

7、高密度、非易失性内存技术生产， 与标准MCS-51指令系统兼容，芯片内置通用的8二进制位中央处理器和闪存针织面料，内置高性能微机的AT89C51提供了性价比高的溶解热。AT89C51是一种低电功耗、高性能的单片微型计算机，它有40个大头针、32个外部双向投入产出(I/O )通讯端口、两个外部中断通讯端口到云同步、两个16位可编程定时器计数器、两个全双工串行通信端口，AT89C51可以按常规方式编程，也可以在线编程配备通用的微处理器和闪存内存的组合，特别是可改写的闪存可以有效地降低开发成本。图2-1 AT89C51单片微型计算机的大头针图表2-1主要功能特性符合MCS-51标准的指令系统4k闪存

8、rom可重复改写(1000次)32个双向I/O通讯端口可程序设计师UARL频道2个16二进制位可程序设计师时间节点/计数器全静态动作0-24MHz1个串行中断128 x 8位内部RAM两个外部中断来源共6个中断源可直接驱动LED三级加密法二进制位低电功耗偶像和供电中断模式软件设置睡眠和唤醒功能AD89C51单片微型计算机的大头针功能：VCC :供给电压。接地。P0通讯端口： P0通讯端口为8二进制位漏极级开路双向I/O通讯端口，每脚丫子可吸收8TTL男同性恋电流。 P1通讯端口的大头针第一次写入时，定义为高电阻输入。 P0对于外部计程仪程序的数据储存而言能够被定义为数据/地址的第八二进制位。

9、FIASH计程仪编程时，P0通讯端口成为源输入通讯端口，FIASH检查时，P0输出源，此时必须提升P0的外部。P1通讯端口： P1通讯端口是向内部提供引体向上电阻的8二进制位双向I/O通讯端口，P1通讯端口缓冲器可接收输出4TTL男同性恋电流。 如果向P1通讯端口大头针写入1，则在内部引体向上，可作为输入使用，如果P1通讯端口在外部下拉到低电平，则输出电流。 因为这是内部引体向上。 在FLASH的预计程仪编程和验证中，接收P1通讯端口作为第八个地址。P2端口： P2端口是内部上拉电阻的8位双向I/O端口，P2端口缓冲器可接收，输出4个TTL栅极电流，P2端口写为“1”时，其引脚被内部上拉电阻上

10、拉，成为输入。 因此，输入时，P2端口的引脚被拉到外部，输出电流。 这是因为内部被提升了。 P2端口访问外部程序存储器或16位地址外部数据存储器时，P2端口输出地址的高位8位。 如果给出地址“1”，则在利用内部上拉的优点对外部8位地址的数据存储器进行读写时，P2端口输出该特殊功能寄存器的内容。 P2通讯端口在闪存计程仪编程和验证时接收前8二进制位的地址信号和控制信号。P3通讯端口： P3通讯端口为8个带内部引体向上电阻的双向I/O通讯端口，可接受输出4个TTL男同性恋电流。 如果P3端口写入“1”，则在内部被上拉到高电平，用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平，P3端口输出电流(ILL )

11、是为了上拉。P3通讯端口也可以作为AT89C51的特殊功能通讯端口。 下表所示。P3通讯端口大头针替代功能P3.0 RXD (串行输入通讯端口)P3.1 TXD (串行输出通讯端口)p3.2/英特尔0 (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(计时器1外部输入)P3.6 /WR (外部数据存储器写入男同性恋)P3.7 /RD (外部数据存储器读取男同性恋)P3通讯端口接收一些控制信号，用于云同步上的闪烁计程仪编程和计程仪编程检查。RST :重定径套输入。 当震荡器定径套解老虎钳时，保持RST脚丫子的两个机器周期的高电平时间。ALE/P

12、ROG :网站数据库到外部存储器时，地址锁存行政许可的输出电平用于锁存地址的高位字节。 在flash plamming过程中，此端点用于输入plamming脉冲。 通常，ALE侧以一定的频率周期输出正脉冲信号，该频率是震荡器频率的1/6。 因此，可用于向外部输出的脉冲和时间节点目的。 但是，请注意，每次用作外部数据存储时，都会跳过ALE脉冲。 想禁止ALE的输出时，在SFR8EH地址中定径套0。 在这种情况下，ALE执行MOVX，仅在MOVC指令为ALE时才起作用。 另外，这个大头针稍微抬起来了。 微处理器在外部执行ALE禁止状态时，位置无效。/PSEN :外部程序存储器的可选通讯编号。 在外

13、部plum存储器指定期间，/PSEN在每个机器周期内有效2次。 然而，当被网站数据库到外部数据存储器时，该两个有效的/PSEN信号不会出现。/EA/VPP :内部plum存储器与有木有无关，/EA保持低电平时，其间存在外部plum存储器(0000H-FFFFH )。 注意加密方式1的情况下，/EA将内部摇滾乐RESET，/EA侧为高电平时，其间存在内部计程仪程序存储器。 在flash plamming过程中，此大头针还用于施加12V计程仪编程电源(VPP )。XTAL1:反向振荡放大器的输入以及内部时钟动作电路的输入。XTAL2:来自反向震荡器的输出。2.2时钟电路单片微型计算机的时钟控制信号

14、用来向单片微型计算机中的各种微操作提供时间基准，时钟摇滾乐电路用来产生单片微型计算机工作所需的时钟控制信号。单片微型计算机的时钟控制信号用于提供单片微型计算机内的各种微操作的时间基准，时钟控制信号通常以两种电路形式获得：内部的振荡和外部的振荡。 本系统的设计如图2-2所示采用内部振荡方式。 在MCS-51单片微型计算机的内部有用于构成震荡器的高增益反向放大器，端子XTALl和XTAL2分别是该放大器的输入端子和输出端子，如果采用内部方式，则电路简单，得到的时钟控制信号比较稳定，因此在实际中使用。图2-2时钟电路2.3显示电路需要视觉感知地、交互地表示系统的运行状况和执行结果。 在单片微型计算机

15、的应用系统中最常用的显视器有LED和LCD两种。 在这两种单片微型计算机的应用系统中，能够显示数字、文字和系统的状态，LED和LED的数字显示是最普遍的，但是随着低电功耗设计的要求，LCD数字显示器的使用也越来越广泛。2.3.1LCD的特性和读取功能液晶显视器，英语一般被称为LCD(Liquid Crystal Display )，是平面显视器的一种。 字符型液晶显示模块是用于显示字母、数字、符号等的点型LCD。显视器将LCD控制支重轮、屏幕点阵驱动器、文字存储器、显示体和组元件集成到一个液晶显示模块中。 内部有文字发生器ROM，可以显示192种文字64个字符的自定义字符RAM可以定义8x5x

16、8点字符或5X11点字符具有64字节的数据显示RAM，用于显示计程仪编程标准接口，方便与M68HC08系列的接口模块结构紧凑，重量轻，装备方便单一5V电源供给低电功耗、可靠HD44780的外部接口信号在MCU的接口上连接有8条数据线DB0DB7以及3条控制线RS、RW、e、HD44780的端子。图2-3液晶屏显视器表2-2 LCD各大头针功能大头针符号状态功能1Vss系统电源接地2光碟片电源5V3PS液晶显示偏压4华盛顿足球俱乐部输入。选择暂存器5罗伯特输入。读写选择6e输入。使能信号7D0三态资料男低音8d1.d1三态资料男低音9二级方程式三态资料男低音10D3三态资料男低音11D4三态资料

17、男低音12D5三态资料男低音13D6三态资料男低音14D7三态资料男低音15甲组联赛正背面光16K负背面光2.3.2LCD的工作原理从液晶显视器的结构来看，LCD显视器都采用由不同部分构成的分层结构。 LCD由两块玻璃板构成，厚度约为1mm，其间以含有液晶材料的5m的均匀间隔开。 由于液晶材料本身不发光，所以在显视器的两侧设置作为光源的灯，在液晶显视器的背面有背面光板(或均匀的光板)和背面光膜，背面光板能够发射由荧光物质构成的光，其作用主要是提供均匀的背面光。来自背面光的光在通过第一层偏光滤光层之后，进入含有数千液晶液滴的液晶层。 液晶层的液滴包含在小的单元结构中，一个或多个单元构成画面上的一

18、个像素。 在玻璃板和液晶材料之间有透明的电极，电极分为行和列，通过行和列的升交点改变电压来改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用像小的光阀。 在液晶材料的周边有控制电路部和驱动电路部。 LCD的电极一旦产生电场，液晶分子就会扭曲，通过液晶分子的光就会有规则地折射，通过第2层的滤光层显示在画面上。2.4步进电动机步进电动机是将电信号的脉冲变换为角位移和线位移的开环系统元件。 在不是过载的情况下，马达的转速、停止位置仅取决于脉冲信号的频率和脉冲数，不受负载变化的影响。 步进大头针驱动器当接收到脉冲信号时，将步进电动机向设定了被称为“步进角”的一定角度的方向旋转驱动，该旋转以一定角度进行一头地一头地运转。 通过控制脉冲数来控制角位移量，可以达到正确定位的云同步，通过控制脉冲频率，可以控制电动机的旋转速度和加速度，达到调速的目的。 除了脉冲信号数与步进角的线性关系外，由于步进大头针电动机具有仅是周期性误差而没有累积误差等特征，利用速度位置等控制领域用步进大头针电动机控制是非常简单的。图2-4步进电机2.4.1步进电动机的工作原理步进电动机是一种感应电动机，其工作原理是利用电子电路将直流变为分时供电，