基于51单片机的步进电机调速系统(含完整代码)

课程设计报告

设计题目：遥控小车

——基于51单片机的步进电机调速系统学院：

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指导教师：

华南农业大学

理学院应用物理系

课程设计（报告）任务书

学生姓名指导教师职称

学生学号

专业电子信息科学与技术

题目基于51单片机的步进电机调速系统（遥控小车）

任务与要求

1. 设计并制作电路，利用单片计控制步进电机运转。

2. 通过键盘可以不间断地设定改变电机的转速、转向。

3. 利用显示器实时显示转速等参数。

4. 扩展功能：可设定转动步数。

开始日期2014 年3 月完成日期2014 年3 月

1引言

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。目前，步进机已经广泛应用于领域，例如工业生产中的机械臂的控制，照明装置和监控摄像机转动等。步进机在装置转动、精确位移方面有很重大的作用。

本系统是基于STC89C51 单片机的遥控小车。采用STC89C51单片机作为控制核心，通过ULN2003A驱动步进机（28BYJ-48）转动，由按键和显示屏1602组成人机交互模块，同时通过315M无线发射和接收模块向单片机输入控制信号，将整个系统固定于简易小车上，最终实现小车测试和远程遥控功能。基本达到预定的设计要求以及功能的扩展。

2系统的设计与理论分析

2.1系统总体设计

2.2理论分析

本设计分为两种工作模式：测试模式、遥控模式。在电路板上有一个带锁的开关进行设置。

测试模式工作时，通过控制小车上的按键进行加速、减速、反转、设置、步数增、步数减等按键，单片机扫描按键，通过软件控制液晶模块显示对应的转速、设置的速度和步数，同时控制步进机模块进行相应的转动。

步进机的是由ULN2003A达林顿管驱动，由单片机控制输入脉冲的频率来控制步进机的转速，单片机是通过程序查表对4个I/O口输出脉冲，本次设计采用的是两相四线减速步进机，步进角为5.625°，减速比为64:1，程序采用的是8拍查表，具有较好的扭矩。

遥控模式工作时，遥控部分五个按键分别输入前、后、左、右、暂停，单片机扫描按键，通过无线发射模块发射串行编码，小车的无线接收模块接收对应的编码，送至单片机进行解码，从而控制液晶模块的显示和步进机模块的工作，进而完成功能。

设定单通道无线收发模块通信协议为：

下降沿：1ms的高电平，随后500us的低电平。

起始位：4ms的高电平，随后4ms的低电平。

数据1：2ms的高电平，随后500us的低电平。

数据0：1ms的高电平，随后500us的低电平。

结束位：4ms的低电平。

发送指令程序为：{下降沿，起始位，3个数据位，结束位}

发送编码为：右转：000

前进：001

后退：010

左转：011

接收程序通过触发外部中断1来接受信号，当P3.3口收到下降沿信号是即开始接收数据。

3硬件系统设计

3.1总体电路图

3.2单片机最小系统

本次设计采用的是两相四线减速步进电机，步进角为5.625°，减速比为64:1 采用ULN2003达林顿管驱动。

3.4液晶显示模块

液晶显示模块采用LCD1602显示屏。

3.6遥控器部分

4软件系统设计

4.1主函数

4.2遥控模式程序

4.3测试模式程序

4.4键盘扫描程序

5系统运行情况分析

打开小车开关后，按下“测试”按键，小车进入测试模式。连续按“加速”按键时，小车轮子转速明显变快；连续按“减速”按键时，小车轮子转速逐渐变慢；按“反转”按键轮子转速反向。按“设置”按键会看到液晶显示屏关标闪烁，按“设置”键使光标移动，按“+”、“-”设置小车速度和步数，再一次按“设置”键，小车会依照这顶要求行驶。

按“测试”按键使其弹起，测试小车进入遥控模式工作时，打开遥控器，分别按下“前”、“后”、“左”、“右”，小车会依照对应的方向行驶，按下“暂停”键时，小车停止。

由此，改系统基本达到设计要求及拓展功能的要求。

不过因为本设计采用的28BYJ-48步进机为减速步进机，转动的上限值比较下，导致小车的行驶效果较慢，这个问题可以通过课后改用其他型号计算机得以解决。

6总结与讨论

经过四个星期的单片机课程设计，终于完成了基于51单片机的步进电机调速系统的设计，基本达到设计要求。同时自己在该系统上扩展无线收发模块，将该系统拓展为遥控小车。在本次设计的过程中，我们组成员进行了热烈讨论及反复的斟酌、修改。首先对需要用到的元器件的参数进行充分的了解，然后在计算机上用Proteus进行了与Keil软件的联动仿真。确认仿真正确看是硬件的焊接与调试。在实验过程中，我们也遇到了许多问题，如步进机转动不起来、液晶屏显示乱码等，但是经过不断的探索、思考、验证，我们最终克服了种种困难，解决了所遇到的问题，成功地完成了这个课程设计。

在这个过程中，除了学习到关于本次设计的一些专业知识、电路焊接实践经验外，同时，大家的刻苦耐劳、团队合作的品质也得到了充分的锻炼。

图1 遥控小车

图2 遥控器

附2：参考文献

[1] 李朝青. 单片机原理及接口技术[M].第3版. 北京航空航天大学出版社, 2005.

[2] 杨素行. 模拟电子技术基础简明教程[M]. 第三版. 高等教育出版社, 2006.

A.庞明辕：电路焊接、单片机编程、电路调试、辅助完成设计报告。

B.杜烁：电路焊接、单片机编程、辅助方案改进、辅助完成设计报告。

C.汤安琪：电路焊接、数据采集、完成设计报告。

附4：元器件清单表格

评语：

成绩：