基于单片机和proteus的步进电机控制

目录

0. 前言 (1)

1. 电路基本理论 (1)

2. 方案设计 (2)

3. 硬件电路的工作原理 (2)

3.1步进电机模块 ........................................ 错误！未定义书签。

3.2 控制模块 (4)

3.3 LCD显示模块 (4)

4. 软件编程 (4)

4.1 程序流程图 (4)

4.2 MCS-51单片机引脚功能 (5)

4.3 源程序 (6)

5. 系统调试和结果分析 (10)

5.1 电机正转运行 (10)

5.2 电机反转运行 (10)

5.3 电机停止转动 (11)

6. 结论及进一步设想 (12)

参考文献 (12)

附录1 元件清单 (14)

课设体会 (15)

基于单片机和proteus的步进电机控制

摘要

单片机以其较小的体积、低成本、高可靠性、高附加值等优点实现了过去一个很复杂的电路所能实现的功能，因而被广泛的应用，也取代了经典的控制系统；步进电机是一种将电脉冲转变为角位移的执行机构，可通过控制脉冲数来控制角位移量，从而达到准确的定位目的，也可通过控制脉冲的频率来控制电机的转速和加速度；本文通过proteus的单片机仿真来实现其功能，并且能够在仿真中看见十分近似于真实的结果。

关键词：单片机；proteus；步进电机

0. 前言

步进电机是一种将电脉冲转变为角位移的执行机构，通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。可通过控制脉冲数来控制角位移量，从而达到准确的定位目的，也可通过控制脉冲的频率来控制电机的转速和加速度；从而达到调速的目的。

本文通过对步进电机的软件设计和硬件设计包括步进电机的结构、原理及应用，根据原理和硬件的设计利用c语言编写程序，经过反复运行和调试，实现单片机对步进电机的控制。

1. 电路基本理论

步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，它的用途是将电脉冲转化为角位移，它的的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机产生。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，控制换相顺序，即通电控制脉冲必须严格按照一定顺序分别控制各相的通断。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的。控制步进电机的转向，即给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，若按反序通电换相，则电机就反转。

控制步进电机的速度，即给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步，两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

2. 方案设计

基于单片机和proteus的步进电机控制电路的基本组成如图1所示。

控制台单片机步进电机

LED显示器

图1 基于单片机和proteus的步进电机控制电路的原理框图根据设计要求，采用的方案如下。硬件部分实现电机转动和速度显示功能，包括控制开关模块；电机转动模块和速度显示模块。软件部分实现对步进电机的控制功能，主要设计思想通过控制台控制程序的开关来控制电机的转动，由电机反馈回来的数据经单片机控制显示器显示数据.。

3. 硬件电路的工作原理

3.1步进电机模块(如图2所示)

图2 步进电机

功能：单片机输出的程序通过转换器和电机驱动器给步进电机一个脉冲信号，使步进电

机实现正转与反转。

3.2 控制模块(如图3所示)

图3 控制模块功能：通过控制台实现对单片机程序的开与关。

3.3 LCD显示模块(如图4所示)

图4 LCD显示器

功能：通过单片机输出的电机反馈信号使LCD显示器显示出步进电机的转动状态。

4. 软件编程

4.1 程序流程图：

图5：程序流程图

4.2 MCS-51单片机引脚功能：（如图6所示）

图6：单片机引脚图

开始

按键

判断按键 If(P3_5==0)

If(P3_6==0)

If(P3_7==0)

If(P3_0==0)

If(P3_1==0)

正转

加速

反转

停止

减速

显示转动方式

1 电源线：

VCC：+5 V电源。VSS：地线。

2 RST：复位信号线。

当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作。

3 信号引脚介绍

P0.0 ～ P0.7： P0口8位双向口线。

P1.0 ～ P1.7 ：P1口8位双向口线。

P2.0 ～ P2.7 ：P2口8位双向口线。

P3.0 ～ P3.7 ：P3口8位双向口线。

4 XTAL1和XTAL2：外接晶振引脚。当使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加

到XTAL1，而XTAL2悬空。

5 控制引脚：

ALE/-PROG、-PSEN、-EA/Vpp组成了MSC-51的控制总线。

（1） -EA/Vpp(31脚）：外部程序存储器地址允许输入端。

第二功能：固化编程电压输入端。

（2） ALE/-PROG(30脚）：地址锁存允许信号端。

第二功能：编程脉冲输入端。

（3） -PSEN（29脚）：程序存储允许输出信号端。

4.3 源程序：

#include

#define uc unsigned char

#define ui unsigned int

sbit KEY=P3^3;