單片機步進電機課程設計--單片機控制步進電機的設計

1、<p><b>　　課程設計 </b></p><p>　　題目：單片機控制步進電機的設計</p><p>　　姓名： </p><p>　　專業(yè)： </p><p>　　學號：

2、 </p><p>　　2011年10月22日</p><p>　　單片機控制步進電機的設計</p><p><b>　　一、設計題目的背景</b></p><p><b>　　1、步進電機的原理</b></p><p>　

3、　步進電動機又稱為脈沖電動機，是數(shù)字控制系統(tǒng)的一種執(zhí)行元件，其功用是將脈沖信號變換為相應的角位移或直線位移，既給一個脈沖電信號，電動機就轉動一個角度或前進一步，根據(jù)結構和工作原理，步進電動機分為：永磁式、混合式、反應式。單片機在應用系統(tǒng)中應用較多是反應式步進電動機，反應式步進電動機具有步進頻率高、頻率 相應快等優(yōu)點。</p><p>　　步進電動機的控制原理是通過它每相線圈的電流的順序切換來使電機作步進式旋轉，驅

4、動電路由脈沖控制，所以調(diào)節(jié)脈沖的頻率便可改 變步進電機的轉速，微控制器最適合控制步進電機。</p><p>　　此次設計步進電機共有四個相位（A、B、C、D），按轉動步驟分為單四拍（A 、 B 、 C 、 D 、 A）</p><p>　　四相雙四拍：電機正轉 （ AB 、 BC 、 CD 、 DA 、AB）</p><p>　　電機反轉

5、 ( DA、AB 、 BC 、 CD、 DA)</p><p>　　單雙8拍（A、 AB、 B、 BC、 C、CD 、 D、DA、 A）</p><p><b>　　2、應用領域</b></p><p>　　目前，我國以較多地將步進電動機用于機械加工的數(shù)字程序控制機床中，在繪圖機、軋鋼機的自動控制，自動記錄儀表和數(shù)模變換等方面也得到很多應用。

6、</p><p><b>　　二、設計原理</b></p><p><b>　　1、設計目的</b></p><p>　?。?）了解步進電機的基本原理，掌握步進電機的轉動編程方法 </p><p>　　（2）了解影響電機轉速的因素有哪些</p><p><b>　　

7、三、電路設計</b></p><p><b>　　1、單片機的選型</b></p><p>　　現(xiàn)在普遍的用的是80C31和80C51，80C51的EA加上高低電平，決定單片機訪問內(nèi)部或外部的程序存儲器，EA高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，但當程序計數(shù)器（PC）值超過0FFH時單片機自動轉向外部程序存儲器。當EA為低電平時，不管單片機有無內(nèi)部存儲器，只訪問外

8、部存儲器。80C31沒有內(nèi)部存儲器，所以EA必須接地，這樣單片機只能選擇外部程序存儲器。所以80C51性能比較好。</p><p><b>　　2、硬件電路圖</b></p><p><b>　　四 軟件設計</b></p><p><b>　　1、程序框圖</b></p><

9、;p><b>　　2、完整的程序</b></p><p>　　;EXTRNCODE(INIT8279,SCAN_KEY,Display8)</p><p>　　MAIN_CODESEGMENTCODE</p><p>　　MAIN_BITSEGMENTBIT</p><p>　　MAIN_DATA

10、SEGMENTDATA</p><p>　　STACKSEGMENTIDATA</p><p>　　;PUBLICINIT8279,SCAN_KEY,Display8</p><p>　　CMD_8279XDATA0bF01H</p><p>　　DATA_8279XDATA0bF00H</p>

11、<p>　　RSEGMAIN_DATA</p><p>　　StepControl:DS1</p><p>　　buffer:DS8</p><p>　　SpeedNo: DS1</p><p>　　StepDelay:DS1</p><p>　　StartSte

12、pDelay:DS1</p><p>　　StartStepDelay1:DS1</p><p>　　RSEGMAIN_BIT</p><p>　　bFirst:DBIT1</p><p>　　bClockwise:DBIT1</p><p>　　bNeedDisplay: DBIT

13、1</p><p>　　RSEGSTACK</p><p><b>　　DS20H</b></p><p>　　CSEGAT0000H</p><p>　　LJMPSTAR</p><p>　　CSEGAT000BH</p><p>　　LJMP

14、TIMER0</p><p>　　RSEGMAIN_CODE</p><p>　　STAR:MOVSP,#STACK-1</p><p>　　ACALL INIT8279</p><p>　　SETBbFirst</p><p>　　SETB bClockwis

15、e</p><p>　　MOVStepControl,#33H</p><p>　　MOV SpeedNo,#5</p><p>　　MOVTMOD,#02H</p><p>　　MOVTH0,#55</p><p>　　MOVTL0,#55</p><p&g

16、t;　　MOVIE,#82H</p><p>　　MOVBuffer+7,#0</p><p>　　MOVbuffer+6,#0</p><p>　　MOVbuffer+5,#0</p><p>　　MOVbuffer+4,#0</p><p>　　MOVbuffer+3,#10H</p&

17、gt;<p>　　MOVbuffer+2,SpeedNo</p><p>　　MOVbuffer+1,#10H</p><p>　　MOVbuffer,#0</p><p>　　STAR2:MOVR0,#buffer</p><p>　　ACALLDisplay8</p><p>

18、　　STAR3:ACALLScan_Key</p><p><b>　　JCSTAR5</b></p><p>　　JNBbNeedDisplay,STAR3</p><p>　　CLRbNeedDisplay</p><p>　　ACALLStep_SUB_1</p><p&

19、gt;　　SJMPSTAR2</p><p>　　STAR5:CLRTR0</p><p>　　CJNEA,#10,$+3</p><p>　　JNCSTAR1</p><p>　　MOVbuffer+4,buffer+5</p><p>　　MOVbuffer+5,buffer+6<

20、/p><p>　　MOVbuffer+6,buffer+7</p><p>　　MOVBuffer+7,A</p><p>　　SJMPSTAR2</p><p>　　STAR1:CJNEA,#14,$+3</p><p>　　JNCSTAR3</p><p>　　MOV

21、DPTR,#DriverTab</p><p><b>　　CLRC</b></p><p>　　SUBBA,#10</p><p><b>　　RLA</b></p><p>　　JMP@A+DPTR</p><p>　　DriverTab:SJMPD

22、irection</p><p>　　SJMPSpeed_up</p><p>　　SJMPSpeed_Down</p><p>　　SJMPExec</p><p>　　Direction:CPLbClockwise</p><p>　　JBbClockwise,Clockwise</p&

23、gt;<p>　　MOVbuffer,#1</p><p>　　AntiClockwise:JNBbFirst,AntiClockwise1</p><p>　　MOVStepControl,#91H</p><p>　　SJMPDirection1</p><p>　　AntiClockwise1:MOVA

24、,StepControl</p><p><b>　　RRA</b></p><p><b>　　RRA</b></p><p>　　MOVStepControl,A</p><p>　　SJMPDirection1</p><p>　　Clockwise:

25、MOVbuffer,#0</p><p>　　JNBbFirst,Clockwise1</p><p>　　MOVStepControl,#33H</p><p>　　SJMPDirection1</p><p>　　Clockwise1:MOVA,StepControl</p><p><

26、b>　　RLA</b></p><p><b>　　RLA</b></p><p>　　MOVStepControl,A</p><p>　　Direction1: SJMP STAR2</p><p>　　Speed_up: MOV A

27、,SpeedNo</p><p>　　CJNEA,#11,Speed_up1</p><p>　　SJMPspeed_up2</p><p>　　Speed_up1:INCSpeedNo</p><p>　　MOVbuffer+2,SpeedNo</p><p>　　Speed_up2:SJMP

28、STAR2</p><p>　　Speed_Down:MOVA,SpeedNo</p><p>　　JZSpeed_Down1</p><p>　　DECSpeedNo</p><p>　　MOVbuffer+2,SpeedNo</p><p>　　Speed_Down1:SJMPSTAR

29、2</p><p>　　Exec:CLRbFirst</p><p>　　ACALLTakeStepCount</p><p>　　MOVDPTR,#StepDelayTab</p><p>　　MOVA,SpeedNo</p><p>　　MOVCA,@A+DPTR</p>&

30、lt;p>　　MOVStepDelay,A</p><p>　　CJNEA,#50,$+3</p><p>　　JNCExec1</p><p>　　MOVA,#50</p><p>　　Exec1:MOVStartStepDelay,A</p><p>　　MOVStartStep

31、Delay1,A</p><p><b>　　SETBTR0</b></p><p>　　AJMPSTAR2</p><p>　　StepDelayTab:DB250,125,83,62,50,42,36,32,28,25,22,21</p><p>　　TIMER0:PUSHACC</p

32、><p>　　DJNZStartStepDelay,TIMER0_1</p><p>　　MOVA,StartStepDelay1</p><p>　　CJNEA,StepDelay,TIMER0_5</p><p>　　SJMPTIMER0_2</p><p>　　TIMER0_5:DECA<

33、;/p><p>　　MOVStartStepDelay1,A</p><p>　　TIMER0_2:MOVStartStepDelay,A</p><p>　　MOVA,StepControl</p><p><b>　　CPLA</b></p><p><b>　　MO

34、VP1,A</b></p><p><b>　　CPLA</b></p><p>　　JBbClockwise,TIMER0_3</p><p><b>　　RRA</b></p><p>　　SJMPTIMER0_4</p><p>　　TI

35、MER0_3:RLA</p><p>　　TIMER0_4:MOVStepControl,A</p><p><b>　　MOVA,R6</b></p><p><b>　　ORLA,R7</b></p><p>　　JZTIMER0_1</p><p

36、>　　SETBbNeedDisplay</p><p>　　DJNZR7,TIMER0_1</p><p>　　DJNZR6,TIMER0_1</p><p><b>　　CLRTR0</b></p><p>　　TIMER0_1:POPACC</p><p><

37、;b>　　RETI</b></p><p>　　Step_SUB_1:MOVR5,#4</p><p>　　MOVR0,#buffer+7</p><p>　　Step_SUB_1_1:MOVA,@R0</p><p><b>　　DEC@R0</b></p><

38、;p>　　JNZStep_SUB_1_2</p><p>　　MOV@R0,#9</p><p><b>　　DECR0</b></p><p>　　DJNZR5,Step_SUB_1_1</p><p>　　Step_SUB_1_2:RET</p><p>　　TakeS

39、tepCount:MOVA,buffer+4</p><p>　　MOVB,#10</p><p><b>　　MULAB</b></p><p>　　ADDA,buffer+5</p><p>　　MOVB,#10</p><p><b>　　MULAB<

40、;/b></p><p>　　ADDA,buffer+6</p><p><b>　　MOVR7,A</b></p><p><b>　　MOVA,B</b></p><p>　　ADDCA,#0</p><p>　　MOVB,#10</p&g

41、t;<p><b>　　MULAB</b></p><p><b>　　XCHA,R7</b></p><p>　　MOVB,#10</p><p><b>　　MULAB</b></p><p><b>　　XCHA,B</b

42、></p><p><b>　　ADDA,R7</b></p><p><b>　　XCHA,B</b></p><p>　　ADDA,buffer+7</p><p><b>　　MOVR7,A</b></p><p><b

43、>　　MOVA,B</b></p><p>　　ADDCA,#0</p><p><b>　　MOVR6,A</b></p><p>　　CJNER7,#0,TakeStepCount1</p><p><b>　　RET</b></p><p&

44、gt;　　TakeStepCount1:INCR6</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　INIT8279: MOVA,#34H</p><p>　　MOVX@DPTR,A</p><p><b>　　CLRA</b></p>&

45、lt;p>　　MOVDPTR,#CMD_8279</p><p>　　MOVX@DPTR,A</p><p>　　INIT8279_1: CALLCLEAR</p><p>　　MOVA,#90H</p><p>　　MOVX@DPTR,A</p><p><b>　　RET

46、</b></p><p>　　CLEAR:MOVA,#0DEH</p><p>　　MOVDPTR,#CMD_8279</p><p>　　MOVX@DPTR,A</p><p>　　WAIT1: MOVXA,@DPTR</p><p>　　JBACC.7,WAIT1<

47、;/p><p><b>　　RET</b></p><p>　　SCAN_KEY: MOVDPTR,#CMD_8279</p><p>　　MOVXA,@DPTR</p><p>　　READ_FIFO: ANLA,#7</p><p>　　JZNO_KEY</p&g

48、t;<p>　　READ: MOVA,#40H</p><p>　　MOVX@DPTR,A</p><p>　　MOVDPTR,#DATA_8279</p><p>　　MOVXA,@DPTR</p><p>　　ACALLKEY_NUM</p><p><b>　　

49、SETBC</b></p><p>　　SCAN_KEY1: RET</p><p>　　NO_KEY: CLRC</p><p>　　SJMPSCAN_KEY1</p><p>　　KEY_NUM: ANLA,#3FH</p><p><b>　　RET</

50、b></p><p>　　WRITE_DATA:MOVDPTR,#DATA_8279</p><p>　　MOVX@DPTR,A</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　LED_TAB:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H</p&g

51、t;<p>　　DB080H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　Display8:PUSH07H</p><p>　　MOVDPTR,#LED_TAB</p><p>　　MOVP2,#HIGH

52、(CMD_8279)</p><p>　　MOVR1,#LOW(CMD_8279)</p><p>　　MOVA,#90H</p><p>　　MOVX@R1,A;第一位開始顯示</p><p>　　MOVR1,#LOW(DATA_8279)</p><p><b>　　MOVR7,#8<

53、/b></p><p>　　Display81:MOVA,@R0</p><p>　　MOVCA,@A+DPTR</p><p>　　MOVX@R1,A</p><p><b>　　INCR0</b></p><p>　　DJNZR7,Display81</p>&

54、lt;p><b>　　POP07H</b></p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　五、結語</b></p><p>　　利用G5區(qū)的鍵盤可以控制步進電機的正反轉，調(diào)節(jié)轉速

55、，連續(xù)轉動或轉動指定步數(shù)；相應的數(shù)據(jù)都會顯示在數(shù)碼管上。G5區(qū)的鍵盤A可以控制步進電機的正反轉，當數(shù)碼管的最高位為0為正轉，為1時是反轉。B、C可以調(diào)節(jié)轉速，C可將轉速往上調(diào)，B可將轉速往下調(diào)。</p><p>　　本設計系統(tǒng)各種芯片選型都是市場上常用的芯片，價格便宜，資源開放。例如步進電機驅動電路由功率放大芯片ULN2003進行電流電壓的放大，最高耐壓50V，輸出可以在高負載電流并行運行；可以直接用單片機的IO

56、口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便。</p><p>　　此次設計從整體布局，系統(tǒng)設計直到最后完成，每個流程下來，都帶給我很多新的東西，再次用到Protel99se，使我對此軟件又加深了運用。我還學會了無底紋的截圖法，使截的圖更加的清晰。這次設計我從圖書館、上網(wǎng)查閱了相關的資料，使我對單片機有進一步的了解，對步進電機有一定的認識。</p><p>　　此次設計的不足之處是有的芯片找的不

57、太合適，畫得有點亂，鍵盤顯示的程序不好用，</p><p>　　讓我在以后的設計更加謹慎，盡量做的盡善盡美。</p><p><b>　　六、參考文獻</b></p><p>　　[1] 陳隆昌、 閻治安 、劉新正編著. 控制電機西安電子科技大學出版社，西安，2010 </p><p>　　[2] 楊居義. 單片

58、機課程設計指導. 清華大學出版社，北.京，2009</p><p>　　【3】 張小林、崔浩. 51系列單片機常用模塊設計查詢手冊.清華大學出版社，北京，2010</p><p>　　【4】 張文灼 .單片機應用技術. 機械工業(yè)出版社， 北京，2009</p><p>　　【5】 林春泉. 單片機原理及應用. 機械工業(yè)出版社，北京，2009</p>&