proteus下步進(jìn)電機(jī)控制

1、目錄摘要1一、 課程設(shè)計(jì)目的與要求11.課程設(shè)計(jì)目的22設(shè)計(jì)要求2二、 電路設(shè)計(jì)原理及原理圖21.設(shè)計(jì)方案22.電路原理22.1開關(guān)控制電路22.2晶振電路32.3復(fù)位電路32.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路43.原理圖44.流程圖55.軟件設(shè)計(jì)6三、 設(shè)計(jì)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(huì)8五、 致謝8六、參考文獻(xiàn)8附件8單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)控制器摘要本設(shè)計(jì)就是以單片機(jī)AT89C51為核心，附以外圍電路，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)及停止的系統(tǒng)；運(yùn)用單片機(jī)的運(yùn)算和處理能力和ULN2003A電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止等功能，并運(yùn)用軟件Proteus

2、進(jìn)行仿真來得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。一、 課程設(shè)計(jì)目的與要求1.課程設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)一采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制小車的前進(jìn)、后退、停止功能的控制器。并熟練對(duì)單片機(jī)編程及軟件的實(shí)際應(yīng)用。2設(shè)計(jì)要求（1）采用單片機(jī)控制（2）所控制小車由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)（3）能實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、后退、停止的功能二、 電路設(shè)計(jì)原理及原理圖1.設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)通過AT89C51單片機(jī)的I/O口對(duì)ULN2003A電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片賦值來控制電機(jī)，單片機(jī)的P1 口的低四位作為步進(jìn)電機(jī)的控制輸出, P0. 0, P0. 1連接兩點(diǎn)動(dòng)開關(guān),作為電機(jī)運(yùn)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(gè)I/O口的單片機(jī)，擁有

3、12MHZ的晶振周期，電路擁有可控復(fù)位電路。ULN2003A電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度調(diào)整。本電路實(shí)現(xiàn)電機(jī)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(jī)程序來進(jìn)行調(diào)節(jié)，本電路分別進(jìn)行了設(shè)置，當(dāng)正轉(zhuǎn)開關(guān)閉合時(shí)，可以控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)反轉(zhuǎn)開關(guān)閉合時(shí)，可以控制電機(jī)反轉(zhuǎn)。 2.1開關(guān)控制電路當(dāng)正轉(zhuǎn)開關(guān)閉合時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)反轉(zhuǎn)開關(guān)閉合時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)兩開關(guān)都斷開時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3. 開關(guān)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(fù)位電路給單片機(jī)提供復(fù)位功能。圖5. 復(fù)位電路2.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖6. 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路3.原理圖首先在PROTE

4、US文件下創(chuàng)建步進(jìn)電機(jī)電路原理圖。根據(jù)設(shè)計(jì)需求打開器件模型庫,在MCU庫查找AT89C51 模型,在電機(jī)類庫中查找步進(jìn)電機(jī)模型,在模擬IC庫查找電機(jī)驅(qū)動(dòng)器ULN2003A模型,依次在相應(yīng)器件模型子庫中查找單片機(jī)的外圍復(fù)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?yīng)器件拖入原理圖工作區(qū),基于單片機(jī)控制的電機(jī)原理圖如圖7所示。圖7. 單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)控制原理圖4.流程圖圖8. 單片機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)流程圖5.軟件設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)編寫是通過時(shí)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(jìn)制文件。軟件流程圖如圖2所示。主要是設(shè)置兩個(gè)按

5、鍵對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制,在驅(qū)動(dòng)程序中設(shè)定每次按鍵的步進(jìn)值。在軟件設(shè)計(jì)部分,首先要進(jìn)行數(shù)據(jù)初始化,然后進(jìn)行首要操作判決,執(zhí)行如下語句即可實(shí)現(xiàn)對(duì)按鍵的掃描,其中第一句為步進(jìn)電機(jī)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(jìn)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(jìn)值遞增,對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行連續(xù)驅(qū)動(dòng),否則當(dāng)按鍵松開時(shí)按鍵步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。POS:MOVA, R4MOVCA, A +

6、DPTRMOVP1,AACALLDELAYINCR4當(dāng)為反轉(zhuǎn)控制時(shí),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(shè)計(jì)中將步進(jìn)制設(shè)為9度。NEG:MOVR4, #6MOVA, R4MOVCA, A +DPTRMOVP1,A在初始化中必須包含步進(jìn)數(shù)據(jù)模型TAB1,在數(shù)據(jù)處理過程中進(jìn)行不斷查表輸出控制量,從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)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(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。TAB1:DB02H, 06H, 04H, 0CHDB08H, 09H, 01H, 03H三、 設(shè)計(jì)過程1.籌備過程上網(wǎng)及到圖書館查找關(guān)于步進(jìn)電機(jī)控制的資料，查找控制方案，確定方案。再查找關(guān)于AT89C51的相

7、關(guān)書籍及其控制電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的方案，查找電機(jī)驅(qū)動(dòng)ULN2003A的相關(guān)資料，同時(shí)學(xué)習(xí)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P(guān)roteus仿真軟件后，根據(jù)設(shè)計(jì)原理圖從庫文件Library中調(diào)用相應(yīng)的器件，在新建的制作圖紙上設(shè)計(jì)電路、連接電路、標(biāo)注器件，檢查完畢后導(dǎo)入寫好的程序文件，然后進(jìn)行調(diào)試，在出現(xiàn)錯(cuò)誤提示后進(jìn)行修改電路完善電路并同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)程序的修改直至完成準(zhǔn)確無誤的設(shè)計(jì)電路。在完成設(shè)計(jì)電路后進(jìn)行設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容的填寫及修改。3.調(diào)試過程本設(shè)計(jì)在調(diào)試過程中主要控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)ULN2003A的端口的電平高低，通過調(diào)整正反轉(zhuǎn)開關(guān)的閉合與斷開來實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)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(jī)AT89C511電機(jī)驅(qū)動(dòng)ULN2003A1 步進(jìn)電機(jī) MOTOR-STEPRER1開關(guān)按式2電解電容20pF2 電阻R1 47K2導(dǎo)線 若干四、總結(jié)1.結(jié)論總結(jié)由于設(shè)計(jì)中使用的是單片機(jī)作為核心的控制元件，附以外圍電路使本本設(shè)計(jì)具有功能強(qiáng)、性能可靠、電路簡單、成本低的特點(diǎn)，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?cè)O(shè)計(jì)和調(diào)試的過程中，已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)正反轉(zhuǎn)及停止控制的仿真。2.心得體會(huì)通過本次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我提高了利用單片機(jī)原理、匯編語言及電工電子技術(shù)等課程知識(shí)進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力，了解了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的整個(gè)設(shè)計(jì)過程，培養(yǎng)了設(shè)計(jì)單片

9、機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的初步能力。五、 致謝 本課題在選題及進(jìn)行過程中得到陳志剛老師的悉心指導(dǎo)。調(diào)試過程中，陳老師多次幫助我分析思路。在此，謹(jǐn)向陳老師致以誠摯的謝意。六、參考文獻(xiàn)1.電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分) 高等教育出版社 康華光著2.C程序設(shè)計(jì)題解與上機(jī)指導(dǎo) 清華大學(xué)出版社 譚浩強(qiáng)著3.單片機(jī)應(yīng)用的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì) 北京航空航天大學(xué)出版社 周航慈著4.8051單片機(jī)徹底研究基礎(chǔ)篇 人民郵電出版社 林伸茂著5.單片機(jī)原理及應(yīng)用 高等教育出版社 張毅剛著6.C程序設(shè)計(jì) 清華大學(xué)出版社 譚浩強(qiáng)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(biāo)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(shí) INC R4 ;地址加1 AJMP KEYFZ1: JB P0.1,KEY CJNE R4,#255,LOOPF ;是結(jié)束標(biāo)志 MOV R4,#7LOOPF: DEC R4 MOV A,R4 MOVC A,A+DPER MOV P1,A ;輸出控制脈沖 A