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单片机学习软件(步进电机的控制)
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2009-11-04
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已知技术参数和设计要求: 扩展一块4*4键盘,显示器采用MZX7219串行输入/输出共阴极六位数码管,设计步进电机驱动电路. 控制系统能够实现: (1)用键盘输入步进电机正、反转的转速或正、反转的角度,控制步进电机的启动、运行和停止。 (2)显示器显示步进电机的给定正、反转的转速或角度。 (3)控制步进电机按给定转速或角度旋
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已知技术参数和设计要求:
扩展一块 键盘显示器采用 串行输入输出共阴极六位数码管
设计步进电机驱动电路
控制系统能够实现
()用键盘输入步进电机正、反转的转速或正、反转的角度,控制步进电
机的启动、运行和停止。
()显示器显示步进电机的给定正、反转的转速或角度。
()控制步进电机按给定转速或角度旋转
一.MAX72 1 9 原理及其应用
是微处理器和共阴极七段— — 八位显示、图条/柱图显示
或点阵显示接口的小型串行输入/输出芯片。片内包括译码器、多路
扫描控制器、字和位驱动器和静态。外部只需要一个电阻设置所有
显示器字段电流。和微处理器只需三根导线连接,每位显示
数字有一个地址由微处理器写入。允许使用者选择每位是译码或不译码。
使用者还可选择停机模式、数字亮度控制、从~选择扫描位数
和对所有显示器的测试模式。
1. MAX7219工作原理
1.1 MAX7219简介
和单片计算机连接有三条引线、、,采用位数
据串行移位接收方式。即单片机将位二进制数逐位发送到端。在
上升沿到来前准备就绪,的每个上升沿将一位数据移入内移
位寄存器, 当位数据移入完,在引脚信号上升沿将位数据装入
内的相应位置,在内部硬件动态扫描显示控制电路作
用下实现动态显示。
1.2MAX7219引脚说明
为引脚芯片,引脚排列如图所示,各引
脚功能如下:
:串行数据输入端;
~ :位线;
:数据装载信号输入端;
! "! ,! #:段码输出端;
!$:硬件亮度调节端;
%$:串行数据输出端;
:移位脉冲输入端;
&':正电源;
:地。
各部分作用是:位地址/数据移位寄存器接收串行数
据,实现串/并变换。位数据含义如下:
"(:写入内部和功能寄存器的数据;
":内部和功能寄存器地址;
"):无定义。
地址译码器是一个~线译码器,用于选择数据存放单元,在信号
作用下将接收数据送入指定单元;八字节双端口静态存储器存放接收数据和
提供动态显示数据;译码和
不译码电路对数据进行
译码或直接送显示;段码
电流参考电路、亮度脉冲产生调
制器实现对显示器的亮度控制,
段码电流参考电路由硬件调节显
示器亮度;动态扫描控制器实现
由硬件控制动态扫描显示。
段/位驱动器提供显示器的一段
和一位点亮时的电流。各内部功
能寄存器含义如下:
停机寄存器地址(*:当
(+(时,处于停机状态;当(+时,处于正常工作状态。
显示测试寄存器地址(,*:当(+(时,按设定模式正常工
作; 当(+时,处于测试状态。在该状态下,不管处于什么模
式,全部将按最大亮度显示。
亮度寄存器地址(*:亮度可以用硬件和软件两种方法调节。亮度寄存
器中的(---位可以控制显示器的亮度。
扫描界限寄存器地址(*:该寄存器中("位数据设定值为~
*,设定值表示显示器动态扫描个数位.。
)译码方式寄存器地址(*:该寄存器的位二进制数的各位分别控制个
显示器的译码方式。当高电平时,选择.译码模式,当低电平时
选择不译码模式即送来数据为字型
内部地址(~(*分别对应于 (~ 。
2 .MAX7219驱动8位以下LED显示器: 是一个串行接收数据
的动态扫描显示驱动器。下面通过应用电路说明其使用方法。在
驱动位以下显示器时,它
的、、端分别接单片机/("/口中的任意三条口线,注意在
三条线上对地应接几十至几百#,电容。在/(口作为、、信号
线时还应接(0左右的上拉电阻。在显示器与微处理器连接线较长时还应
考虑干扰的影响。
和单片机的连接如图所示。
3.MCS-51单片机的串行工作方式
11!-)单片机串行口有四种发送工作方式,其中方式(每帧共发送位
数,其他工作方式下每帧发送均不为位数或其倍数。因此只能考虑使用
方式(。串行口工作于方式(时,通过(/.()引脚发送/接收串行
数据,通过$(/.)引脚发送移位时钟脉冲。发送顺序为低位在前
高位在后,与的接收顺序相反。从单片机时序上看,只需在发
送前将显示数据和地址码的高低位顺序颠倒,利用串行方式(进行发送,
每发送两次,就可向输出一个要显示的数据或控制寄存器参数。
而在单片机与的时序配合中,时钟脉冲的配合是非常关键的。
二.步进电机的基本原理。
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。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称为“步
距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数
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。步进电机可以作为一
种控制用的特种电机,利用其没有积累误差精度为((2的特点,广泛应
用于各种开环控制。 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机
(3)、永磁式步进电机(/)、混合式步进电机(*)和单相式步进电
机等。
永磁式步进电机一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为)度 或)度;
反应式步进电机一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为)度,但
噪声和振动都很大。
反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成,定子上有多相励磁绕组,利用
磁导的变化产生转矩。
混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它分为两相和五相:
两相步进角一般为度而五相步进角一般为 (度。本次设计采用两相混
合式步进电机 。
步进电机的一些基本参数:
电机固有步距角:它表示控制系统每发一个步进脉冲信号,电机所转动的角
度。
电机出厂时给出了一个步距角的值,如4 )(型电机给出的值为
(55(表示半步工作时为(5、整步工作时为5),这个步距角可
以称之为‘电机固有步距角’,它不一定是电机实际工作时的真正步距角,真正
的步距角和驱动器有关。
步进电机的相数:是指电机内部的线圈组数,目前常用的有二相、三相、四
相、五相步进电机。电机相数不同,其步距角也不同,一般二相电机的步距
角为(55、三相的为()5)5、五相的为(5(5。在没有细
分驱动器时,用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。
如果使用细分驱动器,则‘相数’将变得没有意义,用户只需在驱动器上改变细
分数,就可以改变步距角。 保持转矩(* $0%):是指步进
电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数
之一,通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力
矩随速度的增大而不断衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以保持转
矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如,当人们说6的步进
电机,在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为6的步进电机。
$$$0%:是指步进电机没有通电的情况下,定子锁住转子的力
矩。$$$0%在国内没有统一的翻译方式,容易使大家产生误
解;由于反应式步进电机的转子不是永磁材料,所以它没有$$
$0%。 步进电机的一些特点:
.一般步进电机的精度为步进角的-)2,且不累积。
.步进电机外表允许的最高温度:步进电机温度过高首先会使电机的磁性
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五月天007
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