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基于51单片机的步进电机控制系统-单片机课程设计报告.docx
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微机原理与接口技术课程设计报告
基于 51 单片机的步进电机控制系统
学号
姓名
班级
2011 级电子 2 班
华侨大学电子工程系
摘要
步进电机是将电脉冲信号变换成角位移或直线位移的执行部件。步进电机可
以直接用数字信号驱动,使用非常方便。步进电动机的角位移量和输入脉冲的个
数严格成正比,在时间上与输入脉冲同步,因此只要控制输入脉冲的数量、频率
及电动机绕组通电的相序,便可获得所需的转角、转速及转动方向。在没有脉冲
输入时,在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。因
此非常适合于单片机控制。它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响,
因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。本课程设计以 STC89C52
单片机作为微控制器,使用混合式步进电机驱动芯片 ULN2003AN 进行驱动,实现
了对步进电机运行状态的简单控制,并将其运行状态用 LCD1602 液晶显示。本次
设计能实现的功能有电机运行、停止,设置运行圈数,调节转速,电机正反转,
点动等。
关键词:STC89C52 单片机,28BYJ-48 步进电机,ULN2003AN 驱动芯片,LCD1602
显示,电机控制,点动
第一章 总体设计方案
本次课程设计本课程设计以 STC89C52 单片机作为微控制器,使用混合式步
进电机驱动芯片 ULN2003AN 进行驱动,实现了对步进电机运行状态的简单控制,
并将其运行状态用 LCD1602 液晶显示。本次设计能实现的功能有电机运行、停止,
设置运行圈数,调节转速,电机正反转,点动等。
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系统流程图如下:
第二章 硬件原理
一、 STC89c52 单片机
2.1、STC89c52 芯片简介
STC89C52 是 一 个 低 功 耗 , 高 性 能 CMOS?8 位 单 片 机 , 片 内 含
8k?Bytes?ISP(In-system?programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读
程序存储器,器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼
容标准 MCS-51 指令系统及 STC89C52 引脚结构,芯片内集成了通用 8 位
中央处理器和 ISP?Flash 存储单元,功能强大的微型计算机的 STC89C52 可
为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。?
STC89C52 具有如下特点:40 个引脚,8k?Bytes?Flash 片内程序存储
器,256?bytes 的随机存取数据存储器( RAM),32 个外部双向输入/输出
(I/O)口,5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断,2 个 16 位可编程定时计数器,2
个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。?
2.2、STC89c52 芯片引脚功能说明
STC89C52RC 引脚图
STC89C52RC 引脚功能说明
VCC(40 引脚):电源电压
VSS(20 引脚):接地
P0 端口(P0.0~P0.7,39~32 引脚):P0 口是一个漏极开路的 8 位双向 I/O
口。作为输出端口,每个引脚能驱动 8 个 TTL 负载,对端口 P0 写入“1”时,
可以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时,P0 口也可以提供低 8
位地址和 8 位数据的复用总线。此时,P0 口内部上拉电阻有效。在 Flash ROM
编程时,P0 端口接收指令字节;而在校验程序时,则输出指令字节。验证时,
要求外接上拉电阻。
P1 端口(P1.0~P1.7,1~8 引脚):P1 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向
I/O 口。P1 的输出缓冲器可驱动(吸收或者输出电流方式)4 个 TTL 输入。对端
口写入 1 时,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位,这是可用作输入口。P1
口作输入口使用时,因为有内部上拉电阻,那些被外部拉低的引脚会输出一个电
流()。
P2 端口(P2.0~P2.7,21~28 引脚):P2 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/85805311/bg3.jpg)
向 I/O 端口。P2 的输出缓冲器可以驱动(吸收或输出电流方式)4 个 TTL 输入。
对端口写入 1 时,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,这时可用作输入口。
P2 作为输入口使用时,因为有内部的上拉电阻,那些被外部信号拉低的引脚会
输出一个电流()。
在访问外部程序存储器和 16 位地址的外部数据存储器(如执行“ MOVX
@DPTR”指令)时,P2 送出高 8 位地址。在访问 8 位地址的外部数据存储器(如
执行“MOVX @R1”指令)时,P2 口引脚上的内容(就是专用寄存器(SFR)
区中的 P2 寄存器的内容),在整个访问期间不会改变。
在对 Flash ROM 编程和程序校验期间,P2 也接收高位地址和一些控制信号。
P3 端口(P3.0~P3.7,10~17 引脚):P3 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向
I/O 端口。P3 的输出缓冲器可驱动(吸收或输出电流方式)4 个 TTL 输入。对端
口写入 1 时,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位,这时可用作输入口。P3
做输入口使用时,因为有内部的上拉电阻,那些被外部信号拉低的引脚会输入一
个电流()。
在对 Flash ROM 编程或程序校验时,P3 还接收一些控制信号。
,如下表所示:
引脚号
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7
复用功能
T0(定时器 0 的外部输入)
T1(定时器 1 的外部输入)
(外部数据存储器写选通)
(外部数据存储器读选通)
RST(9 引脚):复位输入。当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效,
用来完成单片机单片机的复位初始化操作。看门狗计时完成后, RST 引脚输出
96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以
使此功能无效。DISRTO 默认状态下,复位高电平有效。
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ALE/(30 引脚):地址锁存控制信号(ALE)是访问外部程序存储器时,锁
存低 8 位地址的输出脉冲。在 Flash 编程时,此引脚()也用作编程输入脉冲。
在一般情况下,ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲,可用来作为外
部定时器或时钟使用。然而,特别强调,在每次访问外部数据存储器时, ALE
脉冲将会跳过。
如果需要,通过将地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位置“1”,ALE 操作将无效。
这一位置“1”,ALE 仅在执行 MOVX 或 MOV 指令时有效。否则,ALE 将被微
弱拉高。这个 ALE 使能标志位(地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位)的设置对微控制
器处于外部执行模式下无效。
(29 引脚):外部程序存储器选通信号()是外部程序存储器选通信号。当
AT89C51RC 从外部程序存储器执行外部代码时,在每个机器周期被激活两次,
而访问外部数据存储器时,将不被激活。
/VPP(31 引脚):访问外部程序存储器控制信号。为使能从 0000H 到 FFFFH
的外部程序存储器读取指令,必须接 GND。注意加密方式 1 时,将内部锁定位
RESET。为了执行内部程序指令,应该接 VCC。在 Flash 编程期间,也接收 12
伏 VPP 电压。
XTAL1(19 引脚):振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
XTAL2(18 引脚):振荡器反相放大器的输入端。
二、 28BYJ-48 步进电机
2.2.1 步进电机的工作原理
步进电机是一种将电脉冲转化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
(及步进角)。可以通过控制脉冲个来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;
同时可以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。
本次设计是采用步进电机 28BYJ48 型四相八拍电机,电压为 DC5V—DC12V。
当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时,它可以连续不断地转动。每一
个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次,也就对应转
子转过一定的角度(一个步距角)。当通电状态的改变完成一个循环时,转子转
过一个齿距。四相步进电机可以在不同的通电方式下运行,常见的通电方式有单
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