单片机报告进步电机项目报告.docx
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单片机报告进步电机项目报告
步进电机项目报告
姓名:
王腾飞
班级:
电子09-2
学号:
0950213222
老师:
刘燎原
目录
一、前言
二、项目要求
三、方案选择
四、电路分析
五、软件介绍
六、电路仿真
七、焊接调试
八、项目总结
一、前言
在生活和生产的各领域中,凡是有自动控制要求的地方都会有单片机的身影出现;从简单到复杂,从空中、地面到地下,凡是能想像到的地方几乎都有使用单片机的需求。
现在尽管单片机的应用已经很普遍了,但仍有许多可以用单片机控制而尚未实现的项目,因此,单片机的应用大有想像和拓展空间。
单片机就是微控制器,它是嵌入式系统中的重要且发展迅速的组成部分。
单片机接上震荡元件(或震荡源)、复位电路和接口电路,载入软件后,可以构成单片机应用系统。
将它嵌入到形形色色的应用系统中,它就成为众多产品、设备的智能化核心。
所以,生产企业称单片机为“微电脑”。
单片机的应用有利于产品的小型化、多功能化和智能化,有助于提高劳动效率,减轻劳动强度,提高产品质量,改善劳动环境,减少能源和材料消耗,保证安全等。
但是,单片机应用的意义绝不仅限于它的广阔范围以及所带来的经济效益上,更重要的意义还在于:
单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。
从前必须有模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能使用单片机通过软件(编程序)方法实现了。
这种以软件取代硬件并提高系统性能的控制系统“软化”技术,称之为微控制技术。
微控制技术是一种全新的概念,是对传统控制技术的一次革命。
随着单片机应用的推广普及,微控制技术必将不断发展、日益完善和更加充实。
近年来随着计算机在社会领域的渗透,单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,以作完善。
模拟多通道压力系统是利用压力传感器采集当前压力并反映在显示器上,它可以分析压力过量程,并发出报警。
并采用电子秤原理可根据输入单价准确的计算出物体的金额。
本篇论文讨论了简单的倒计时器的设计与制作,对于倒计时器中的LED数码显示器来说,我为了简化线路、降低成本,采用以软件为主的接口方法,即不使用专门的硬件译码器,而采用软件程序进行译码。
二:
项目要求
1.使用三相、八拍步进电机。
2.ULN2003:
反相驱动芯片
3.通过按键,控制电机的正转、反转、停止
三、方案选择
1相步进电机。
定子的通电方式称为励磁方式。
1.1相励磁方式
A相通电;B相通电;C相通电;
当脉冲一个一个发来时,如果按A->B->C->A...的顺序通电,则电机转子便按逆时针转动,这种通电方式成为1相励磁方式。
如果按A->C->B>A...的顺序通电,则电机转子便按逆时针转动
2.2相励磁方式
顺时针轮回AB→BC→CA→AB
逆时针轮回BA→AC→CB→BA
2、步进电机的驱动
步进驱动器:
是一种能使步进电机运转的功率放大器,能把控器
发来的脉冲信号转化为步进电机的角位移,电机的转速与脉冲率
成正比,所以控制脉冲频率可以精确调速,控制脉冲数就可以精确定位。
ULN2003:
反相驱动芯片,高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高(大于1000)、工作电压高(大于50V)、温度范围宽、带负载能力强(输出电流大于500mA)等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。
主要用于如下领域:
伺服电机;步进电机;电磁阀;可控照明灯。
四、电路分析
1、AT89C51的芯片概述
AT89C51是一个低功耗,高性能CMOS8位单片机,片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
其工作电压在4.5-5V,一般我们选用+5V电压。
外形及引脚排列如图2所示:
AT89C51主要特性
89C51的核心电路框图
•与MCS-51兼容
•4K字节可编程闪烁存储器
•寿命:
1000写/擦循环
•数据保留时间:
10年
•全静态工作:
0Hz-24MHz
•三级程序存储器锁定
•128×8位内部RAM
•32可编程I/O线
•两个16位定时器/计数器
•5个中断源
•可编程串行通道
•低功耗的闲置和掉电模式
•片内振荡器和时钟电路
AT89C51管脚说明
(1)电源及时钟引脚(4个)
Vcc:
电源接入引脚
Vss:
接地引脚
XTAL1:
晶振震荡器接入的一个引脚(采用外部振荡器时,此引脚接地);
XTAL2:
晶体振荡器的另一个引脚(采用外部振荡器时,此引脚作为外部振荡器信号的输入端)。
(2)控制线引脚(4个)
RST/Vpd:
复位信号输入引脚/备用电源输入引脚;
ALE:
地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚:
EA:
内外存储器选择引脚/片外EPROM编程电压输入引脚;
PSEN:
外部程序存储器选通信号输出引脚。
(3)并行I/O引脚
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
2、步进电机
一般电机(直流电机)都是连续运转的,而步进电机却是一步一步地转动,故称之为步进电机。
每当步进电机的驱动器接收到一个驱动脉冲后,步进电机将会按照设定的方向转动一个固定的角度。
所以说步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
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;
可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达调速的目的。
因此在需要准确定位或调速控制时均可考虑使用步进电机。
步进电机的这些特性非常适合单片机控制,控制信号由单片机产生,步进电机则根据控制信号来动作。
五、软件介绍
程序清单:
#include
sbitk1=P3^0;
sbitk2=P3^1;
sbitk3=P3^2;
unsignedcharcodezz[]={0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0xc0,0x80,0x90};
unsignedcharcodefz[]={0x90,0x80,0xc0,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01};
voiddelay(unsignedinta)
{
unsignedcharb;
while(--a!
=0)
{
for(b=0;b<125;b++);
}
}
voidzhengzh(unsignedcharm)
{unsignedchari,j;
for(i=0;i<8*m;i++)
{for(j=0;j<8;j++)
{P2=zz[j];delay(25);if(k3==0){while(k3==0);break;}}
}
}
voidfanzh(unsignedcharm)
{unsignedchari,j;
for(i=0;i<8*m;i++)
{for(j=0;j<8;j++)
{P2=fz[j];delay(25);if(k3==0){while(k3==0);break;}}
}
}
main()
{while
(1)
{
if(k1==0){while(k1==0);zhengzh(4);}
if(k2==0){while(k2==0);fanzh(4);}
}
}
六、电路仿真
1、KEILC软件
KeilC51仿真器是一款利用KEILC51的IDE集成开发环境作为仿真环境的廉价仿真器,是利用SST公司具有IAP功能的单片机SST89C58制作而成,主要是利用了SST89C58的IAP功能,所谓IAP功能是Inapplicationprogram的英文缩写,是在应用编程的意思,通俗一点讲就是:
它可以通过串口将用户的程序下载到单片机中,可以通过串口对单片机进行编程。
它之所以具有这种功能,实际上它有两块程序flash区,其中一块flash中运行的程序可以更改另外的一块程序flash区中的程序,正是利用这一特性才用它作成了仿真器,我们把仿真器的监控程序事先烧入SST89C58,监控程序通过SST89C58的串口和PC通讯,当使用KEILC51的IDE环境仿真时,用户的程序通过串口被监控程序写入flash程序区中,当用户设置断点等操作仿真程序时,flash程序中的用户程序也在相应的更改,从而实现了仿真功能。
调试的主要方法:
①.启动Keilc51
②.新建一个工程。
Project菜单—〉Newproject,选择好我们要保存的文件夹后,键入Frist保存。
接着弹出CPU类型选择框,我们选择最常用的AT89C51,按确定。
③.在工程中加入文件。
新建一个文件,文件菜单File—〉New,我们再选择:
文件菜单File—〉SaveAs?
(另存为)弹出对话框后,我们文件名框中键入First.c(注意文件后缀名是.c)保存。
C文件建好啦。
现在我们把文件加入到工程中去。
点击Target1前面的+号,右键单击SourceGroup1—〉选择AddFilestoGroup,SourceGroup1,选择添加Add。
编译运行,检查程序是否有错误。
界面如下:
KeilC界面
2、Proteus软件
Proteus是一款EDA软件,该软件具有模拟电路仿真,数字电路仿真,单片机以及外围电路组成的系统的仿真,RS-232动态仿真,I2C调试器,SPI调试器,键盘和LCD系统的仿真,以及各种虚拟仪器,如示波器,逻辑分析仪,信号发生器等。
该软件目前支持的单片机类型有:
68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、ARM以及各种外围芯片。
该软件还支持大量的存储器和外围芯片,所以,该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件。
调试方法:
首先用Keil软件将C编译成HEX文件,打开Keil软件,新建一个文档,输入C程序,保存成C格式文件,然后新建工程,连接单片机为AT89C51,选择Optionsfortarget,选择OUTPUT子菜单,在CreateHEXFi前打钩,DeBug子菜单中,Settings选择ProteusVSMSimulator,USE前打钩,再次运行文件,成功后在目录下会生成HEX文件,打开Proteus软件,或直接点击DSN文件,双击单片机模板,点击文件夹式样的图标选择对应的HEX驱动文件,然后点击开始,进行调试。
硬件仿真图:
七、焊接调试
1、元件清单
①
AT89C51芯片
1个
②
芯片插座
1个
③
开关
3个
④
三相、八拍步进电机
1个
⑤
步进电机的驱动ULN2003
1个
⑥
10K电阻
4个
2、实物图
实物图一:
八、项目总结
这次项目计根据课题要求,复习了所学的单片机和步进电机的内容,通过查阅大量书籍、专业网站、论坛等,通过反复对比,采用技术较为成熟以及仿真效果的电路。
在软件设计方面,一部分参考文献的已成程序进行修改编写,一部分则是平时的经验积累,初步掌握了步进电机控制的基本原理和步进电机转动编程的方法,步进电机作为执行元件,是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。
随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日增加,在各个国民经济领域仍将起到重要作用。
根据课程设计的要求和自己通过参考有关资料,写好程序流程图,在程序流程图的基础上,根据芯片的功能写出相应的程序,达到能够实现所要求的功能的目的。
在写程序时,在每条指令后都写好注释,以便在程序出错的检查过程中可以更容易查找得到。
重点是理论与实际的相结合,不单单只是书上的一条条分离的指令。
这次实验我们学到了步进电机、更重要的是学会了程序出问题时调试的方法,并养成了遇到困难主动独立寻找解决方案的信心和技巧。
通过实验,我感到自己综合应用能力有待进一步加强。
让我更加重视实践动手操作能力,全面提高综合素质。
最重要的一点,我觉得通过单片机的学习不仅让我入门了一门技术,更让我学到了很多方法,开阔了眼界。
它告诉我做一件事情要有始有终,要持之以恒,切不可投机取巧。
在制作的过程中经常埋头奋战一整天,有时候成果斐然,有时候却毫无进展,但心里时踏实的,或许自己又掌握了一些知识,自己又排除了一些故障。
它还告诉我在做事时要做到坚守规范和不拘泥与一体。
比如编写程序就要算法和思想上活跃,走新颖高效路线,同时又要遵循基本的编程规则,谙熟程序流程,避免不必要的错误,提高办事效率。
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