proteus下步進電機控制

1、目錄摘要1一、 課程設計目的與要求11.課程設計目的22設計要求2二、 電路設計原理及原理圖21.設計方案22.電路原理22.1開關控制電路22.2晶振電路32.3復位電路32.4電機驅(qū)動電路43.原理圖44.流程圖55.軟件設計6三、 設計過程61.籌備過程62.制作過程73.調(diào)試過程74.元件清單7四、總結(jié)71.結(jié)論總結(jié)82.心得體會8五、 致謝8六、參考文獻8附件8單片機步進電機控制器摘要本設計就是以單片機AT89C51為核心，附以外圍電路，實現(xiàn)步進電機正反轉(zhuǎn)及停止的系統(tǒng)；運用單片機的運算和處理能力和ULN2003A電機驅(qū)動芯片來實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止等功能，并運用軟件Proteus

2、進行仿真來得到實驗結(jié)果。一、 課程設計目的與要求1.課程設計目的設計一采用單片機實現(xiàn)控制小車的前進、后退、停止功能的控制器。并熟練對單片機編程及軟件的實際應用。2設計要求（1）采用單片機控制（2）所控制小車由步進電機驅(qū)動（3）能實現(xiàn)小車的前進、后退、停止的功能二、 電路設計原理及原理圖1.設計方案本設計通過AT89C51單片機的I/O口對ULN2003A電機驅(qū)動芯片賦值來控制電機，單片機的P1 口的低四位作為步進電機的控制輸出, P0. 0, P0. 1連接兩點動開關,作為電機運行模式的切換控制方式。圖1. 系統(tǒng)框圖圖2. 系統(tǒng)功能圖2.電路原理AT89C51是集成40個I/O口的單片機，擁有

3、12MHZ的晶振周期，電路擁有可控復位電路。ULN2003A電機驅(qū)動電路可以實現(xiàn)電機的速度調(diào)整。本電路實現(xiàn)電機調(diào)速主要利用了ULN2003A的引腳的電平控制，讓其電平的高低變化可以跟據(jù)單片機程序來進行調(diào)節(jié)，本電路分別進行了設置，當正轉(zhuǎn)開關閉合時，可以控制電機正轉(zhuǎn)，當反轉(zhuǎn)開關閉合時，可以控制電機反轉(zhuǎn)。 2.1開關控制電路當正轉(zhuǎn)開關閉合時，電機正轉(zhuǎn)；當反轉(zhuǎn)開關閉合時，電機反轉(zhuǎn)；當兩開關都斷開時，電機停止轉(zhuǎn)動。圖3. 開關控制電路2.2晶振電路為AT89C51提供晶振。圖4. 晶振電路2.3復位電路給單片機提供復位功能。圖5. 復位電路2.4電機驅(qū)動電路圖6. 電機驅(qū)動電路3.原理圖首先在PROTE

4、US文件下創(chuàng)建步進電機電路原理圖。根據(jù)設計需求打開器件模型庫,在MCU庫查找AT89C51 模型,在電機類庫中查找步進電機模型,在模擬IC庫查找電機驅(qū)動器ULN2003A模型,依次在相應器件模型子庫中查找單片機的外圍復位電路、晶振電路等的常用器件模型;然后將軟件左側(cè)的器件拾取框?qū)⑾鄳骷先朐韴D工作區(qū),基于單片機控制的電機原理圖如圖7所示。圖7. 單片機步進電機控制原理圖4.流程圖圖8. 單片機直流調(diào)速系統(tǒng)流程圖5.軟件設計步進電機的驅(qū)動編寫是通過時下最流行的KEIL UV ISION3一體化集成編程軟件完成，在KE IL環(huán)境下編寫程序并生成二進制文件。軟件流程圖如圖2所示。主要是設置兩個按

5、鍵對電機進行正反轉(zhuǎn)控制,在驅(qū)動程序中設定每次按鍵的步進值。在軟件設計部分,首先要進行數(shù)據(jù)初始化,然后進行首要操作判決,執(zhí)行如下語句即可實現(xiàn)對按鍵的掃描,其中第一句為步進電機的初始角度定義,一般定義起始角度為0。POS為正轉(zhuǎn)控制子程序,NEG為反轉(zhuǎn)控制子程序。WA IT:MOVP1, R0MOVP0, #0FFHJNBP0. 0, POSJNBP0. 1,NEGSJMPWA IT在按鍵判斷完成后,進行數(shù)據(jù)處理,如下為正轉(zhuǎn)子程序,在執(zhí)行以下語句后還要判斷按鍵是否持續(xù),若持續(xù)按鍵,則步進值遞增,對步進電機進行連續(xù)驅(qū)動,否則當按鍵松開時按鍵步進電機停止轉(zhuǎn)動。POS:MOVA, R4MOVCA, A +

6、DPTRMOVP1,AACALLDELAYINCR4當為反轉(zhuǎn)控制時,控制方式同正轉(zhuǎn)相同。下面為反轉(zhuǎn)處理子程序。在此次設計中將步進制設為9度。NEG:MOVR4, #6MOVA, R4MOVCA, A +DPTRMOVP1,A在初始化中必須包含步進數(shù)據(jù)模型TAB1,在數(shù)據(jù)處理過程中進行不斷查表輸出控制量,從而實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)控制。在數(shù)據(jù)處理完成后送出P1口低四位,經(jīng)電機驅(qū)動器驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)。TAB1:DB02H, 06H, 04H, 0CHDB08H, 09H, 01H, 03H三、 設計過程1.籌備過程上網(wǎng)及到圖書館查找關于步進電機控制的資料，查找控制方案，確定方案。再查找關于AT89C51的相

7、關書籍及其控制電機調(diào)速系統(tǒng)的方案，查找電機驅(qū)動ULN2003A的相關資料，同時學習軟件Proteus仿真的使用教程及編程語言編程技巧。2.制作過程安裝完Proteus仿真軟件后，根據(jù)設計原理圖從庫文件Library中調(diào)用相應的器件，在新建的制作圖紙上設計電路、連接電路、標注器件，檢查完畢后導入寫好的程序文件，然后進行調(diào)試，在出現(xiàn)錯誤提示后進行修改電路完善電路并同時進行相應程序的修改直至完成準確無誤的設計電路。在完成設計電路后進行設計報告內(nèi)容的填寫及修改。3.調(diào)試過程本設計在調(diào)試過程中主要控制電機驅(qū)動ULN2003A的端口的電平高低，通過調(diào)整正反轉(zhuǎn)開關的閉合與斷開來實現(xiàn)對電機正反轉(zhuǎn)的控制。4.元

8、件清單表1. 元件清單器件名稱規(guī)格數(shù)量 單片機AT89C511電機驅(qū)動ULN2003A1 步進電機 MOTOR-STEPRER1開關按式2電解電容20pF2 電阻R1 47K2導線 若干四、總結(jié)1.結(jié)論總結(jié)由于設計中使用的是單片機作為核心的控制元件，附以外圍電路使本本設計具有功能強、性能可靠、電路簡單、成本低的特點，加上經(jīng)過優(yōu)化的程序，使其有很高的智能化水平。在我們設計和調(diào)試的過程中，已經(jīng)能實現(xiàn)對電機正反轉(zhuǎn)及停止控制的仿真。2.心得體會通過本次單片機課程設計，我提高了利用單片機原理、匯編語言及電工電子技術等課程知識進行單片機應用系統(tǒng)設計的能力，了解了單片機應用系統(tǒng)的整個設計過程，培養(yǎng)了設計單片

9、機應用系統(tǒng)的初步能力。五、 致謝 本課題在選題及進行過程中得到陳志剛老師的悉心指導。調(diào)試過程中，陳老師多次幫助我分析思路。在此，謹向陳老師致以誠摯的謝意。六、參考文獻1.電子技術基礎(模擬部分) 高等教育出版社 康華光著2.C程序設計題解與上機指導 清華大學出版社 譚浩強著3.單片機應用的C語言應用程序設計 北京航空航天大學出版社 周航慈著4.8051單片機徹底研究基礎篇 人民郵電出版社 林伸茂著5.單片機原理及應用 高等教育出版社 張毅剛著6.C程序設計 清華大學出版社 譚浩強著附件程序：ORG 00HSTART: MOV DPTR,#TAB1 MOV RO,#03 MOV R4,#0 MO

10、V P1,#3WAIT: MOV P1,RO ;初始角度,0度 MOV P0,#OFFH JNB P0.0,POS ;判斷鍵盤狀態(tài) JNB P0.1,NEG SJMP WAITJUST: JB P0.1,NEG ;首次按鍵處理POS: MOV A,R4 ;正轉(zhuǎn)9度 MOVC A,A+DPER MOV P1,A ACALL DELAY INC R4 AJMP KEYNEG: MOV R4,#6 ;反轉(zhuǎn)9度 MOV A,R4 MOVC A,A+DPTR MOV P1,A ACALL DELAY AJMP KEYKEY: MOV P0,#03H ;讀鍵盤情況 MOV A,P1 JB P0.0,FZ1 CJME R4,#8,LOOPZ ;是結(jié)束標志 MOV R4,#0LOOPZ: MOV A,R4 MOVC A,A+DPTR MOV P1,A ;輸出控制脈沖 ACALL DELAY ;程序延時 INC R4 ;地址加1 AJMP KEYFZ1: JB P0.1,KEY CJNE R4,#255,LOOPF ;是結(jié)束標志 MOV R4,#7LOOPF: DEC R4 MOV A,R4 MOVC A,A+DPER MOV P1,A ;輸出控制脈沖 A