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基于AT89S51单片机的单轴步进电机控制器设计.doc
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基于AT89S51单片机的单轴步进电机控制器设计.doc
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摘要................................................................................................................................................I
Abstract.......................................................................................................................................II
引言 ...............................................................................................................................................1
第一章 设计背景..................................................................................................................2
1.1 步进电机发展史 ..........................................................................................................2
1.2 我国步进电机的发展 .................................................................................................2
1.3 步进电机的发展趋势 .................................................................................................3
第二章 方案设计..................................................................................................................4
2.1 提出设计课题...............................................................................................................4
2.2 步进电机的工作原理 .................................................................................................5
2.3 步进电机的控制 ..........................................................................................................6
2.3.1 步进电机的驱动......................................................................................................6
2.3.2 步进电机的调速......................................................................................................9
2.3.3 步进电机的开环控制 ..........................................................................................11
2.4 确定设计方案 ............................................................................................................11
第三章 硬件设计................................................................................................................14
3.1 单片机最小系统........................................................................................................14
3.2 步进电机驱动电路 ...................................................................................................14
3.3 显示电路 .....................................................................................................................19
3.4 独立按键电路 ............................................................................................................21
第四章 软件设计................................................................................................................23
4.1 系统主程序.................................................................................................................23
4.2 系统初始化子程序 ...................................................................................................25
4.3 按键子程序.................................................................................................................27
4.4 显示子程序.................................................................................................................30
第五章 仿真调试................................................................................................................32
结论.............................................................................................................................................33
致谢.............................................................................................................................................34
参考文献 ..................................................................................................................................35
附录.............................................................................................................................................36
附录 A:整体设计原理图..............................................................................................36
附录 B:整体仿真图 .......................................................................................................37
附录 C:C 源程序代码...................................................................................................41
I
基于 AT89S51 单片机的单轴步进电机控制器设计
关键词:AT89S51 单片机;L297;L298N;步进电机;LCD1602;仿真
The Design of Single Axis Stepper Motor Controller Based
on AT89S51 MCU
Abstract: This paper has described the control principle of the stepper motor speed,
angle, torque, and made the corresponding design of the stepping motor controller.
Stepper motor is a precision electromechanical stepping motion of the Executive
Yuan, it is the electric pulse signal into open-loop control components of angular
displacement or linear displacement of the. Through the microcontroller to control the
stepper motor speed, in the non-overload case, the motor speed, stop location only
depends on the pulse signal frequency and pulse number, regardless of load changes.
Characteristics and only a periodic error of stepper motors without the accumulation
of the current relationship, makes the speed, position and other areas controlled by
II
stepper motor control becomes very simple. The design uses AT89S51 MCU, L297
step motor controller and L298N driver chip dedicated stepper motor control circuit to
achieve the control of stepper motor. Traveling through the key, the keys control the
stepper motor to move forward, stop and reverse reset, and by the corresponding
buttons control the stepper motor acceleration and deceleration forward and reset. The
liquid crystal display LCD1602 positioning travel, rotating direction, the stroke value
and status. Altium designer software is mainly used to draw schematic in the design,
the theoretical simulation and functional verification code using the Proteus software,
completed the design of the stepper motor controller.
Key words: AT89S51; L297; L298N; stepping motor; LCD1602; simulation
1
引 言
步进电机是机电数字控制系统中常用的执行元件,由于其精度高、体积小、
控制方便灵活,因此在智能仪表和位置控制中得到了广泛的应用,大规模集成电
路的发展以及单片机技术的迅速普及,为设计功能强,价格低的步进电机控制驱
动器提供了先进的技术和充足的资源。步进电机驱动器,它是把控制系统发出的
脉冲信号转化为步进电机的角位移,或者说控制系统每发一个脉冲信号,通过驱
动器就使步进电机旋转一个步距角。也就是说步进电机的转速与脉冲信号的频率
成正比。所以控制步进脉冲信号的频率,就可以对电机精确调速,控制步进脉冲
的个数,就可以对电机精确定位。为使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性
价比最优,根据控制系统功能要求及步进电机应用环境,确定设计系统硬件和软
件的功能划分,从而实现了基于 8051 单片机的四相步进电机的开环控制系统。
控制系统通过单片机存储器、I/O 接口、中断、键盘、LCD 显示器的扩展、步进
电机的环形分频器、驱动及保护电路、人机接口电路、中断系统及复位电路、等
的设计,实现了步进电机的正反转、急停、定位等功能。随着单片机技术的不断
发展,单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛,六十年代初期以来,步进电
机的应用得到很大的提高。人们用它来驱动时钟和其他采用指针的仪器,打印机、
绘图仪,磁盘光盘驱动器、各种自动控制阀、各种工具,还有机器人等机械装置。
伴随着微电子和计算机技术的发展,它的需要量与日俱增,被广泛应用在各种自
动化控制系统中,在各个国民经济领域发挥着不可或缺的作用。
在现代科学技术的进步以及现代工业的快速发展,数字控制技术得到了广泛
而深入的应用。电机仍旧作为工业发展不可缺少的一大要素,扮演着重要的角色。
电机的应用不仅在动力应用反面不断扩大,而且在控制领域的使用范围也在不断
扩大。随着控制电机重要性的增加,控制电机的使用量也逐年增加。其应用主要
以处理办公业务能力很强的机器和工厂自动化机器为核心,并广泛的应用于医疗
器械、计量仪器、汽车、游戏机等方面。
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omyligaga
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