單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)課程設(shè)計說明書

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 說明書</p><p>　　課程名稱：單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)</p><p>　　專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化</p><p>　　姓 名 </p><p><b>　　學(xué) 號： </b></p><p>&

2、lt;b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 課程設(shè)計的目的和要求 1</p><p>　　1.1 課程設(shè)計目的和要求 1</p><p>　　1.2 課程設(shè)計預(yù)備知識 1</p><p>　　1.3課程設(shè)計的任務(wù) 1</p><p>　　第二章 總體設(shè)計3</p

3、><p>　　第三章 硬件設(shè)計 3</p><p>　　第四章 軟件設(shè)計7</p><p>　　第五章 系統(tǒng)調(diào)試 8</p><p>　　第六章 課程設(shè)計心得 8</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　第一章 課程設(shè)計的目的和要求<

4、/p><p>　　1.1 課程設(shè)計目的和要求</p><p>　　目的 ： 《單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》課程設(shè)計是學(xué)好本門課程的又一重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，課程設(shè)計的目的就是配合本課程的教學(xué)和平時實(shí)驗，以達(dá)到鞏固消化課程的內(nèi)容，進(jìn)一步加強(qiáng)綜合應(yīng)用能力及單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)和設(shè)計能力的訓(xùn)練，啟發(fā)創(chuàng)新思維，使之具有獨(dú)立單片機(jī)產(chǎn)品和科研的基本技能，是以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識的過程，是知識轉(zhuǎn)化為能力和能力轉(zhuǎn)化

5、為工程素質(zhì)的重要階段。</p><p>　　課程設(shè)計的要求: </p><p>　　1. 具有對步進(jìn)電機(jī)的啟停,正反轉(zhuǎn)控制,加速減速控制。</p><p>　　2．通過停止鍵正轉(zhuǎn)鍵，反轉(zhuǎn)鍵，加速鍵，減速鍵實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的控制。</p><p>　　3. 實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)的切換，在一定范圍內(nèi)可以進(jìn)行加減速調(diào)節(jié)。</p>

6、<p>　　4.在不切斷電源的情況下可以暫停，此后仍可進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制。</p><p>　　5.通過LED燈顯示正反轉(zhuǎn)狀態(tài)。</p><p>　　1.2 課程設(shè)計預(yù)備知識</p><p>　　1.復(fù)習(xí)了解C語言程序設(shè)計；</p><p>　　2.復(fù)習(xí)和了解匯編語言；</p><p>　　3.熟練使用pr

7、oteus軟件；</p><p>　　4.熟練使用wave6000軟件；</p><p>　　5．學(xué)習(xí)使用keil的使用；</p><p>　　6..復(fù)習(xí)單片機(jī)相關(guān)知識；</p><p>　　1.3課程設(shè)計的任務(wù)</p><p>　　根據(jù)給定的任務(wù)要求選擇合適的單片機(jī)和其他電子元器件，進(jìn)行系統(tǒng)硬件電路設(shè)計和軟件編程，根

8、據(jù)系統(tǒng)制作并調(diào)試系統(tǒng)電路板，使之實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求。有關(guān)參數(shù)選擇要求符合國家標(biāo)準(zhǔn)。具體設(shè)計內(nèi)容如下：</p><p>　　設(shè)計系統(tǒng)工作原理圖，利用PROTEUS軟件繪制系統(tǒng)工作原理圖；</p><p>　　系統(tǒng)控制程序設(shè)計、調(diào)試及實(shí)現(xiàn)：</p><p>　　（1）根據(jù)要求，寫出完整的程序流程圖；（2）將設(shè)計程序輸入、匯編，排除語法錯誤，生成*.OBJ文件；（3）按所設(shè)

9、計的原理圖，在實(shí)驗平臺上連線，檢查無誤；（4）將目標(biāo)文件傳送到實(shí)驗系統(tǒng)，執(zhí)行并運(yùn)行調(diào)試該程序，最終實(shí)現(xiàn)控制要求</p><p>　　寫出設(shè)計說明書，說明書格式見附錄，3000字左右</p><p><b>　　第二章 總體設(shè)計</b></p><p>　　使用兩個中斷來分別控制正反轉(zhuǎn)和加減速,通過查詢方式來實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的切換和停止操作,使用兩

10、個LED燈來反應(yīng)正反轉(zhuǎn)的狀態(tài)。考慮到單片機(jī)帶動負(fù)載的能力有限，在步進(jìn)電機(jī)和P1口之間加功率放大器來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，具體電路圖見硬件設(shè)計電路圖。通過軟件來實(shí)現(xiàn)設(shè)計所要求的功能，具體設(shè)計見程序清單。</p><p>　　第三章 硬件設(shè)計</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable

11、Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT

12、89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。</p><p>　　1．主要特性：·與MCS-51 兼容 ·4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10年·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz·三級程序存儲器鎖定·128*8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個16位定時器/計數(shù)器

13、3;5個中斷源 ·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 </p><p>　　2．管腳說明：    VCC：供電電壓。    GND：接地。    P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口

14、的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。    P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流

15、，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。     P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址

16、的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上</p><p>　　3．振蕩器特性：    XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。<

17、/p><p>　　4．芯片擦除：    整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，

18、定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。</p><p>　　2.LN2003也是一個7路反向器電路，即當(dāng)輸入端為高電平時ULN2003輸出端為低電平，當(dāng)輸入端為低電平時ULN2003輸出端為高電平，繼電器得電吸合。如圖</p><p>　　功能特點(diǎn)：模塊配置:7 NPN </p>&

19、lt;p>　　電壓, Vceo:50V </p><p>　　集電極直流電流:500mA </p><p>　　直流電流增益hFE:1000 </p><p>　　工作溫度范圍:-20°C to +85°C </p><p>　　封裝類型:PDIP </p><p><b>　　引腳

20、數(shù):16 </b></p><p><b>　　封裝類型:DIP </b></p><p><b>　　晶體管數(shù):7 </b></p><p>　　表面安裝器件:通孔安裝器件標(biāo)號:2003 </p><p>　　最大連續(xù)電流, Ic:500mA </p><p>

21、　　芯片標(biāo)號:2003 </p><p>　　輸入電壓最大:30V </p><p>　　輸入類型:5V TTL CMOS </p><p>　　輸出電壓最大:50V </p><p>　　輸出電流最大:0.6A </p><p><b>　　通道數(shù):7 </b></p><p

22、>　　邏輯功能號:2003</p><p>　　9接電源，10-16輸出，1-7輸入</p><p>　　利用P1口進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計原理圖</p><p><b>　　3.步進(jìn)電機(jī)原理</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動原理是通過對每相線圈中的電流的順序切換來使電機(jī)作步進(jìn)式旋轉(zhuǎn)。切換是通過單片機(jī)輸出脈

23、沖信號來實(shí)現(xiàn)的。所以調(diào)節(jié)脈沖信號的頻率便可以改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，改變各相脈沖的先后順序，可以改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)由慢到快逐步加速。電機(jī)驅(qū)動方式可以采用雙四拍(AB→BC→CD→DA→AB) 方式， </p><p>　　4.硬件電路圖如下：

24、 </p><p><b>　　第四章 軟件設(shè)計</b></p><p><b>　　1.總體程序框圖</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　Y</b>&

25、lt;/p><p><b>　　YY</b></p><p><b>　　減速請求？Y</b></p><p>　　加速請求？Y減速請求?Y</p><p>　　減速請求？Y反轉(zhuǎn)請求？Y</p><p><b>　　第五章 系統(tǒng)調(diào)試</b></p

26、><p>　　在調(diào)試費(fèi)過程中遇到的問題</p><p>　　1.加速按鈕導(dǎo)致電機(jī)正轉(zhuǎn)，JNB P0.4,FZ 后面加上RETI 解決了這個問題</p><p>　　2.加速減速按鈕不能實(shí)現(xiàn)與設(shè)計的功能，調(diào)試后發(fā)現(xiàn)，INT0的觸發(fā)方式改為上升沿觸發(fā)就解決了問題</p><p>　　3.停止后沒法再啟動，后經(jīng)發(fā)現(xiàn)是因為中斷1沒有退出，后加了一條中斷返

27、回指令 RETI 實(shí)現(xiàn)了預(yù)設(shè)功能。</p><p>　　第六章 課程設(shè)計心得</p><p>　　本次課程設(shè)計是一次理論與實(shí)踐結(jié)合的好機(jī)會，通過本次課程設(shè)計，是我對單片機(jī)知識的掌握更加熟練和充足，同時也學(xué)會了幾款非常有用的軟件，對以后的學(xué)習(xí)會有很大的幫助。在設(shè)計個過程中，不可避免的遇到了一些問題，雖然耗費(fèi)了很多的精力和時間，但只靠自己解決了問題，提高了獨(dú)立自主解決問題的能了，同時為以后的軟

28、件設(shè)計積累了一寶貴的經(jīng)驗，大大增強(qiáng)了對單片機(jī)設(shè)計的興趣，為我以后的專業(yè)方向的發(fā)展提供了重要的參考?？傊诒敬握n程設(shè)計中學(xué)到了很多東西，期待以后還有機(jī)會做類似的設(shè)計。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李廣第主編．單片機(jī)基礎(chǔ)．第一版．北京航空航天大學(xué)出版社．北京．1994年6月</p><p>　　[2]