本科毕业设计--基于单片机的步进电机控制系统的设计.doc资源-CSDN文库

46 浏览量 2023-07-08 19:19:20 上传评论收藏 688KB DOC 举报

资源推荐

资源详情

资源评论

本科毕业设计

基于单片机的步进电机控制系统的设计

摘要

随着自动控制系统的发展和对高精度控制的要求，步进电机在自动化控制中扮演着

越来越重要的角色，区别于普通的直流电机和交流电机，步进电机可以对旋转角度和转

动速度进行高精度控制。步进电机作为控制执行元件，是机电一体化的关键组成之一，

广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况

下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影

响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。

本系统介绍了一种基于单片机的步进电机控制系统的设计，包括了硬件设计和软件

设计两部分。其中，硬件设计包括单片机最小系统、键盘控制模块、LCD 显示模块、步

进电机驱动模块、位置检测模块共 5 个功能模块的设计。系统软件设计采用 C 语言编写，

Design of the Stepping Motor Control System Based on SCM

Qiu Haizhao

(College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642,China)

Abstract:With the development of automatic control system and the requirements of

high-precision control, stepping motor control in automation is playing an increasingly

important role, different from the common DC and AC motor, stepper motor rotation angle and

rotational speed can be high-precision controlled. Stepper motor as a control actuator is a key

component of mechanical and electrical integration, widely used in a variety of automated

control systems and precision machinery and other fields.

Stepper motor is the open-loop control components changing electric pulse signals into

angular displacement or linear displacement .In the case of non-overloaded, the motor speed,

stop position depends only on the pulse frequency and pulse number, regardless of load

changes, that is, to add a pulse motor, the motor is turned a step angle.

This system introduces a design of stepper motor control system based on single chip

microcomputer, including hardware design and software design in two parts. Among them, the

hardware design, including single chip minimal system, keyboard control module, LCD

display module, the stepper motor drive module, position detection module five functional

modules. System software design using C language, including the main program, process

number keys, the key of function processes, motor driver handler, the display module, position

acquisition module.

This design uses STC89C52 microcontroller as the main controller, 4 * 4 matrix keyboard

as an input, LCD1602 LCD as a display, ULN2003A chip as stepper motor driver. System has

a good user interface, keyboard input stepper motor running distance; Stepper motor can run at

different speed, and run to any given position accurately in any speed without exceeding the

maximum speed, with a strong adjustable ; Display the running distance and the actual running

distance, which is more convenient for the operator to use.

Key words: SCM stepper LCD keyboard driver

1 前言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1 步进电机的发展 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2 设计要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

2 系统方案分析与选择论证 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

2.1 步进电机的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

2.2 步进电机驱动方案的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.3 显示方案的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.3 键盘方案的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.3 步进电机位置检测方案的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.4 整体方案 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3 主要芯片介绍与硬件电路设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3.1 单片机最小系统模块 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3.1.1 单片机介绍 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3.1.2 单片机最小系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3.2 键盘电路设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3.3 显示模块 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3.3.1 LCD1602 介绍 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3.3.2 LCD1602 电路图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3.4 驱动模块 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.4.1 ULN2003A 介绍 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.4.2 驱动电路图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3.5 位置检测模块 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3.5.1 A3144E 介绍 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3.5.2 位置检测电路图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

4 程序设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

4.1 主程序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11