精品单片机课程设计基于ATS单片机控制的步进电机定Word文档格式.docx
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当按下K2时,步进电机反转,正转指示灯熄灭,同时反转指示灯亮。
(3)K4为加速按钮。
当步进电机处于正转或反转状态时,每按下一次加速按钮,步进电机将正转或反转加速一次,最高加速四次,达到最大速度后再按加速按钮步进电机的状态不再变化。
(4)K5为减速按钮。
当步进电机处于正转或反转状态时,每按下一次减速按钮,步进电机将正转或反转减速一次,最高减速四次,减到最小速度后再按减速按钮步进电机的状态不再变化。
(5)K3为步进电机停止按钮。
当按下K3时,步进电机将停止转动。
3、一位数码管用来显示步进电机当前速度的档位。
当步进电机开始转动或按下加速减速按钮开关后数码管都会显示相应数字,数码管显示的数字表示步进电机当前工作档位。
4、正传采用1相激磁方式,反转采用1~2相激磁方式。
三、知识要点
通过学习和查阅资料,本项目需要掌握如下知识:
1、+5电源原理设计,USB供电接口的连接。
2、单片机复位电路工作原理及设计。
3、按键电路的设计。
4、光隔离电路、驱动电路的原理及设计。
5、步进电机工作原理及控制设计。
6、AT89C52单片机引脚。
7、单片机控制步进电机C语言程序设计。
(一)AT89C52的资料
引脚说明:
VCC:
供电电压。
GND:
接地。
P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时,
被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部
必须被拉高。
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3口作为AT89C51的一些特殊功能口,管脚备选功能:
P3.0RXD(串行输入口)
P3.1TXD(串行输出口)
P3.2/INT0(外部中断0)
P3.3/INT1(外部中断1)
P3.4T0(记时器0外部输入)
P3.5T1(记时器1外部输入)
P3.6/WR(外部数据存储器写选通)
P3.7/RD(外部数据存储器读选通)
RST:
复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:
当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是:
每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。
PSEN:
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。
EA/VPP:
当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;
当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
XTAL1:
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:
来自反向振荡器的输出。
(二)ULN2003资料
ULN2003的内部结构和功能:
ULN是集成达林顿管IC,内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管,可用来驱动继电器。
它是双列16脚封装,NPN晶体管矩阵,最大驱动电压=50V,电流=500mA,输入电压=5V,适用于TTLCOMS,由达林顿管组成驱动电路。
ULN是集成达林顿管IC,内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管,它的输出端允许通过电流为200mA,饱和压降VCE约1V左右,耐压BVCEO约为36V。
用户输出口的外接负载可根据以上参数估算。
采用集电极开路输出,输出电流大,故可直接驱动继电器或固体继电器,也可直接驱动低压灯泡。
通常单片机驱动ULN2003时,上拉2K的电阻较为合适,同时,COM引脚应该悬空或接电源。
ULN2003是一个非门电路,包含7个单元,但独每个单元驱动电流最大可达350mA.资料的最后有引用电路,9脚可以悬空。
比如1脚输入,16脚输出,你的负载接在VCC与16脚之间,不用9脚。
ULN2003的作用:
ULN2003是大电流驱动阵列,多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路中。
可直接驱动继电器等负载。
输入5VTTL电平,输出可达500mA/50V。
ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列,由七个硅NPN达林顿管组成。
该电路的特点如下:
ULN2003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。
ULN2003是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。
ULN2003是高耐压、大电流、内部由七个硅NPN达林顿管组成的驱动芯片。
经常在以下电路中使用,作为:
1、显示驱动
2、继电器驱动
3、照明灯驱动
4、电磁阀驱动
5、伺服电机、步进电机驱动等电路中。
ULN2003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。
ULN2003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。
ULN2003的封装采用DIP—16或SOP—16
ULN2003在各种控制电路中常用它作为驱动继电器的芯片,其芯片内部做了一个消线圈反电动势的二极管。
ULN2003的输出端允许通过IC电流200mA,饱和压降VCE约1V左右,耐压BVCEO约为36V。
输出电流大,故可以直接驱动继电器或固体继电器(SSR)等外接控制器件,也可直接驱动低压灯泡。
四、系统设计
(一)系统框图设计
图4-1基于AT89C52单片机的控制步进电机的控制框架
(二)说明
根据系统要求画出基于AT89C52单片机的控制步进电机的控制框架如图4-1所示。
系统主要包括单片机、晶振电路,电源电路、按键电路、步进电机及驱动电路几部分。
五、硬件设计
(一)电路原理图
根据图4-1,可以设计出单片机控制步进电机的硬件电路图,如4-2所示。
其他各部分器件及功能如下:
1、按键功能
单片机分别接有按键开关K1、K2、K3、K4、K5用来控制步进电机的转动,具体要求如下:
2、驱动电路
单片机的输出电流太小,不能直接与步进电机相连,需要增加驱动电路。
对于电流小于0.5A的步进电机,可以采用UL2003类的驱动IC。
ULN2003技术参数如下所示:
●最大输出电压:
50V。
●最大连续输出电流:
0.5A。
●最大连续输入电流:
25mA。
●功耗:
1W。
如图4-3所示为2001、2002、20030、2004系列驱动器引脚图,左侧1~7引脚为输出端,接单片机P1口的输出端,引脚8接地;
右侧10~16引脚为输出端,接步进电机,引脚9接电源+5V,该驱动器可提供最高0.5A的电流。
正转采用1相激磁方式,反转采用1~2相激磁方式。
1~7为输入端10~16为输出端
8号引脚接地9号引脚接+5V电源
驱动器引脚图
(二)元件清单
AT89C52单片机控制步进电机系统元件清单如下表4-1所示。
表4-1单片机控制步进电机系统元件清单
六、软件设计
(一)程序流程图
程序设计流程图如图4-4所示,,主要包括键盘扫描模块、步进电机正反转切换模块、步进电机停止及指示灯模块。
(二)源程序
#include<
REG52.H>
//开始,只正转,不反转,用flag做全局变量来控制转向
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineulongunsignedlong
#defineCLK_WISE0//顺时针方向转动
#defineINVERSE1//逆时针方向转动
bitdirection=CLK_WISE;
/***方向标志,取值为CLK_WISE或INVERSE*/
staticuintspeedcount=0;
//加速标志,越大转速越快,最大到4,然后回归到0,循环。
//程序中可以依据它来改变占空比
//ucharstep[8]={0x01,0x09,0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x
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