步进电机的单片机控制Word下载.docx

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接着阐述了步进电机软件控制的开发的流程和程序设计。

同时给出了三相六拍步进电机的正反转、速度控制的程序清单。

本文采用软硬件结合的方法，达到了对步进电机的最佳控制。

关键词：

步进电机，单片机，动态扫描，恒流斩波，看门狗

StepperMotorControlMCU

ABSTRACT

Steppermotoriscontrolledbyelectricalpulsesignalphasewindingcurrenttoachievefixedanglerotatingelectromechanicalcomponents,comparedwithothertypesofmotorcontrolwitheasy-to-open-loopprecision,noaccumulationoferroroftheadvantagesgainedinmanyfieldshasbeenwidelyused.

Thispaperdescribesasimplesteppermotordevelopment,characteristic,anditworks.Includingsteppermotorcontrolandthedrivermadeasystematicwayofexplanation,giventhesystemdesignoftheoverallprogram,aswellasfeaturesandfunctionalityofthesystem.ThenthemaincontrollerAT89C2051microcontroller.Describedindetailbasedonthestepmotorcontrolsystem.

Onthisbasis,ontheperiphery:

thekeyboardcircuitry,thedynamicscanningLEDdisplaycircuitandconstantcurrentchoppersteppermotordrivecircuit,thewatchdogcircuitindetailthevariousmodulesofthecircuitdesign.Thengivesthecontrolofsteppermotorsoftwaredevelopmentprocessesandprogramming.Atthesametimegivesthesixbeatthree-phasesteppermotorrotating,andspeedcontroloftheprogramlist.Inthispaper,themethodofcombiningsoftwareandhardwaretoachievethebestcontrolofthesteppermotor.

KEYWORDS:

steppermotor，microcontroller，watchdog，dynamicscanconstant，currentchopper

目　录

前　言1

第1章步进电机的概述3

1.1步进电机的特点3

1.2步进电机的分类3

1.3反应式步进电机的工作原理4

第2章步进电机的控制系统及硬件设计6

2.1常见步进电机控制系统6

2.2步进电机驱动技术的基本类型6

2.3本系统的特点7

2.4本系统功能8

第3章系统的硬件设计9

3.1系统组成9

3.2系统核心AT89C20519

3.2.1AT89C2051简介9

3.2.2系统端口分配11

3.3外围电路设计11

3.3.1显示电路设计[13]12

3.3.2键盘电路设计14

3.3.3看门狗复位电路14

3.4步进电机的驱动电路15

3.4原器件清单17

第4章系统软件设计18

4.1系统软件主流程19

4.2系统运行流程19

4.3冗余指令20

4.4系统说明主要资源分配21

4.4.1软件说明21

4.4.2系统主要资源分配和各标志位定义22

结　论23

谢辞25

参考文献26

附　录28

前　言

历史证明,一个国家的制造业水平在很大程度上可以体现国家的实力,国家的发展也在很大程度上依赖于先进的制造业,所以大多数国家都非常重视大力发展制造业,二战后,计算机控制技术、微电子技术、信息和自动化技术有了迅速的发展,并在制造业中得到了愈来愈广泛的应用,先后出现了数控（NC）、计算机数控（CNC）、柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）、计算机集成制造系统（CIMS）等多项先进制造技术与制造模式,推动着世界制造业进入一个崭新的阶段[1]。

而在这些技术环节中,具有很多优点的步进电机就是一个重要角色,比如在数控技术中。

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，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。

[2]由于脉冲信号数与步距角的线性关系，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。

这就是步进电机的优点。

正是由于步进电机具有突出的优点,所以成了机电一体化的关键产品之一。

优点明显的步进电机被广泛应用在电子计算机的许多外围设备中。

例如：

打印机、纸带输送机构、卡片阅读机、主动轮驱动机构和存储器存取机构等。

步进电机也在军用仪器、通信和雷达设备、摄影系统、光电组合装置、阀门控制、数控机床、电子钟、医疗设备及自动绘图仪、数字控制系统、工具机控制、程序控制系统以及许多航天工业的系统中得到应用。

因而，对于步进电机控制的研究也就显得重要了。

上世纪年代以后，由于微型计算机以多功能的姿态出现，步进电动机的控制方式变得更加灵活多。

原来的步进电机控制系统采用分立元件的控制回路，或者集成电路，不仅调试安装复杂还要消耗大量元器件。

而且，一旦定型之后要改变控制方案就一定要重新设计电路，不利于系统的改进升级。

基于微型单片机的控制系统则通过软件来控制步进电机，能够更好地发挥步进电机的潜力。

因此，用微型单片机控制步进电机己经成为了一种必然的趋势，也符合数字化的时代发展要求[2]。

但是在有些应用场合，并不需要高精度的控制，而是需要在满足一般工作要求的情况下，尽量使控制系统做到：

1.系统硬件结构简单,成本低。

2.功能较为齐全。

3.适应性强。

4.电机运行状态、速度指示一目了然、操作方便。

5.系统抗干扰和可靠性高。

本论文就是采用这个思路进行设计。

采用单片机的软件和硬件结合进行控制，运用其强大的可编程和运算功能，充分利用单片机的各种资源，能灵活的对步进电机进行控制。

实现其正反转、转速等控制。

如果需改变控制要求，一般只需改变软件就能适应新的环境，并且在本设计中利用动态扫描技术，把LED显示电路和键盘电路有机的结合起来，既节约了单片机的端口，又能做到一定的人机交换。

而且为了抗干扰，提高可靠性，加入看门狗电路，在软件设计上加入去抖动，因此具有一定的应用价值。