步进电机—课程设计.doc

课 程 设 计 报 告一、课程设计的性质和目的通过课程设计，进行硬软件设计的方法和技能训练，巩固在课堂上学到的有关硬件电路设计和相应程序设计的基本知识和基本方法，通过具体课题的训练，达到能独立阅读、查阅资料、软硬件设计和调试完善特定功能的目的。二、课程设计的要求1、遵循硬件设计模块化。2、要求通过自制PCB板、或万能板、或面包板设计实物。3、程序设计结构化。4、要求程序结构合理，程序简明易懂，有必要的注释。三、主要仪器设备及软件PC机、Keil软件、ALTIUM DESINGERS09(PROTEL99)、 Proteus绘图软件及仿真等。四、课程设计题目及要求 见具体课题（有课题老师与选题学生共同商定）地点： 信息工程学院实验室（有教师协调安排）元器件领用：由指导教师签字在行政楼301领取时间安排： 每天集中半天的辅导（具体师生协商安排）五、课题分析及设计思路硬软件设计思路基于单片机的步进电机控制，可以通过四个按键分别实现开始/停止，正传/反转，全速前进和单步前进。通过外部中断来控制开始/停止按键可实时响应按键的输入。由两个LED分别指示程序的运行状态，可以方便进行操作。硬件设计框图总体硬件电路图如下所示：硬件设计电路图（按模块设计）1.单片机最小系统 AT89C51为8 位通用微处理器，主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义。 5l系列单片机提供以下功能：4kB存储器；256BRAM；32条工O线；2个16b定时计数器；5个2级中断源；1个全双向的串行口以及时钟电路。2.电机模块步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，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。制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电动机的励磁方式可分为全部励磁及半步励磁，其中全步励磁又有1相励磁及2相励磁之分，而半步励磁又称12相励磁。每输出一个脉冲信号，步进电动机只走一步。因此，依序不断送出脉冲信号，步进电动机即可连续转动。本设计选择半步励磁（12相励磁）：12相励磁法为1相与2相轮流交替导通。因分辨率提高，且运转平滑，每送一励磁信号可走9度。若以12相励磁法控制步进电动机正转，其励磁顺序如下所示(若励磁信号反向传送，则步进电动机反转)：励磁顺序：AABBBCCCDDDA驱动电路如下：其中：1B,2B,3B,4B分别与P10,P11.P12,P13相连接。步进电机时序表：3.按键模块 通过四个按键分别实现对步进电机的不同功能的实现，电路图如下：开始/停止和方向按键分别通过连接单片机的P3.3,P3.2,用外部中断的方式对其处理，可快速准确的相应中断，以实现对电机的控制。4.LED模块 通过两个LED分别指示开始/停止（D1），正/反转（D2）。电路图如下：软件设计思路软件功能规划软件部分整体功能由开始/停止键控制，只有当开始/停止键按下，LED1（D1）亮时，才能控制步进电机的转动。D1点亮后，由LED2(D2)的亮灭来指示电机的正反转，当D2灯亮时，电机正转，D2灭时，电机反转。当电机全速运行时，可通过开始/停止键和方向键控制电机停止转动。重新按下按键时，电机正常运行。软件流程图如下：六、程序主要代码与分析（关键代码要有注释）：#include /51芯片管脚定义头文件#include /内部包含延时函数 _nop_();#define uchar unsigned char#define uint unsigned int uchar code FFW8=0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x09; /正转电机编码 uchar code REV8=0x09,0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01; /反转电机编码 sbit K1 = P30; /全速 sbit K2 = P31; /单步 sbit K3 = P32; /正/反转 sbit K4 = P33; /开始/停止 sbit led1 = P00; /指示灯，表示开始/停止状态 sbit led2 = P02; /指示灯，表示正转/反转状态 int num=500; /延时函数的常量，控制步进电机的转速 uchar h=0; /设置变量，控制单步运行 uchar flag = 0; /控制运行状态,控制开始/停止 uchar flag1 = 0; /控制运行状态,控制正转/反转 void motor_ffw(); /函数声明 void motor_rev(); void motor_ffw2();/ /* 延时t毫秒，11.0592MHz时钟，延时约1ms void delay(int t) uint k; while(t-) for(k=0; k 7)i = 0; / /*步进电机反转 void motor_rev() char i; for (i=0; ; i+) /一个周期转45度 P1 = REVi; /取数据 if(K4 = 0 | K3 = 0) /若K1按下,则停止 delay(5);/延时去抖动 break; /退出此循环程序 delay(num); /调节转速 if(i 6)i = 0; /主程序 void main(void) EA=1; /开放总中断 EX0=1; /允许使用外中断0 IT0=1; /选择负跳变来触发外中断 EX1=1; /允许使用外中断1 IT1=1; /选择负跳变来触发外中断 while(1) /扫描查询按键状态 if(K1 = 0 & flag1 = 0 & flag = 1) /K1是否被按下 delay(5);while(!K1); motor_rev(); /flag1 =0，步进电机反转 if(K1 = 0 & flag1 = 1 & flag = 1) delay(5);while(!K1); motor_ffw(); /flag1 =1，步进电机正转 if(K2 = 0 & flag1 = 0 & flag = 1) delay(5);while(!K2); motor_single_cov(); /flag1 =0，电机反转单步执行 if(K2 = 0 & flag1 = 1 & flag = 1) delay(5);while(!K2); motor_single(); /flag1 =1，电机正转单步执行 else P1 = 0xf0; /*/ void int0() interrupt 0 /外中断0的中断编号为0 led2 = led2;/取反led2 flag1+; if(flag1 = 2) /flag1表示正反状态flag1 = 0; /flag1 = 0为反转 void int1() interrupt 2 /外中断0的中断编号为1 led1 = led1;/取反led1flag+;/flag值为1,表示开始状态if(flag = 2)/再次按下,清flag = 0flag = 0;/flag值为0,表示停止状态 七、调试与分析验正结果截图或实物照片与分析1.验证结果截图如下：2.分析：通过实际的按键检测可以发现使用按键中断的方法控制步进电机的转动，可以做到响应速度快，结果准确。相比较查询方式更加的灵活。而使用LED灯指示程序的运行状态，则更加的直观。八、 参考文献 例说51单片机九、心得体会通过本次课程设计，使用单片机完成了对步进电机的综合控制，程序中用到了中断方面的程序，使我们对外部中断更加的熟悉和掌握。目 录第1章 项目概况与项目建设的必要性11.1项目概况11.1.1项目名称11.1.2项目主管单位11.1.3 项目建设单位11.1.4项目建设单位负责人11.1.5项目建设性质11.1.6项目建设地点11.1.7项目建设期21.1.8项目建设内容和规模21.1.9项目投资估算21.1.10项目资金筹措方案31.1.11项目建设效益31.2项目建设背景31.2.1地理气候条件31.2.2工业园区发展规划41.2.3工业区已具产业规模51.2.4项目提出的理由与过程61.3项目建设必要性分析91.3.1某某市“十一五发展规划”的要求91.3.2某某市总体规划的要求101.3.3某某市经济发展的要求111.3.4园区发展的要求121.4项目社会效益分析131.4.1扩大内需，促进经济增长131.4.2改善工业园区投资环境141.4.3促进生产发展和提高人民生活水平151.4.4促进园区的可持续发展151.4.5带动园区周边土地增值及房地产发展161.5项目建设可行性分析171.5.1政府支持171.5.2资金支持171.5.3建设条件满足181.6结论18第2章 项目建设内容及方案192.1项目建设内容192.1.1项目建设地点192.1.2项目建设内容192.1.3项目建设规模192.2项目建设方案202.2.1项目建设目标202.2.2项目建设方案202.2.3项目功能分析232.3项目建设原则262.3.1以人为本与可持续发展的原则262.3.2集聚发展原则272.3.3因地制宜原则272.3.4环境保护原则272.3.5节能降耗原则272.3.6抗震原则282.4建筑造型28第3章 项目建设和进度安排293.1项目工程建设管理293.1.1施工组织管理293.1.2项目资金管理293.1.3严格执行工程监理制度293.2建设期安排与实施计划303.2.1建设工期303.2.2项目实施进度安排303.2.3工程进度表313.3项目建设劳动安全管理34第4章 各项建设条件落实情况354.1园区建设规划与现状354.2项目建设基本条件364.2.1地形地貌条件364.2.2工程地质条件364.2.3城镇规划、园区区域规划条件374.2.4交通条件374.2.5社会环境条件374.2.6征地拆迁条件374.2.7施工条件384.2.8资金条件384.3环境保护及节能、消防384.3.1环境保护384.3.2节能降耗404.3.3消防安全434.4结论44第5章 投资估算与资金筹措455.1编制范围455.2编制依据455.3单位价格455.4其他费用465.5建设投资估算465.6年度投资计划465.7资金筹措47第6章 财务评价486.1概述486.2依据与说明486.3收入预测486.4项目赢利能力分析496.5财务评价50第7章 社会风险和融资风险分析527.1项目社会影响分析527.2项目与所在地互适性分析537.3社会风险分析537.4社会评价结论547.5融资风险分析547.5.1融资风险547.5.2融资偿还途径557.5.3融资风险分析结论55第8章 结论和请求568.1结论568.1.1本项目的建设符合某某市总体规划568.1.2各项建设条件均满足项目的建设要求568.1.3项目有充足的资金保障568.1.4项目具有重大的社会效益568.1.5某某市建设投资有限公司具备相应的实力和资质578.1.6综合结论578.2请求5713