基于at89s52單片機的步進電機控制畢業(yè)論文

1、 密級： 公 開 科學(xué)技術(shù)學(xué)院NANCHANG UNIVERSITY COLLEGE OFSCIENCE AND TECHNOLOGY學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 THESIS OF BACHELOR（2011 2012 年）題 目 基于AT89S52單片機的步進電機控制 學(xué) 科 部： 專 業(yè)： 班 級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 起訖日期： 2011/12/52012/5/24 目 錄摘 要IAbstract.II第一章緒 論11.1 引言11.2 設(shè)計要求11.3 設(shè)計內(nèi)容21.4 小結(jié)2第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計32.1 主要器件簡介32.1.1 AT89S52單片機簡介32.1.2 UL

2、N2003A簡介32.1.3 四相五線永磁型步進電機M35SP-7NP簡介42.1.4 紅外遙控簡介42.2 步進電機的工作原理52.2.1 步進電機簡介52.2.2 步進電機的工作原理62.3 步進電機常見的控制方案與驅(qū)動技術(shù)簡介72.4 系統(tǒng)總體設(shè)計方案102.4.1系統(tǒng)框圖102.4.2 系統(tǒng)設(shè)計方案與功能簡述102.5 小結(jié)11第三章系統(tǒng)整體硬件設(shè)計123.1 單片機最小系統(tǒng)電路設(shè)計123.2 狀態(tài)顯示模塊硬件電路設(shè)計133.3 按鍵與紅外接收模塊硬件電路設(shè)計143.4 ULN2003A步進電機驅(qū)動模塊硬件電路設(shè)計143.5 ISP單片機在線程序下載器接口電路15第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計16

3、4.1 軟件設(shè)計思路164.2 系統(tǒng)設(shè)計主程序流程圖164.3 主程序初始化流程圖174.4 步進電機運行控制子程序流程圖184.5系統(tǒng)程序簡要說明20第五章系統(tǒng)運行與調(diào)試215.1開發(fā)軟件簡介215.1.1 Keil編程軟件簡介與使用215.1.2 Proteus仿真軟件的簡介與使用215.1.3系統(tǒng)的仿真圖225.2系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)調(diào)及問題總結(jié)22第六章總結(jié)與展望24參考文獻（References）25致 謝26附錄一：系統(tǒng)原理圖27附錄二：實物照片28基于AT89S52單片機的步進電機控制專業(yè)：學(xué)號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：摘 要：步進電動機由于用其組成的控制系統(tǒng)既簡單、廉價、低噪音、響應(yīng)

4、快、速度位移控制精準(zhǔn)，又非常穩(wěn)定可靠，因此在辦公自動化設(shè)備、數(shù)控系統(tǒng)以及各種控制裝置等眾多領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。文章以單片機AT89S52為控制核心，通過單片機的IO口輸出的具有時序的脈沖信號作為步進電機的控制信號，實現(xiàn)了步進電機的速度控制。本設(shè)計在AT89S52單片機最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，外擴驅(qū)動芯片ULN2003A作為步進電機的驅(qū)動電路、外擴3個按鍵以及紅外線來實現(xiàn)對步進電機的狀態(tài)控制、外擴發(fā)光二極管顯示步進電機的正反轉(zhuǎn)、外擴數(shù)碼管顯示電機運行速度的大小。在硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，通過在keil下進行軟件編程，最終完成了基于單片機的步進電機的控制系統(tǒng)設(shè)計。本文從硬件和軟件兩個方面對基于單片機的步進

5、電機的控制進行了詳細的介紹，最后給出了調(diào)試過程和PROTEUS仿真圖，該設(shè)計具有設(shè)計成熟、簡單可靠、穩(wěn)定性高等特點。 關(guān)鍵詞：步進電機，脈沖，驅(qū)動機構(gòu)，單片機，轉(zhuǎn)動The stepping motor control system based on AT89S52 MCUAbstract：Stepper motor because of the open-loop system composed of simple, cheap, low noise, fast response speed, displacement control precision, it is very stable

6、and reliable, therefore in the office automation equipment, CNC system and various control devices and many other fields have a wide range of applications.This paper introduces a singlechip stepper motor control design, AT89S52 single-chip computer to control the stepping motor, SCM through the I /

7、O port with the output timing of the pulse signal as a stepper motor control signal, the design uses 3 keys and infrared ray to realize the stepper motor state control, through the microcontroller, motor drive chip ULN2003A, the corresponding keys and the infrared remote controller to realize the ab

8、ove function, stepping motor positive and negative conversion of light-emitting diode display, its running speed to a certain level in the digital tube display. This paper describes the stepper motor, infrared control and microcomputer principle, system block diagram, hardware circuit, program flow,

9、 and the entire system in the debugging process of the problems encountered and their solutions. The design is simple and reliable, sophisticated design, high stability.Key words: stepping motor pulse，driving mechanism， single chip microcomputer，rotationII第一章 緒 論1.1 引言步進電動機又稱脈沖電動機或階躍電動機，國外一般稱為Steppi

10、ngmotor、Pulse motor或Stepper servo，其應(yīng)用發(fā)展已有約80年的歷史。步進電機是一種把電脈沖信號變成直線位移或角位移的控制電機，其位移速度與脈沖頻率成正比，位移量與脈沖數(shù)成正比。步進電機在結(jié)構(gòu)上也是由定子和轉(zhuǎn)子組成，可以對旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)動速度進行高精度控制。當(dāng)電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場，該矢量場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁極磁場方向與定子的磁場方向一著該磁場旋轉(zhuǎn)一個角度。因此，控制電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)實際上就是以一定的規(guī)律控制定子繞組的電流來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場。每來一個脈沖電壓，轉(zhuǎn)子就旋轉(zhuǎn)一個步距角，稱為一步。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取

11、決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，同時步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差，精度高，步進電動機可以在寬廣的頻率范圍內(nèi)通過改變脈沖頻率來實現(xiàn)調(diào)速、快速起停、正反轉(zhuǎn)控制等，這是步進電動機最突出的優(yōu)點。正是由于步進電機具有突出的優(yōu)點，所以成了機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有應(yīng)用。優(yōu)點明顯的步進電機被廣泛應(yīng)用在電子計算機的許多外圍設(shè)備中，例如打印機，紙帶輸送機構(gòu)，卡片閱讀機，主動輪驅(qū)動機構(gòu)和存儲器存取機構(gòu)等，步進電機也在軍用儀器，通信和雷達設(shè)備，攝影系統(tǒng)，光電組合裝置，閥門控制，數(shù)控

12、機床，電子鐘，醫(yī)療設(shè)備及自動繪圖儀，數(shù)字控制系統(tǒng)，工具機控制，程序控制系統(tǒng)以及許多航天工業(yè)的系統(tǒng)中得到應(yīng)用。因而，對于步進電機控制的研究也就顯得尤為重要了。為了得到良好的控制性能，對步進電機的控制的研究就一直沒有停止過，許多重大的技術(shù)得以實現(xiàn)?；谖⑿蛦纹瑱C的控制系統(tǒng)則通過軟件來控制步進電機，能夠更好地發(fā)揮步進電機的潛力。因此，用微型單片機控制步進電機己經(jīng)成為了一種必然的趨勢，也符合數(shù)字化的時代發(fā)展要求。其中步進電機的驅(qū)動，可以采用匯編語言或C語言進行軟件開發(fā)，通過串行或并行通信的方式實現(xiàn)機與步進電機控制器之間的數(shù)據(jù)通信，最終實現(xiàn)由PC機直接控制步進電機的方法。此外還可以采用無線控制技術(shù)，實現(xiàn)

13、遠、近距離的無線遙感控制步進電機，實現(xiàn)一些人不宜直接接觸的工業(yè)現(xiàn)場等環(huán)境復(fù)雜的地方，不過無線控制步進電機也可以用來在家居環(huán)境中，比如遙控窗簾等等。本文正是采用紅外無線技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)10M左右的紅外控制步進電機，非常方便實用。1.2 設(shè)計要求本設(shè)計的要求如下：1、開始通電時，步進電機停止轉(zhuǎn)動2、單片機分別接有按鍵開關(guān)K1、K2和K3，用來控制步進電機的轉(zhuǎn)向，要求如下：1）當(dāng)按下K1鍵時，步進電機正轉(zhuǎn)；2）當(dāng)按下K2鍵時，步進電機反轉(zhuǎn)；3）當(dāng)按下K3鍵時，步進電機停止轉(zhuǎn)動。3、能夠通過相應(yīng)顏色的指示燈和數(shù)碼管來指示步進電機運行狀態(tài)和運行速度級別。4、正轉(zhuǎn)采用一相激磁方式，反轉(zhuǎn)采用12相激磁方式。5

14、、能夠?qū)崿F(xiàn)通過紅外發(fā)射裝置來實現(xiàn)對步進電機的控制。6、能夠編程實現(xiàn)所需的各種功能，并能正常調(diào)試。1.3 設(shè)計內(nèi)容本論文采用的電動機是四相五線步進電機，采用的方法是利用AT89S52單片機產(chǎn)生控制脈沖來控制步進電機的運行轉(zhuǎn)態(tài)。最終能夠?qū)崿F(xiàn)步進電機的運行狀態(tài)、轉(zhuǎn)速級別的顯示，能通過按鍵和紅外遙控器來控制步進電機的啟動、加速、減速、正反轉(zhuǎn)和停止等功能。步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通

15、過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。本設(shè)計就是通過改變脈沖頻率來調(diào)節(jié)步進電機的速度等級的，并且通過數(shù)碼管顯示其轉(zhuǎn)速的級別。另外通過單片機實現(xiàn)它的正反轉(zhuǎn)，步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。1.4 小結(jié) 步進電機憑借著其優(yōu)良的性能，如步進電機無累積誤差，精度高，可以在寬廣的頻率范圍內(nèi)通過改變脈沖頻率來實現(xiàn)調(diào)速、快速起停、正反轉(zhuǎn)控制等。所以廣泛應(yīng)用于各種控制場合中，從工業(yè)控制到到玩具家用等等，或者說用到了精確轉(zhuǎn)動的地方，就用到了步進電機。本文也旨在通過對步進電機的研究來實現(xiàn)對其進行各種控制，并將其應(yīng)用

16、到實際生活之中去，其中本文采用紅外接收裝置意在實現(xiàn)通過對步進電機的紅外無線控制，能擴展其應(yīng)用范圍?？傊竭M電機是一種非常實用和易控制的電機，研究其功能、控制特點非常有必要。第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1 主要器件簡介2.1.1 AT89S52單片機簡介AT89S52是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，32個可編程I/O口線，兩個16位定時器/計數(shù)器，該器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)

17、集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。2.1.2 ULN2003A簡介ULN2003A概述與特點：ULN2003A是高耐壓、大電流達林頓陳列，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1 ULN2003內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖ULN2003 的每一對達林頓都串聯(lián)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(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來 處理的數(shù)據(jù)。ULN2003 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達500mA，并能夠在關(guān)態(tài)時承受 50V 的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運行。

18、達林頓對管還可并聯(lián)使用以達到更高的輸出電流能力。ULN2003A的輸出結(jié)構(gòu)是集電極開路的，所以要在輸出端接一個上拉電阻，在輸入低電平的時候輸出才是高電平。在驅(qū)動負(fù)載的時候，電流是由電源通過負(fù)載灌入ULN2003A的。ULN2003A的應(yīng)用電路如圖2所示。圖2 ULN2003的應(yīng)用電路2.1.3 四相五線永磁型步進電機M35SP-7NP簡介M35SP-7NP是四相五線永磁型步進電機，其轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角為7.5度。電機共有四組線圈，四組線圈的一個端點連在一起引出，一根為電源引出線，這樣一共有5根引出線。步進電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。圖3 步進電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.1.4 紅外遙控簡介紅外遙控系統(tǒng)

19、由發(fā)射和接收兩大部份組成，應(yīng)用編/解碼專用集成電路芯片來進行控制操作，如下圖4和圖5所示。發(fā)射部份包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部份包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。由于采用不同芯片其發(fā)送和接受的過程是不一樣的，此次設(shè)計采用的是HT6221紅外編碼芯片，0038一體化紅外接收頭。紅外遙控編碼和解碼原理如下圖所示：鍵盤編碼調(diào)制LED光/電放大解調(diào)解碼遙控發(fā)射器遙控接收器圖4 紅外遙控系統(tǒng)bit“0”0.56ms1.125msbit“1”0.56ms2.25ms圖5 遙控碼的“0”和“1”2.2 步進電機的工作原理2.2.1 步進電機簡介步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位

20、移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進電機來控制變的非常的簡單。正常情況下，步進電機轉(zhuǎn)過的總角度和輸入的脈沖數(shù)成正比；連續(xù)輸入一定頻率的脈沖時，電動機的轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率保持嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，不受電壓波動和負(fù)載變化的影響。由于步進電動機能直接接收數(shù)字量的輸入，所以特別適合于微機控制。（一）步進電機的靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語1、相數(shù)：產(chǎn)生不同對N、S磁場的激磁線圈對數(shù)。常用m表示。2、拍數(shù)：

21、完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機為例，有四相四拍運行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。3、步距角：對應(yīng)一個脈沖信號，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用表示。=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù)*運行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機為例。四拍運行時步距角為=360度/（50*4）=1.8度（俗稱整步），八拍運行時步距角為=360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）。（二）步進電機動態(tài)指標(biāo)及術(shù)語：1、步距角精度：步進電機每轉(zhuǎn)過一個步距角的實際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*

22、100%。不同運行拍數(shù)其值不同，四拍運行時應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運行時應(yīng)在15%以內(nèi)。2、失步：電機運轉(zhuǎn)時運轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步3、失調(diào)角：轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機運轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細分驅(qū)動是不能解決的。4、電機正反轉(zhuǎn)控制：當(dāng)電機繞組通電時序為A-AB-B-BC-C-CD-D-DA時為正轉(zhuǎn)，通電時序為DA-D-CD-C-BC-B-AB-A時為反轉(zhuǎn)。（三）步進電機的特征如下：1、一般步進電機的精度為步進角的3%-5%，且不積累。2、步進電機外表允許的最高溫度。一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達攝氏200度以上，所以步進

23、電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。3、步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。當(dāng)步進電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減少，從而導(dǎo)致力矩下降。4、步進電機低速時可以正常轉(zhuǎn)動，但若高于一定速度就無法啟動，并伴有嘯叫聲。步進電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機達到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低

24、速升到高速）。步進電動機以其顯著的特點，在數(shù)字化制造時代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進電機本身技術(shù)的提高，步進電機將會在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。2.2.2 步進電機的工作原理步進電機的工作就是步進轉(zhuǎn)動，其功能是將脈沖電信號變換為相應(yīng)的角位移或是直線位移，就是給一個脈沖信號，電動機轉(zhuǎn)動一個角度或是前進一步。步進電機的角位移量與脈沖數(shù)成正比，它的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率(f)成正比，在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。如下圖6所示的步進電機為一四相步進電機，采用單極性直流電源供電。只要對

25、步進電機的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進電機步進轉(zhuǎn)動。圖6 四相步進電機步進示意圖開始時，開關(guān)SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號齒對齊，同時，轉(zhuǎn)子的1、4號齒就和C、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒，2、5號齒就和D、A相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。當(dāng)開關(guān)SC接通電源，SB、SA、SD斷開時，由于C相繞組的磁力線和1、4號齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，1、4號齒和C相繞組的磁極對齊。而0、3號齒和A、B相繞組產(chǎn)生錯齒，2、5號齒就和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動。單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時序與波形分

26、別如圖7所示： 圖7 步進電機工作時序波形圖2.3 步進電機常見的控制方案與驅(qū)動技術(shù)簡介（一）常見的步進電機控制方案1、基于電子電路的控制步進電機受電脈沖信號控制，電脈沖信號的產(chǎn)生、分配、放大全靠電子元器件的動作來實現(xiàn)。由于脈沖控制信號的驅(qū)動能力一般都很弱，因此必須有功率放大驅(qū)動電路。步進電機與控制電路、功率放大驅(qū)動電路組成一體，構(gòu)成步進電機驅(qū)動系統(tǒng)。此種控制電路設(shè)計簡單，功能強大，可實現(xiàn)一般步進電機的細分任務(wù)。這個系統(tǒng)由三部分組成：脈沖信號產(chǎn)生電路、脈沖信號分配電路、功率放大驅(qū)動電路。系統(tǒng)組成如圖8所示。圖8 基于電子電路控制系統(tǒng)此種方案即可為開環(huán)控制，也可閉環(huán)控制。開環(huán)時，其平穩(wěn)性好，成本

27、低，設(shè)計簡單，但未能實現(xiàn)高精度細分。采用閉環(huán)控制，即能實現(xiàn)高精度細分，實現(xiàn)無級調(diào)速。閉環(huán)控制是不斷直接或間接地檢測轉(zhuǎn)子的位置和速度，然后通過反饋和適當(dāng)?shù)奶幚?，自動給出脈沖鏈，使步進電機每一步響應(yīng)控制信號的命令，從而只要控制策略正確電機不可能輕易失步。該方案多通過一些大規(guī)模集成電路來控制其脈沖輸出頻率和脈沖輸出數(shù)，功能相對較單一，如需改變控制方案，必須需重新設(shè)計，因此靈活性不高。2、基于PLC的控制基于PLC的步進電機控制系統(tǒng)有PLC、環(huán)形分配器和功率驅(qū)動電路組成?？刂葡到y(tǒng)采用PLC來產(chǎn)生控制脈沖。通過PLC編程輸出一定數(shù)量的方波脈沖，控制步進電機的轉(zhuǎn)角進而控制伺服機構(gòu)的進給量，同時通過編程控制

28、脈沖頻率來控制步進電機的轉(zhuǎn)動速度，進而控制伺服機構(gòu)的進給速度。環(huán)形脈沖分配器將PLC輸出的控制脈沖按步進電機的通電順序分配到相應(yīng)的繞組。PLC控制的步進電機可以采用軟件環(huán)形分配器，也可采用硬件環(huán)形分配器。 采用軟件來產(chǎn)生控制步進電機的環(huán)型脈沖信號，并用PLC中的定時器來產(chǎn)生速度脈沖信號，這樣就可以省掉專用的步進電機驅(qū)動器，降低硬件成本。但受到PLC工作方式的限制及其掃描周期的影響，步進電機不能在高頻下工作，無法實現(xiàn)高速控制。并且在速度較高時，由于受到掃描周期的影響，相應(yīng)的控制精度就降低了。3、基于單片機的控制采用單片機來控制步進電機，實現(xiàn)了軟件與硬件相結(jié)合的控制方法。用軟件代替環(huán)形分配器，達到

29、了對步進電機的最佳控制。系統(tǒng)中采用單片機接口線直接去控制步進電機各相驅(qū)動線路。由于單片機的強大功能，還可設(shè)計大量的外圍電路，鍵盤作為一個外部中斷源，設(shè)置了步進電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、檔次、停止等功能，采用中斷和查詢相結(jié)合的方法來調(diào)用中斷服務(wù)程序，完成對步進電機的最佳控制，顯示器及時顯示正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)速度等狀態(tài)。環(huán)形分配器其功能由單片機系統(tǒng)實現(xiàn)，采用軟件編程的辦法實現(xiàn)脈沖的分配。本方案有以下優(yōu)點：(1)單片機軟件編程可以使復(fù)雜的控制過程實現(xiàn)自動控制和精確控制，避免了失步、振蕩等對控制精度的影響；(2)用軟件代替環(huán)形分配器，通過對單片機的設(shè)定，用同一種電路實現(xiàn)了多相步進電機的控制和驅(qū)動，大大提高了接口電路的靈

30、活性和通用性；(3)單片機的強大功能使顯示電路、鍵盤電路、復(fù)位電路等外圍電路有機的組合，大大提高系統(tǒng)的交互性。基于以上各種方案的對比，可以看出基于單片機的步進電機控制優(yōu)勢明顯，故本次設(shè)計采用基于單片機的控制方案。（二）步進電機驅(qū)動技術(shù)步進電動機上個世紀(jì)就出現(xiàn)了，它的組成、工作原理和今天的反應(yīng)式步進電動機沒有什么本質(zhì)區(qū)別，也是依靠氣隙間的磁導(dǎo)變化來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。步進電機驅(qū)動技術(shù)指的是用步進電機驅(qū)動器的驅(qū)動級來實現(xiàn)對步進電機各相繞組的通電和斷電，同時也是對繞組承受的電壓和電流進行控制的技術(shù)。到目前為止，步進電機驅(qū)動技術(shù)通常分為單電壓驅(qū)動、單電壓串電阻驅(qū)動、高低壓驅(qū)動、斬波恒流驅(qū)動、升頻升壓驅(qū)動和細

31、分驅(qū)動等。單電壓驅(qū)動是通過改變電路的時間常數(shù)以提高電機的高頻特性。它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、成本低；缺點是串接電阻器的做法將產(chǎn)生大量的能量損耗，尤其是在高頻工作時更加嚴(yán)重，因而它只適用于小功率或?qū)π阅苤笜?biāo)要求不高的步進電機驅(qū)動。這種驅(qū)動方式目前主要用于小功率或啟動、運行頻率要求不高的場合。高低壓驅(qū)動是指不論電動機的工作頻率是多少，在導(dǎo)通相的前沿用高電壓供電來提高電流的上升沿斜率，而在前沿過后采用低電壓來維持繞組的電流，即采用加大繞組電流的注入量以提高出力，而不是通過改善電路的時間常數(shù)來使矩頻性能得以提高。但是使用這種驅(qū)動方式的電機，其繞組的電流波形在高壓工作結(jié)束和低壓工作開始的銜接處呈凹形，致使電機

32、的輸出力矩有所下降。這種驅(qū)動方式目前在實際應(yīng)用中還比較常見。細分驅(qū)動是指在每次脈沖切換時，不是將繞組的全部電流通入或切除，而是只改變相應(yīng)繞組中電流的一部分，電動機的合成磁勢也只旋轉(zhuǎn)步距角的一部分。細分驅(qū)動時，繞組電流不是一個方波而是階梯波，額定電流是臺階式的投入或切除。比如：電流分成n個臺階，轉(zhuǎn)子則需要n次才轉(zhuǎn)過一個步距角，即n細分細分驅(qū)動最主要的優(yōu)點是步距角變小，分辨率提高，且提高了電機的定位精度、啟動性能和高頻輸出轉(zhuǎn)矩：其次，減弱或消除了步進電機的低頻振動，降低了步迸電機在共振區(qū)工作的幾率?？梢哉f細分驅(qū)動技術(shù)是步進電動機驅(qū)動與控制技術(shù)的一個飛躍。 通過對比以上各種驅(qū)動技術(shù)，我們可以看出細分

33、驅(qū)動技術(shù)優(yōu)勢明顯，其控制的步距角小，定位精度高，啟動性能好等，此次設(shè)計也是采用的細分驅(qū)動技術(shù)。2.4 系統(tǒng)總體設(shè)計方案2.4.1系統(tǒng)框圖步進電機的控制系統(tǒng)的框圖如圖9所示：AT89S52鍵盤輸入數(shù)碼管顯示ULN2003A步進電機驅(qū)動電路步進電機LED指示燈紅外接收頭電源電路振蕩電路復(fù)位電路圖9 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.4.2 系統(tǒng)設(shè)計方案與功能簡述本次設(shè)計采用AT89S52單片機作為控制器元件。整個控制系統(tǒng)主要由四部分組成，各部分主要功能簡介如下：(1) 鍵盤與紅外控制電路部分 鍵盤由單片機的P3口的P3.5、P3.6、P3.7來控制，采用獨立按鍵設(shè)計。其功能分別為：正轉(zhuǎn)（加速）、反轉(zhuǎn)（減速）、停止。

34、紅外接收頭采用萬能式一體式接收頭，連接在單片機的P3.2（INT0）口，通過外部中斷在接收處理遙控器發(fā)射的控制信號。在軟件中，采用循環(huán)掃描法來實現(xiàn)鍵盤的識別與處理。(2) 顯示電路控制部分在此次設(shè)計里，顯示器件采用了一位8段共陽LED數(shù)碼管顯示器。通過它來顯示步進電機當(dāng)前運行級別等級。顯示硬件電路采用共陽數(shù)碼管加PNP型9012三極管驅(qū)動，驅(qū)動電流更大，使數(shù)碼管更加明亮，使電路的連接更加規(guī)范穩(wěn)定。(3) 步進電機的勵磁控制步進電動機的勵磁方式可以分為全步勵磁及半步勵磁。適當(dāng)控制步進電機A、B、/A、/B的勵磁信號，即可控制步進電機的轉(zhuǎn)動。每輸出一個脈沖信號，步進電動機只走一步。因此，依序不斷地

35、送出脈沖信號，即可令步進電動機連續(xù)轉(zhuǎn)動。在本設(shè)計中，通過設(shè)置AT89S52的定時器的初始值來實現(xiàn)89C51的端口輸出相應(yīng)的相序脈沖，從而實現(xiàn)對步進電機的控制。(4) 步進電機的驅(qū)動電路在本設(shè)計中，采用ULN2003A作為步進電機的驅(qū)動芯片，ULN2003A是高耐壓、大電流、內(nèi)部由七個硅NPN 達林頓管組成的驅(qū)動芯片。經(jīng)常用在顯示驅(qū)動、繼電器驅(qū)動、照明燈驅(qū)動、電磁閥驅(qū)動、伺服電機、步進電機驅(qū)動等電路中。ULN2003 的每一對達林頓都串聯(lián)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(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。ULN2003 工作電壓高

36、，工作電流大，灌電流可達500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時承受 50V 的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行穩(wěn)定的運行。是最佳的驅(qū)動選擇之一。2.5 小結(jié)本章主要介紹了此次設(shè)計中所用的各種器件以及整個系統(tǒng)設(shè)計的總體方案，包括AT89S52單片機介紹、基本器件四相五線永磁型步進電機M35SP-7NP簡介、步進電機驅(qū)動芯片ULN2003A簡介以及紅外遙控簡介等，并繪出了系統(tǒng)框圖，對各部分框圖的功能進行了介紹。在下一章將通過具體的電路來實現(xiàn)上述框圖的功能。第三章 系統(tǒng)整體硬件設(shè)計3.1 單片機最小系統(tǒng)電路設(shè)計圖10所示的為AT89S52單片機的最小系統(tǒng)圖，它是單片機工作的基本保證，包括電源電路、振蕩電路和復(fù)

37、位電路。單片機的復(fù)位采用高電平復(fù)位，主要有按鍵復(fù)位和上電復(fù)位，此處上電復(fù)位電路利用10uF電解電容充電，10K電阻對充電電容放電，電容充電時間為t=10uF * 10K=100mS，足以使單片機在高電平期間完成復(fù)位操作。按鍵復(fù)位，5V電源經(jīng)過220限流電阻和按鍵直接接到RST引腳，當(dāng)按鍵按下RST直接被拉高實現(xiàn)復(fù)位操作。振蕩電路是產(chǎn)生單片機工作的時序是單片機所必須的，單片機的一切控制操作都是基于這個時鐘基準(zhǔn)工作的。MCS-51單片機的時鐘振蕩器是由單片機內(nèi)部反相器的外接晶振及微調(diào)電容組成的一個三點式振蕩器，將晶振和微調(diào)電容接到單片機的XTAL1和XTAL2引腳段即可產(chǎn)生自激振蕩，產(chǎn)生時鐘周期。

38、在實際中采用12MHz晶振和2個30pF微調(diào)電容組成單片機的振蕩電路。RAM是單片機的數(shù)據(jù)存儲器，分為片內(nèi)和片外，AT89S52單片機內(nèi)部的有256B RAM，可尋址空間為64K，此處設(shè)計無外接擴展。ROM是單片機的程序存儲器，也分為片內(nèi)外ROM，可尋址空間為64K，在AT89S52單片機中，有8K的內(nèi)部ROM，足夠此次設(shè)計中程序的存儲，也無需擴展外接。在圖10中下部分為電源接口電路，在此次設(shè)計中采用適配器，將5V電源通過電源座接口引進，供整個系統(tǒng)工作。電源是所有系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，電源穩(wěn)定，系統(tǒng)的工作才能可靠。電源在引進本系統(tǒng)后，有開關(guān)控制電源的接通，0.1uF電容濾波處理，還有LED電源指示燈

39、等。圖10 單片機最小系統(tǒng)圖3.2 狀態(tài)顯示模塊硬件電路設(shè)計 狀態(tài)顯示模塊硬件電路包括LED顯示電路設(shè)計和數(shù)碼管顯示電路設(shè)計兩部分。圖11所示的電路為指示等電路，其中紅色的LED表示步進電機停止轉(zhuǎn)動，綠色的表示步進電機正轉(zhuǎn)，黃色的表示步進電機反轉(zhuǎn)。電路中采用LED燈的負(fù)極接單片機的I/O口，正極經(jīng)220R限流電阻到5V電源，這樣IO口輸出低電平就可以驅(qū)動LED燈，此種接法采用灌電流驅(qū)動，提高了單片機的驅(qū)動能力。圖12所示的電路是數(shù)碼管驅(qū)動電路用來指示步進電機運行速度的級別，采用共陽數(shù)碼管，用PNP三極管驅(qū)動。只要單片機的P30口輸出一個低電平，PNP三極管導(dǎo)通，三極管的基極（COM網(wǎng)絡(luò)）會被拉

40、高，就可以驅(qū)動數(shù)碼管顯示了。此種接法可使數(shù)碼管的亮度增加，顯示清晰。 圖11 轉(zhuǎn)向指示燈電路 圖12 數(shù)碼管顯示與驅(qū)動電路3.3 按鍵與紅外接收模塊硬件電路設(shè)計 在電路中紅外信號發(fā)送采用現(xiàn)有的遙控器發(fā)射紅外線，在接收模塊中由紅外接收頭去接收遙控器發(fā)射的紅外線，在單片機程序中通過對紅外遙控器鍵值的判斷來實現(xiàn)相應(yīng)的操作，從而實現(xiàn)對步進電機的正反轉(zhuǎn)控制，速度調(diào)節(jié)和速度級別的顯示。圖13是按鍵電路，S1按下表示步進電機正轉(zhuǎn)，S2按下表示步進電機反轉(zhuǎn)，S3按下步進電機停止轉(zhuǎn)動。采用低電平控制。在程序中，單片機不停的掃描檢測對應(yīng)IO口電平的變化，來判斷是哪個鍵按下，從而在程序中去調(diào)用相應(yīng)的程序，執(zhí)行操作。

41、圖14是紅外接口電路，此處只要插上一個紅外接收頭就可以接收到紅外信號，并對步進電機進行控制。 圖13 按鍵電路 圖14 紅外接口電路3.4 ULN2003A步進電機驅(qū)動模塊硬件電路設(shè)計此電路是步進電機的驅(qū)動部分，選用的是ULN2003A芯片來驅(qū)動的，ULN2003系列是一款高耐壓，大電流達林頓管驅(qū)動器，包含7個NPN達林頓管。通過ULN2003A構(gòu)成的驅(qū)動電路比較常用，如下圖15所示。通過單片機的P2.0P2.3 輸出脈沖到ULN2003A的IN1IN4口，經(jīng)信號放大后從OUT1OUT4 口分別輸出到電機的A、B、C、D相，這樣通過單片機的IO口輸出的脈沖信號經(jīng)過ULN2003A放大后，連接到

42、步進電機A、B、C、D四相后，可直接驅(qū)動步進電機，實現(xiàn)對步進電機的控制。圖15 步進電機驅(qū)動電路3.5 ISP單片機在線程序下載器接口電路 圖16是AT89S52特有的在線程序下載接口電路，只需要一個ISP線就可以很方便的將寫好的程序下載到單片機中去。圖16 程序下載接口電路3.6 小結(jié)本節(jié)主要介紹了系統(tǒng)設(shè)計中硬件電路的設(shè)計，包括單片機最小系統(tǒng)電路，數(shù)碼管顯示與驅(qū)動電路，LED指示電路以及ULN2003步進電機驅(qū)動電路等。在相應(yīng)電路中都有文字說明，具體介紹了各個模塊電路的工作過程或是設(shè)計思想。第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 軟件設(shè)計思路在程序設(shè)設(shè)計中，首先是對系統(tǒng)進行各種初始化處理，包括定時器，中

43、斷以及其他寄存器和/口的處理等。在main()函數(shù)中的主循環(huán)不停的執(zhí)行按鍵掃描并調(diào)用數(shù)碼管顯示程序，單片機檢測到有按鍵按下，判斷該值，并執(zhí)行相應(yīng)的操作，如果是正轉(zhuǎn)按鍵按下，則置位正轉(zhuǎn)標(biāo)志位，單片機于是調(diào)用正轉(zhuǎn)程序代碼，向單片機I/O口輸出控制脈沖，控制步進電機的正轉(zhuǎn)。同理，當(dāng)有反正或是停止按鍵按下時，單片機調(diào)用相應(yīng)的程序，使單片機的IO口輸出相應(yīng)的控制脈沖，從而控制步進電機的運轉(zhuǎn)。程序運行后，單片機開始不停地通過外部中斷0檢測有無中斷信號輸入（紅外控制信號通過紅外接收頭接到單片機的外部中斷0引腳輸入端），如果有檢測到中斷信號，就轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序，控制相關(guān)的變量，讓單片機處理紅外信號，將其接收到

44、的紅外信號轉(zhuǎn)變?yōu)樵即a，單片機再根據(jù)這個代碼值來做相應(yīng)的處理，包括調(diào)用顯示程序和步進電機控制程序等。4.2 系統(tǒng)設(shè)計主程序流程圖系統(tǒng)分為初始化程序、電機運行子程序（包括電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加減速停止等）、按鍵及紅外掃描子程序等組成，其主程序框圖如下圖17所示。程序流程圖相關(guān)說明，單片機上電后，程序開始執(zhí)行，首先系統(tǒng)初始化，包括各個寄存器，IO口，中斷，定時器等等，之后開始按鍵掃描。當(dāng)有按鍵按下時，單片機就會調(diào)用相關(guān)的步進電機運行子程序。若有外部中斷0輸入（即接收到了紅外信號），單片機開始處理紅外程序，根據(jù)紅外處理后的結(jié)果開始調(diào)用步進電機運行子程序和顯示子程序。完成之后系統(tǒng)返回，開始下一次掃描，如

45、此循環(huán)。系統(tǒng)初始化掃描按鍵顯示程序開始等待外部中斷0返回有按鍵按下？調(diào)用步進電機運行子程序接收到紅外信號？YYNN圖17 系統(tǒng)主程序流程圖4.3 主程序初始化流程圖對相應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)進行初始化，包括系統(tǒng)上電默認(rèn)運行參數(shù)設(shè)定，包括四相八拍的工作方式，初始速度檔位是30轉(zhuǎn)/分，系統(tǒng)中斷設(shè)定，定時器設(shè)定，載入定時器初值和默認(rèn)的工作參數(shù)等，具體流程圖如下圖18所示。定時器中斷允許開始外部中斷允許設(shè)置定時器工作方式1、裝初值開啟定時器0、TR0=1載入默認(rèn)工作參數(shù)各I/O端口初始化圖18 系統(tǒng)初始化程序流程圖4.4 步進電機運行控制子程序流程圖步進電機控制子程序流程圖說明，如圖19所示。程序開始執(zhí)行后，當(dāng)

46、有按鍵或是紅外信號被單片機檢測到后，判別這個信號是方向控制信號還是步進電機啟動運轉(zhuǎn)信號，若是方向控制信號，置位控制方向的標(biāo)志位，改變步進電機的轉(zhuǎn)動方向。若是紅外信號控制信號，處理之后調(diào)用，步進電機運行程序，輸出控制脈沖去控制步進電機的運轉(zhuǎn)。若是復(fù)位鍵或是停止鍵，系統(tǒng)復(fù)位或是將停止標(biāo)志位置位，停止輸出控制脈沖，步進電機停止運轉(zhuǎn)。當(dāng)多次按下正轉(zhuǎn)鍵或是反轉(zhuǎn)鍵時，步進電機開始加速或是減速，其速度值以0-9等級級別在數(shù)碼管上顯示。是方向鍵（或紅外信號）嗎？是啟動鍵（或紅外信號）嗎？是復(fù)位鍵（停止信號）嗎？轉(zhuǎn)換正反轉(zhuǎn)電機運行（電機控制脈沖）調(diào)用正反轉(zhuǎn)指示燈顯示語句開始記下同一按鍵（或紅外信號）按下的次數(shù)的

47、n返回是否否是是掃描按鍵、紅外控制信息將n轉(zhuǎn)換成需要到達的轉(zhuǎn)速級別N，控制電機加、減速數(shù)碼管顯示轉(zhuǎn)速級別N圖19 步進電機運行控制子程序流程圖4.5系統(tǒng)程序簡要說明主要函數(shù)及頭文件的說明：#include /AT89S52單片機的包含文件void main() /負(fù)責(zé)系統(tǒng)程序的初始化，按鍵掃描，數(shù)碼管顯示，/LED指示燈display（） /負(fù)責(zé)數(shù)碼管顯示，顯示電機轉(zhuǎn)速級別void timeint(void) interrupt 1 /定時器中斷處理函數(shù)，負(fù)責(zé)掃描紅外控制信號以及/電機脈沖產(chǎn)生控制等void gorun() /電動機運行脈沖控制序列產(chǎn)生函數(shù)，通過改變調(diào)用/該函數(shù)的時間間隔可以實

48、現(xiàn)加減速，并且也可以控/制電機正反轉(zhuǎn)#include/紅外脈沖處理頭文件，對接收到的脈沖處理文件本次設(shè)計的軟件部分，是很重要的一個環(huán)節(jié)，是整個系統(tǒng)的靈魂。在主函數(shù)main中，初始化系統(tǒng)，開啟定時中斷與外部中斷。在while中不停進行按鍵掃描，并調(diào)用顯示函數(shù)。同時定時器不停的產(chǎn)生控制脈沖，控制步進的運行狀態(tài)，并進行紅外脈沖的掃描。另外，外部中斷0與紅外接收頭相連，當(dāng)有紅外控制信號脈沖發(fā)射出來，經(jīng)過外部中斷0的處理，翻譯成按鍵對應(yīng)的標(biāo)志碼，在定時中斷中檢測這個按鍵代碼值，就可以執(zhí)行相應(yīng)的操作，從而去控制電機及顯示。綜合各個模塊就可以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能。第五章 系統(tǒng)運行與調(diào)試5.1開發(fā)軟件簡介本設(shè)計

49、在設(shè)計過程中主要用到仿真軟件PROTEUS和C51編譯器keil這兩個開發(fā)軟件，其中仿真軟件Proteus能在不搭建真實的硬件電路板就可以模擬出真實的效果來，而keil C51能很好的編譯單片機程序，并且在keil里面能很方便的調(diào)試單片機的程序從而實現(xiàn)了兩個開發(fā)軟件的優(yōu)勢互補，大大加快整個設(shè)計的開發(fā)速度，本次設(shè)計繪制原理圖及PCB圖采用的軟件是Altium公司的Altium Designre 6.9，Altium Designer 是業(yè)界首例將設(shè)計流程、集成化 PCB 設(shè)計、可編程器件（如 FPGA）設(shè)計和基于處理器設(shè)計的嵌入式軟件開發(fā)功能整合在一起的產(chǎn)品，一種同時進行電子線路、PCB和FPG

50、A設(shè)計以及嵌入式設(shè)計的解決方案，是繪制原理圖和PCB最佳選擇之一。5.1.1 Keil編程軟件簡介與使用Keil 是美國Keil公司的C51編譯器，它被嵌入到了Keil uVision集成開發(fā)環(huán)境中。Keil是目前最常用的編譯器，支持浮點等到類型，支持多維數(shù)組，能生成對應(yīng)的匯編代碼，能直接編譯匯編代碼程序和內(nèi)嵌多種工具，可以方便的鏈接，生成可執(zhí)行文件。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時

51、更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。5.1.2 Proteus仿真軟件的簡介與使用Proteus軟件是來自英國Labcenter electronics公司的EDA工具軟件。 Proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它EDA工具一樣的原理布圖、PCB自動或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的電路仿真是互動的，針對微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實現(xiàn)軟件源碼級的實時調(diào)試。Proteus 產(chǎn)品系列也包含了革命性的VSM技術(shù),用戶可以對基于微控制器的設(shè)計連同所有的周圍電子器件一起仿真。PROSPICE 仿真器的一個擴展PROTEUS VSM:便于包

52、括所有相關(guān)的器件的基于微處理器設(shè)計的協(xié)同仿真。此外，還可以結(jié)合微控制器軟件使用動態(tài)的鍵盤，開關(guān)，按鈕，LEDs甚至LCD顯示CPU模型。PROTEUS的特點主要有：（1）支持許多通用的微控制器，如PIC,AVR,HC11以及8051； （2）交互的裝置模型包括：LED和LCD顯示,RS232終端,通用鍵盤；（3）強大的調(diào)試工具；包括寄存器和存儲器,斷點和單步模式；（4）IAR C-SPY 和Keil uVision3等開發(fā)工具的源層調(diào)試；（5）應(yīng)用特殊模型的DLL界面-提供有關(guān)元件庫的全部文件。5.1.3系統(tǒng)的仿真圖圖20 系統(tǒng)仿真圖圖20為仿真結(jié)果圖，在Proteus中電路連接如上，D1藍色

53、燈，表示電機正轉(zhuǎn)，D2黃色燈，表示電機反正，D3紅色燈，表示電機停止運轉(zhuǎn)。數(shù)碼管表示步進電機運行的速度級別0-9級。三個按鍵分別是正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止。當(dāng)上電開始仿真時，紅燈亮，步進電機停止，數(shù)碼管顯示為0，系統(tǒng)正常。當(dāng)按下正轉(zhuǎn)鍵，步進電機開始正轉(zhuǎn)，數(shù)碼管顯示1，步進電機運行最快，再按一下數(shù)碼管顯示2，電機速度降低一個等級，如此直至顯示9，之后又回歸到顯示0，步進電機停止運行。同理，反轉(zhuǎn)鍵也是如此。在任何時候按下停止按鍵時，步進電機都會立刻停止運轉(zhuǎn)，數(shù)碼管顯示為0。5.2系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)調(diào)及問題總結(jié)（一）硬件調(diào)試的步驟仿真完全實現(xiàn)其所需的功能以后，并在接入電源之前，用萬用表對整個電路進行檢查，查看是

54、否在聯(lián)線過程中是否出現(xiàn)問題。檢查硬件電路內(nèi)容按如下步驟：1、檢查線路的焊接問題。2、檢查電路是否有沒接的線路。3、各種外圍器件有沒接錯。在接上電源以后看芯片是否都是在正常工作電壓下工作，其它器件是否正常工作等。（二）調(diào)試總結(jié)雖然在仿真軟件調(diào)試好之后沒有什么問，看似都很正常?？傻搅藢嵨锟倳龅揭恍﹩栴}。首先，在焊接完成后，上電，燒錄程序，發(fā)現(xiàn)預(yù)先的程序在剛做好的板子上跑步起來，電機嗡嗡的想，但不轉(zhuǎn)，開始檢查硬件電路才發(fā)現(xiàn)，電機接口插座焊反了，拆焊，重新裝上，電機轉(zhuǎn)動起來，各種顯示也正常。其次，在電路中由于電機是感性負(fù)載，會對電路產(chǎn)生一些干擾，可以在電路中多加一些104的此片電容，并且最好加一些100uF的電解電容在和之間，以增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后的問題主要在程序中了，可能很多時候在改程序的時候，