單片機課程設計--單片機控制步進電機

1、<p><b>　　單片機課程設計</b></p><p>　　題目：單片機控制步進電機</p><p>　　班 級： 12電信4班 </p><p><b>　　設計任務書</b></p><p>　　摘要：本次課業設計是利用單片機技術知識設計一個步進電機控

2、制系統，本次課業設計用到的關鍵元器件有STC89C52單片機，ULN2003驅動芯片，五線四相步進電機，由52單片機驅動ULN2003，進而驅動步進電機進行正轉反轉。 </p><p>　　關鍵詞：步進電機;52單片機;ULN2003。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、引言5&

3、lt;/b></p><p><b>　　二、總體方案5</b></p><p><b>　　三、硬件設計6</b></p><p><b>　　四、軟件設計9</b></p><p><b>　　五、調試10</b></p>

4、<p><b>　　六、總結10</b></p><p><b>　　七、參考文獻11</b></p><p><b>　　元件清單12</b></p><p><b>　　一、引言</b></p><p>　　步進電機是一種進行精確步進運

5、動的機電執行元件，它廣泛應用于工業機械的數字控制，為使系統的可靠性、通用性、可維護性以及性價比最優，根據控制系統功能要求及步進電機應用環境，確定了設計系統硬件和軟件的功能劃分，從而實現了基于8051單片機的四相步進電機的開環控制系統?？刂葡到y通過單片機存儲器、I/O接口、中斷、鍵盤、LED顯示器的擴展、步進電機的環形分頻器、驅動及保護電路、人機接口電路、中斷系統及復位電路、單電壓驅動電路等的設計，實現了四相步進電機的正反轉，急停等功能。

6、為實現單片機控制步進電機系統在數控機床上的應用，系統設計了兩個外部中斷，以實現步進電機在某段時間內的反復正反轉功能，也即數控機床的刀架自動進給運動，隨著單片機技術的不斷發展，單片機在日用電子產品中的應用越來越廣泛，自六十年代初期以來，步進電機的應用得到很大的提高。人們用它來驅動時鐘和其他采用指針的儀器，打印機、繪圖儀，磁盤光盤驅動器、各種自動控制閥、各種工具，還有機器人等機械裝置。此外作為執行元件，步進電機是機電一體化的關鍵產品之一，被

7、廣泛應用在各種自動化控制系統中，隨著微電子和計算機技術的發展，它的需要量與日俱增，在各個國民</p><p><b>　　二、總體方案 </b></p><p>　　單片機要驅動需要由時鐘電路與復位電路組成最小系統，時鐘電路采用12MHz晶振，復位電路采用自動復位，輸出口為P1.0、P1.1、P1.2、P1.4，分別接ULN2003的1、2、3、4腳，ULN2003對

8、應的輸出腳分別接步進電機的A、B、C、D線圈，由程序驅動單片機輸出4路脈沖驅動ULN2003再驅動步進電機進行不斷轉動。</p><p><b>　　三、硬件設計</b></p><p>　　STC89C52： </p><p>　　STC89C52是STC公司生產的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統可編程Flash存儲

9、器。STC89C52使用經典的MCS-51內核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。 它有8k字節Flash，512字節RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內置4KB EEPROM，MAX810復位電路，3個16 位定時器/計數器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷

10、結構（兼容傳統51的5向量2級中斷結構），全雙工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 靜態邏輯操作，支持2種軟件可選擇節電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35MHz，6T/12T可選。</p><p>　　最小系統：時鐘電路由12MHz晶振與2個

11、30pF陶瓷電容構成；復位電路由一個10uF的電解電容與一個4.7k的電阻組成。</p><p><b>　　單片機最小系統</b></p><p><b>　　ULN2003:</b></p><p>　　ULN2003是大電流驅動陣列,多用于單片機、智能儀表、PLC、數字量輸出卡等控制電路中?？芍苯域寗永^電器等負載。&

12、lt;/p><p>　　輸入5VTTL電平，輸出可達500mA/5V。</p><p>　　ULN2003是高耐壓、大電流達林頓陳列,由七個硅NPN達林頓管組成。 該電路的特點如下: ULN2003的每一對達林頓都串聯一個2.7K的基極電阻,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路 直接相連,可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數據。</p><p>　　UL

13、N2003 是高壓大電流達林頓管陣列系列產品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點,適應于各類要求高速大功率驅動的系統。</p><p><b>　　ULN2003接線</b></p><p>　　ULN2003的1、2、3、4與52單片機的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3，對應輸出端接步進電機的A、B、C、D線圈</p>&

14、lt;p>　　ULN2003的接線</p><p><b>　　四、軟件設計</b></p><p>　　ULN2003的驅動芯片驅動原理圖如下所示：  FOSC = 12MHz </p><p>　　說得通俗uln2003相當于繼電器的作用，例如7個繼電器的一端連某電壓[也即uln200

15、3電源電壓]（<50）在一起，而另一端作為則作為輸出，又好如一個二極管，只不過因電路集成功能的因素，輸出的電壓等同于uln2003的電壓罷了，常用于步進電機 </p><p>　　ORG 0000H     </p><p>　　LJMP    MAIN </

16、p><p>　　ORG 0100H MAIN: </p><p>　　MOV R3,#192     </p><p><b>　　START: </b></p><p>　　MOV R0,#00H <

17、;/p><p><b>　　START1:</b></p><p>　　MOV P2,#00H    </p><p><b>　　MOV A,R0 </b></p><p>　　MOV DPTR,#TABLE &

18、#160;   </p><p>　　MOVC    A,@A+DPTR </p><p>　　JZ  START  </p><p>　　MOV P2,A     </p>

19、<p>　　LCALL   DELAY     </p><p><b>　　INC R0</b></p><p>　　CJNZ R0,#4,START </p><p>　　DJNZ    R

20、3,START1     </p><p>　　MOV P2,#00H     </p><p>　　LCALL   DELAY1 </p><p>　　MOV R3,#64   

21、;   </p><p>　　START2:     </p><p>　　MOV P2,#00H     </p><p>　　MOV R0,#05 START3:   

22、60; </p><p><b>　　MOV A,R0 </b></p><p>　　MOV DPTR,#TABLE     </p><p>　　MOVC    A,@A+DPTR   

23、;  </p><p>　　JZ  START2     </p><p>　　MOV P2,A    </p><p>　　CALL    DELAY</p><p&

24、gt;<b>　　INC R0 </b></p><p>　　CJNZ R0,#9,START2</p><p>　　DJNZ    R3,START3     </p><p>　　MOV P2,#00H 

25、0;   </p><p>　　LCALL   DELAY1     </p><p>　　LJMP MAIN  </p><p>　　DELAY:  MOV R7,#40  &

26、#160;    </p><p>　　M3: MOV R6,#248     </p><p>　　DJNZ    R6,$     </p><p>　　DJNZ&

27、#160;   R7,M3     </p><p><b>　　RET </b></p><p>　　DELAY1:     MOV R4,#20  ;</p><p>　　

28、DEL2:   MOV R3,#200 </p><p>　　DEL3:   MOV R2,#250     </p><p>　　DJNZ    R2,$    

29、0;</p><p>　　DJNZ    R3,DEL3     </p><p>　　DJNZ    R4,DEL2     </p><p><b>　　RET &

30、lt;/b></p><p><b>　　TABLE: </b></p><p>　　DB  03H,06H,0CH,09H; </p><p><b>　　DB  00</b></p><p>　　DB  03H

31、,09H,0CH,06H;  </p><p><b>　　DB  00 </b></p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　五、調試</b></p><p>　　在安裝完成后，我們在進行調試的過程

32、中，發現步進電機并沒有被驅動，或者說是被驅動了但是轉軸沒有轉動，整個步進電機只是在不停的抖動，并發出聲音，之后在進一步檢查線路時并沒有發現有線路上的錯誤，然后再檢查程序，也沒有發現錯誤，最后才發現步進電機其實確實是在工作，只是轉動的幅度很小，沒有發現而已，到此設計以完成。</p><p><b>　　六、總結</b></p><p>　　本次設計總體比較簡單，并沒有加

33、入按鍵控制電路、數碼管顯示電路等其他外設，只顯示了基本的步進電機控制，但是也讓我們收獲不小，從開始的設計布局到焊接調試與編程，全部都我們自己參與完成，動手能力也得到了提高，也提高了我們的興趣，最開始也考慮過添加相關的外設，但最后還是放棄了，從簡單做起，扎實做起，以后才會做的更好。</p><p><b>　　七、參考文獻</b></p><p>　　一、李林功，吳飛青

34、，王兵，丁曉編著. 單片機原理與技術. 機械工業出版社. 第一版. 2007</p><p>　　二、曾建唐 主編. 電工電子基礎實踐教程. 機械工業出版社. 2002</p><p>　　三、康光華 主編. 電子技術基礎. 高教出版社出版. 第四版. 1999</p><p>　　四、劉寶廷 主編. 步進電動機及其驅動控制系統[M]. 哈爾濱工