單片機(jī)課程設(shè)計(jì)單片機(jī)控制二維步進(jìn)電機(jī)

1、 哈爾濱理工大學(xué)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)說明書題 目：單片機(jī)控制二維步進(jìn)電機(jī) 班 級：機(jī)械04-7 學(xué) 號：3號 姓 名： 指導(dǎo)老師： 2008年1月14日 目 錄 任務(wù)設(shè)計(jì)書2一、 系統(tǒng)運(yùn)行原理3二、 控制電路3三、 軟件設(shè)計(jì)5四、 參考文獻(xiàn)11 單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、 設(shè)計(jì)題目：二維步進(jìn)電機(jī)控制 本設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)二維步進(jìn)電機(jī)的自動控制。1、 功能：系統(tǒng)中橫向、縱向各一臺電機(jī)，均采用四相步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)運(yùn)用雙四拍運(yùn)行方式。其驅(qū)動代碼如下表所示。倒序輸出，則電機(jī)反轉(zhuǎn)。 （注：“1”代表繞組通電，“0”代表繞組斷電。） 單片機(jī)接收控制命令，從而產(chǎn)生運(yùn)行脈沖，驅(qū)動二維步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止等。2、

2、 指標(biāo)：電機(jī)轉(zhuǎn)速為12/s，相應(yīng)的驅(qū)動代碼的頻率為400hz。二、 設(shè)計(jì)目的：掌握80c51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)方法三、 設(shè)計(jì)要求：1 設(shè)計(jì)80c51單片機(jī)控制系統(tǒng)的硬件原理圖，使其完成題目所規(guī)定的功能要求。2 完成各主要部分的程序框圖。3 用匯編語言編寫各部分的程序。4 統(tǒng)一用b5號紙裝訂成冊裝入檔案袋，而后答辯。一、 系統(tǒng)運(yùn)行原理 二維步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理框圖如下： ipc（工業(yè)控制計(jì)算機(jī)）是二維步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的主機(jī)，負(fù)責(zé)從鍵盤接收外部命令，通過串行口發(fā)送到單片機(jī)，然后接收單片機(jī)回送的相同數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。如相同，表明單片機(jī)正確接收命令；如不相同，則在屏幕上顯示出錯信息。ipc

3、在控制結(jié)束后，可做其它處理工作。 通信接口電路實(shí)現(xiàn)ipc串行口信號與單片機(jī)ttl信號之間的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)ipc與單片機(jī)之間的正常通信。 單片機(jī)負(fù)責(zé)接收來自ipc的命令，并將其轉(zhuǎn)換成控制脈沖信號，從并行口輸出，去控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行；在脫離ipc控制時，還要保證系統(tǒng)能按一定程序自動運(yùn)行。 功率放大電路是將單片機(jī)并行口輸出的控制脈沖信號進(jìn)行電流和電壓放大，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，使步進(jìn)電機(jī)隨著不同的控制脈沖信號作正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止等。 步進(jìn)電機(jī)是執(zhí)行動作的設(shè)備，當(dāng)脈沖按一定順序輸入步進(jìn)電機(jī)各個相時，它就能實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動狀態(tài)，從而帶動固定在其上的其它設(shè)備做相應(yīng)運(yùn)動。二、 控制電路（電路原理圖如下）1、 單片機(jī)單片機(jī)常

4、采用的80c51，片內(nèi)含4kb的rom，由p1口輸出控制脈沖信號，分兩路控制步進(jìn)電機(jī)的一維。rxd（p3.0）為串行輸入線，txd（p3.1）為串行輸出線。p3.2p3.5設(shè)置為行程保護(hù)開關(guān)，作為二維步進(jìn)電機(jī)正、反向最大行程的保護(hù)。晶振選用12mhz。80c51以中斷方式執(zhí)行ipc的命令。2、 與ipc的接口電路ipc機(jī)與單片機(jī)通過串行口進(jìn)行通信。由于ipc配置的是標(biāo)準(zhǔn)的rs232串行接口，而單片機(jī)的輸入、輸出的是ttl電平，因此必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。由mc1488將ttl電平轉(zhuǎn)換為rs-232的標(biāo)準(zhǔn)電平，工作電壓為12v/-12v；mc1489則將rs-232的標(biāo)準(zhǔn)電平轉(zhuǎn)換成ttl電平，工作電壓

5、為+5v。3、 功率放大電路功率放大電路中采用74hc05 n1、n2將單片機(jī)p1口，p2口輸出的脈沖控制信號進(jìn)行增強(qiáng)驅(qū)動能力，并經(jīng)三極管去控制光電隔離器。信號經(jīng)光電隔離之后，再經(jīng)dk63功率管放大、驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的各個相。4、 步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)中采用四相步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)運(yùn)行雙四拍運(yùn)行方式。其中與p1.0p1.3對應(yīng)的是橫向步進(jìn)電機(jī)的四個相（a1d1），與p2.0p2.3對應(yīng)的是縱向步進(jìn)電機(jī)的四個相（a2d2）。工作電壓為+27v。驅(qū)動代碼如下表所示。倒序輸出，電機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行速度由p1口輸出的控制脈沖頻率決定，步進(jìn)電機(jī)的速度為12/s，則對應(yīng)的p1口輸出驅(qū)動代碼的頻率為400hz。系統(tǒng)啟

6、動之后，單片機(jī)執(zhí)行主程序，自動控制二維步進(jìn)電機(jī)按預(yù)定速度運(yùn)行，其電壓波形如下： 當(dāng)需要改變運(yùn)動狀態(tài)時，由ipc從鍵盤接收命令，傳給單片機(jī)，單片機(jī)中斷主程序的執(zhí)行，接收ipc的命令，實(shí)時控制步進(jìn)電機(jī)按命令的要求運(yùn)動。命令執(zhí)行結(jié)束后，重新返回主程序繼續(xù)執(zhí)行。三、 軟件設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)過程知，80c51的串行口工作方式0，允許接收，scon值為00h，定時器t0工作于方式0，tmod值為00h，時間常數(shù)為th0=0c8h，tl0=1eh。r0：用于存放橫向電機(jī)正轉(zhuǎn)驅(qū)動代碼；r1：用于存放橫向電機(jī)反轉(zhuǎn)驅(qū)動代碼； r3：用于存放縱向電機(jī)正轉(zhuǎn)驅(qū)動代碼； r4：用于存放縱向電機(jī)反轉(zhuǎn)驅(qū)動代碼； r2：用于存放串行口

7、輸入內(nèi)容； 程序框圖如下：開 始串行口初始化定時器t0初始化啟動定時器t0開中斷自動控制子程序 關(guān) 中 斷清ri 標(biāo)志接受ipc數(shù)據(jù)開中斷 處理數(shù)據(jù)返 回開 始 圖 主程序 圖 串行中斷服務(wù)程序 下表為電機(jī)運(yùn)行情況： 程序?yàn)椋?； 中斷入口程序 ； org 0000h ljmp start org 0003h ljmp xting org 0013h ljmp yting org 000bh ljmp inqp org 0023h ljmp js； 主程序 ； start： clr ea mov ip，#15h mov scon，#00h ；串行口方式 clr et0 setb ren set

8、b es setb ea wait： jb ri，js ；等待串行口數(shù)據(jù) ajmp wait main： setb it0 setb it1 setb ex0 setb et1 mov r3，#0cch mov r4，#0cch mov r0，#0cch mov r1，#0cch mov tmod，#00h mov th0，#0c8h mov tl0，#1eh setb et0 setb tr0 setb ea ajmp $ ； t0 中斷程序 ； inqp: mov th0，#0c8h mov tl0，#1eh z0: cjne r2，#00h,z1 mov p1，#00h lcall yz

9、heng mov p2，a z1: cjne r2，#01h,z2 mov p1，#00h lcall yfan mov p2，a z2: cjne r2，#02h,z3 lcall xzheng mov p1，a lcall yzheng mov p2，a z3: cjne r2，#03h,z4 lcall xzheng mov p1，a lcall yfan mov p2，a z4: cjne r2，#04h,z5 lcall xzheng mov p1，a mov p2，#00h z5: cjne r2，#05h,z6 lcall xfan mov p1，a mov p2，#00h z6: cjne r2，#06h,z7 lcall xfan mov p1，a lcall yzheng mov p2，a z7: lcall xfan mov p1，a lcall yfan mov p2，a reti； 控制程序 ；js： mov a，sbuf mov r2，a clr ri reti xting： mov r0，#00h mov r1，#00h reti yting： mov r3，#00h mov r4，#00h reti xzheng： mov a，r0 rr a mov r0