步进电机控制电路设计.docx
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步进电机控制电路设计
步进电机控制电路设计
一、功能要求：
1、按k1键步进电机慢速正转三圈，反转三圈，循环三次，红灯指示（洗衣）。
2、按k2键步进电机中速正转三圈，反转三圈，循环三次，绿灯指示，停止（脱水）。
3、按k3键步进电机快速正转10秒钟（甩干）。
二、器件及工具的选择：
硬件：
P89C51芯片一个、驱动ULN2003A一个、双相步进电机一个，开关四个，红色和绿色发光二极管各一个，电阻若干、电容三个、导线若干，电烙铁一个，稳压电源一个，万用表一个、钳子和镊子各1个。
软件：
keil,protel,proteus。
三、设计思路：
1.硬件
电路图的设计需在完成功能的前提下做到尽可能的简单合理。
功能要用三个按键实现三种工作状态的控制。
主要是使单片机的最小系统与步进电机的驱动电路以及键盘和发光二极管的连接能与所编程序相匹配。
电路图设计好之后用proteus进行仿真，将编好的程序加载到仿真电路中的单片机内，接着通过按键以及发光二极管的显示看是否能实现各个功能。
2.软件
软件方面主要通过三个子程序对所要求的三种状态进行控制。
三种状态分别为：
子程序一对应按键一，实现步进电机慢速正转三圈，反转三圈，循环三次，红灯指示（洗衣）。
子程序二对应按键二，实现步进电机中速正转三圈，反转三圈，循环三次，绿灯指示，停止（脱水）。
子程序三实现步进电机快速正转10秒钟（甩干）。
四、原理简介：
1、步进电机及其工作原理
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
当步进驱动器接收到一个脉冲信号，就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
本设计所采用的双相步进电机，它使用+5V直流电源，步距角为7.5度。
电机线圈由双相组成，即A、B、C、D，驱动方式为一相激磁方式，电机示意图和各线圈通电顺序如图1和表1所示。
相顺序从0到1称为一步，电机轴将转过7.5度，01234则称为通电一周，转轴将转过30度，若循环进行这种通电一周的操作，电机便连续的转动起来，而进行相反的通电顺序如4321将使电机同速反转。
通电一周的周期越短，即驱动频率越高，则电机转速越快，但步进电机的转速也不能太快，因为它每走一步需要一定的时间，若信号频率过高，可能导致电机失步，甚至只在原步颤动。
相顺序
A
B
C
D
0
1
0
0
0
1
0
1
0
0
2
0
0
1
0
3
0
0
0
1
图1步进电机原理图表1
2、关于P89C51
（1）简介P89C51单片机：
P89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压高性能CMOS8位微处理器。
（2）P89C51芯片外部结构图：
各个引脚功能：
电源及时钟引脚（4个）
Vcc:
电源接入引脚。
Vss：
接地引脚。
XTAL1：
晶体振荡器接入的一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚接地）。
XTAL2：
晶体振荡器接入的另一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚作为外部振荡信号的输入端）。
控制线引脚（4个）
RST:
复位信号输入引脚。
当晶振在运行中只要复位管脚出现2个机器周期高电平，即可复位内部。
有扩散电阻连接到Vss，仅需要外接一个电容到Vcc即可实现上电复位。
/Vpp：
内部存储器选择引脚/片内EPROM（或FlashROM）编程电压输入引脚。
并行I/O口引脚（32个,分成4个8位口）
P0.0～P0.7：
一般I/O口引脚或数据/低位地址总线复用引脚。
P1.0～P1.7：
一般I/O口引脚。
P2.0～P2.7：
一般I/O口引脚或高位地址总线引脚。
P3.0～P3.7：
一般I/O口引脚或第二功能引脚。
3、关于驱动ULN2003A
概述与特点：
ULN2003A是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN达林顿管组成。
该芯片的特点如下：
（1）ULN2003A的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻,在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。
（2）ULN2003A工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。
（3）ULN2003A采用DIP—16或SOP—16塑料封装。
ULN2003外部结构图：
ULN2003内部结构图：
五、实验步骤：
六、总设计图：
七、实验程序：
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0100H
;=========按键选择=====P0按键==P1电机===P2指示灯=====
MAIN:
MOVP0,#0FFH;P0作为输入时，其口锁存器必须保持为1
MOVA,P0;取P0口的值，即读键盘状态
MOVP2,#0FFH;P2置1
JNBACC.0,K1;1号键按下，转K1
JNBACC.1,K2;2号键按下，转K2
JNBACC.2,K3;3号键按下，转K3
LJMPMAIN
K1:
MOVR5,#03H；循环三次
LJMPPK1;转1号键处理程序
K2:
MOVR5,#03H；循环三次
LJMPPK2;转2号键处理程序
K3:
LJMPPK3;转3号键处理程序
;=======1号键处理程序=====慢速===================
PK1:
MOVP2,#0FEH;点亮红灯
MS:
MOVR3,#144;正转三圈共144脉冲
ZZ:
MOVR0,#00H；补偿值为0,指针指向正转表
ZZ1:
MOVP1,#00H
MOVA,R0
MOVDPTR,#TABLE
MOVCA,@A+DPTR；查表
JZZZ;对A的判断,当A=0时则转到ZZ
MOVP1,A
LCALLDELAY;步进电机慢速
INCR0
DJNZR3,ZZ1
MOVP1,#00H
LCALLDE08S
;-----------------------------反转------------------------
MOVR3,#144;反转三圈共144个脉冲
FZ:
MOVP1,#00H
MOVR0,#05；补偿值为5,指针指向反转表
FZ1:
MOVA,R0
MOVDPTR,#TABLE
MOVCA,@A+DPTR；查表
JZFZ；对A的判断,当A=0时则转到FZ
MOVP1,A
LCALLDELAY；步进电机慢速
INCR0
DJNZR3,FZ1
MOVP1,#00H
LCALLDE08S
DJNZR5,MS;转慢速程序
LJMPMAIN；转主程序
;=======2号键处理程序=====中速====================
PK2:
MOVP2,#0FDH;点亮绿灯
ZS:
MOVR3,#144;正转三圈共144脉冲
ZZ2:
MOVR0,#00H;补偿值为0,指针指向正转表
ZZ3:
MOVP1,#00H
MOVA,R0
MOVDPTR,#TABLE
MOVCA,@A+DPTR
JZZZ2;对A的判断,当A=0时则转到ZZ2
MOVP1,A
LCALLDELAY1；步进电机中速
INCR0
DJNZR3,ZZ3
MOVP1,#00H
LCALLDE08S
;-----------------------------反转------------------------
MOVR3,#144;反转三圈共144个脉冲
FZ2:
MOVP1,#00H
MOVR0,#05;补偿值为5,指针指向反转表
FZ3:
MOVA,R0
MOVDPTR,#TABLE
MOVCA,@A+DPTR
JZFZ2;对A的判断,当A=0时则转到ZZ2
MOVP1,A
LCALLDELAY1；步进电机中速
INCR0
DJNZR3,FZ3
MOVP1,#00H
LCALLDE08S
DJNZR5,ZS;转中速程序
LJMPMAIN；转主程序
;============3号键处理程序=====快速=============
PK3:
MOVR3,#196;正转196脉冲
KS:
MOVR0,#00H;补偿值为0,指针指向正转表
KS1:
MOVP1,#00H
MOVA,R0
MOVDPTR,#TABLE
MOVCA,@A+DPTR
JZKS;对A的判断,当A=0时则转到KS
MOVP1,A
LCALLDELAY2；步进电机快速
INCR0
DJNZR3,KS1
LJMPMAIN；转主程序
;-----------延时---转速-----表----------------
DELAY2:
MOVR7,#100;步进电机的转速（快）
JMPM3
DELAY1:
MOVR7,#170；步进电机的转速（中）
JMPM3
DELAY:
MOVR7,#250;步进电机的转速（慢）
M3:
MOVR6,#255
DJNZR6,$
DJNZR7,M3
RET
DE01S:
MOVR4,#01
JMPDE1
DE08S:
MOVR4,#08;0.8S延时子程序
DE1:
MOVR3,#200
DE2:
MOVR2,#126
DE3:
DJNZR2,DE3
DJNZR3,DE2
DJNZR4,DE1
RET
TABLE:
DB04H,08H,01H,02H,00H;正转表
DB04H,02H,01H,08H,00H;反转表
END
八、心得体会
本次课程设计，使我们学习《单片机原理》课程后的一次应用。
电路设计方面，要合理规划单片机的引脚，确定好那些拐角做输入那些做输出。
单片机的最小系统上在程序设计的过程中主要的问题也是程序的编写方面，步进电机的转速，角度，时间都需要脉冲数量的编辑，在汇编语言里计算的脉冲数在实际中存在误差，需要结合实际自习修改程序。
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