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嵌入式步进电机课程设计实验

嵌入式步进电机课程设计实验
嵌入式步进电机课程设计实验

课程设计

课程名称_嵌入式系统原理

题目名称_基于ARM的步进电机的实现学生学院_自动化学院

专业班级_13级物联网工程1班

学号_

学生姓名

指导教师张小波

2015年12月25日

一、课题应用现状及应用分析

随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的要求量与日俱增,它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中,其在各个国名经济领域都有应用。研究步进电机的控制系统,对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。本控制系统的设计,有硬件设计和软件设计两部分组成。其中,硬件设计主要包括单片机最小系统、键盘控制模块、步进电机驱动模块、数码显示模块等功能模块的设计,以及硬件电路在电路板上的实现。软件设计包括主程序以及各个模块的控制程序,最总实验对步进电机转动方向及转动速度的控制,并且将步进电机的转动速度动态显示在LED数码管上。

二、功能模块介绍及总体设计;

(一)模块介绍:

1、ARM嵌入式开发板

本课程设计所用到的是ALIENTEK MiniSTM32开发板,该开发板采的的是STM32F103RCT6芯片;SPI FLASH 芯片是W25Q64,容量为 8M 字节;

配备有LCD模块接口和三个功能按钮。

2、步进电机

(1)工作原理:步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开

环控制元步进电机件。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,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。

(2)驱动方式:

①相励磁法:每一瞬间只有一个线圈导通,其他线圈休息。其特点是

励磁方法简单,耗

电低,精确度良好。但是力矩小、震动大,每次励磁信号走的角度

是标称角度。

②相励磁法:每一瞬间有两个线圈同时导通,特点是力矩大、震动较

小,每次励磁转动

角度是标称角度。

③相励磁法:1 相和 2 相轮流交替导通,精度较高,且运转平滑。每

送一个励磁信号转

动二分之一标称角度。有称为半步驱动。4 相电机中,1、2 种方式

称 4 相 4 拍,3 种称 4 相

8 拍。

?按钮:

在 MiniSTM32 开发板上的按键 KEY0

连接在PC5 上、KEY1 连接在PA15 上、WK_UP 连接在PA0 上。如图所

示:

?LCD

实现流程:

(二)、方案设计:

分配五个输出IO口给步进电机控制,三个按键分别输入“转动/停止”、“一档/二档”、“正传/反转”信号,记录电机当前运行状态输出到

LCD模块。

三、系统硬件平台及接口设计;

硬件平台:ALIENTEK MiniSTM32开发板

接口色合计:

?定义 PA 4~8 为推挽输出,作为步进电机的信号输入口;

?定义 PA0 为‘输入’作为按钮“开始/停止”入口,PC5 为‘输出’作为按钮“一档/二档”的入口,PA15为‘输入’作为按钮“正转/

反转”的入口;

?LCD接口:

LCD_LED 对应 PC10;

LCD_CS 对应 PC9;

LCD _RS 对应 PC8;

LCD _WR 对应 PC7;

LCD _RD 对应 PC6;

LCD _D[17:1]对应 PB[15:0];

四、流程图及相关代码

(一) 程序流程图:

1、主程序及主循环:u8 modle[20]="MODE:null"; u8 ifplay[15]="STATE:stop";

int main(void)

{

Stm32_Clock_Init(9);//系统时钟设置

delay_init(72); //延时初始化

uart_init(72,9600); //串口初始化

MOTOR_Init(); //初始化motor

EXTI_Init(); //外部中断初始化

LCD_Init();

LED8=1;

POINT_COLOR=BLACK;

LCD_ShowString(30,40,200,24,24,"STATE:stop");

LCD_ShowString(30,70,200,24,24,"MODE :clockwise");

LCD_ShowString(30,91,200,24,24,"SPEED:0");

POINT_COLOR=RED;

LCD_ShowString(101,40,200,24,24,"stop");

LCD_ShowString(101,70,200,24,24,"clockwise");

LCD_ShowString(101,91,200,24,24,"0");

key1=0;

MOTOR_Stop(); //motor stop

while(1)

{

printf("OK\r\n");

while(key2==0)

{

MOTOR_Stop();

}

switch(key0){

case 0:

play();

break;

case 1:

oplay();

break;

}

}

2、按钮初始化及其中断程序:

//按键初始化函数

//PA0.15和PC5 设置成输入

void KEY_Init(void)

{

RCC->APB2ENR|=1<<2; //使能PORTA时钟

RCC->APB2ENR|=1<<4; //使能PORTC时钟

JTAG_Set(SWD_ENABLE); //关闭JTAG,开启SWD

GPIOA->CRL&=0XFFFFFFF0; //PA0设置成输入

GPIOA->CRL|=0X00000008;

GPIOA->CRH&=0X0FFFFFFF; //PA15设置成输入

GPIOA->CRH|=0X80000000;

GPIOA->ODR|=1<<15; //PA15上拉,PA0默认下拉

GPIOC->CRL&=0XFF0FFFFF; //PC5设置成输入

GPIOC->CRL|=0X00800000;

GPIOC->ODR|=1<<5; //PC5上拉

}

u8 KEY_Scan(u8 mode)

{

static u8 key_up=1;//按键按松开标志

if(mode)key_up=1; //支持连按

if(key_up&&(KEY0==0||KEY1==0||WK_UP==1))

{

delay_ms(10);//去抖动

key_up=0;

if(KEY0==0)return KEY0_PRES;

else if(KEY1==0)return KEY1_PRES;

else if(WK_UP==1)return WKUP_PRES;

}else if(KEY0==1&&KEY1==1&&WK_UP==0)key_up=1;

return 0;// 无按键按下

}

3、步进电机初始化及正转函数:

void MOTOR_Init(void)

{

RCC->APB2ENR|=1<<2; //使能PORTA时钟

RCC->APB2ENR|=1<<5; //使能PORTD时钟

GPIOA->CRL&=0X0000FFFF;

GPIOA->CRL|=0X11110000;//PA8 推挽输出 PA2 LED推挽输出

GPIOA->CRH&=0XFFFFFFF0;

GPIOA->CRH|=0X00000001;

GPIOA->ODR|=1<<8;

GPIOA->ODR|=1<<4; //PA8 输出高GPIOA->ODR|=1<<5;

GPIOA->ODR|=1<<6; //PA8 输出高

GPIOA->ODR|=1<<7;

GPIOD->CRL&=0XFFFFF0FF;

GPIOD->CRL|=0X00000300;//PD.2

GPIOD->ODR|=1<<2; //PD.2

LED8=1;

}

void MOTOR_Stop(void)

{

MOTOR1=0;

MOTOR2=0;

MOTOR3=0;

MOTOR4=0;

}

void play(){

MOTOR1=1;

MOTOR2=0;

MOTOR3=0;

MOTOR4=0;

delay_ms(key1);

MOTOR1=1;

MOTOR2=1;

MOTOR3=0;

MOTOR4=0;

delay_ms(key1);

MOTOR1=0;

MOTOR2=1;

MOTOR3=0;

MOTOR4=0;

delay_ms(key1);

MOTOR1=0;

MOTOR3=1;

MOTOR4=0;

//LED8=!LED8;

delay_ms(key1);

MOTOR1=0;

MOTOR2=0;

MOTOR3=1;

MOTOR4=0;

delay_ms(key1);

MOTOR1=0;

MOTOR2=0;

MOTOR3=1;

MOTOR4=1;

delay_ms(key1); MOTOR1=0;

MOTOR2=0;

MOTOR3=0;

MOTOR4=1;

delay_ms(key1);

MOTOR1=1;

MOTOR2=0;

MOTOR4=1;

delay_ms(key1);

}

void oplay(){同理将play()里端顺序反过来就行

}

3、LCD显示程序:

//外部中断0服务程序

void EXTI0_IRQHandler(void)

{

delay_ms(10); //消抖

if(WK_UP==1) //WK_UP按键

{

key2=!key2;

if(key2==0){

LED=1;

LCD_ShowString(101,40,200,24,24,"stop");

LCD_ShowString(101,91,200,24,24,"0 ");

}

else {

LED=0;

LCD_ShowString(101,40,200,24,24,"work");

if(key1==3){

LCD_ShowString(101,91,200,24,24,"quick");

}else if(key1==10){

LCD_ShowString(101,91,200,24,24,"slow ");

}

}

}

EXTI->PR=1<<0; //清除LINE0上的中断标志位

}

//外部中断9~5服务程序

void EXTI9_5_IRQHandler(void)

{

delay_ms(10); //消抖

if(KEY0==0) //按键0

{

if(key0==0){

key0=1;

LCD_ShowString(101,70,200,24,24,"anticlockwise");

}else if(key0==1){

key0=0;

LCD_ShowString(101,70,200,24,24,"clockwise ");

}

}

EXTI->PR=1<<5; //清除LINE5上的中断标志位

}

//外部中断15~10服务程序

void EXTI15_10_IRQHandler(void)

{

delay_ms(10); //消抖

if(KEY1==0) //按键1

{

if(key2==1){

if(key1==10)

{

key1=3;

LCD_ShowString(101,91,200,24,24,"quick");

}else{

key1=10;

LCD_ShowString(101,91,200,24,24,"slow ");

}

}

}

EXTI->PR=1<<15; //清除LINE15上的中断标志位

}

//外部中断初始化程序

//初始化PA0,PC5,PA15为中断输入.

void EXTI_Init(void)

{

KEY_Init();

Ex_NVIC_Config(GPIO_A,0,RTIR); //上升沿触发

Ex_NVIC_Config(GPIO_C,5,FTIR); //下降沿触发

Ex_NVIC_Config(GPIO_A,15,FTIR); //下降沿触发

MY_NVIC_Init(2,2,EXTI0_IRQn,2); //抢占2,子优先级2,组2 MY_NVIC_Init(2,1,EXTI9_5_IRQn,2); //抢占2,子优先级1,组2 MY_NVIC_Init(2,0,EXTI15_10_IRQn,2); //抢占2,子优先级0,组2 }

五、实验测试、结果分

各个功能均实现,运行正常,经老师检查通过。

六、总结、心得体会

经过这个学期对ARM的学习,并且在老师的悉心指导下和严格要求下,我们总于完成了步进电机设计课程。从书本上的知识到自己亲手的课程设计,每一步对我们来说无疑是巨大的尝试和挑战。

七、附主要的参考文献

[1] 楚荣珍,周向宁,张鹏 "嵌入式步进电机控制系统的设计与实现”;

[2] 百度百科词条—“嵌入式系统”;

[3] 百度百科词条—“步进电机”;

基于51单片机的步进电机控制-设计报告(说明书)及源程序

南京XX大学 指导老师:张X 课程设计基于51单片机的步进电机控制 机械电子工程学院 测控技术与仪器 XXXXX Xxx 2012年1年4日

步进电机控制系统 [摘要]本课程设计的内容是利用51单片机,达到控制步进电机的启 动、停止、正转、反转、两档速度和状态显示的目的,使步进电机控制更加灵活。步进电机驱动芯片采用ULN2803,ULN2803具有大电流、高电压,外电路简单等优点。利用四位数码管增设电机状态显示功能,各项数据更直观。实测结果表明,该控制系统达到了设计的要求。 关键字:步进电机、数码管、51单片机、ULN2803 一步进电机与驱动电路 1.1 什么是步进电机 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲: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(及步进角)。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;同时也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。 1.2 步进电机的种类 步进电机分永磁式(PM)、反应式(VR)、和混合式(HB)三种。永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度;反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰;混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。 1.3 步进电机的特点 1.精度高一般的步进电机的精度为步进角的3-5%,且不累积。可在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速,快速起停、正反转控制及制动等,这是步进电动机最突出的优点 2.过载性好其转速不受负载大小的影响,不像普通电机,当负载加大时就会出现速度下降的情况,所以步进电机使用在对速度和位置都有严格要求的场合; 3.控制方便步进电机是以“步”为单位旋转的,数字特征比较明显,这样就给计算

步进电机课程设计

汇编及接口技术课程设计 题目:步进电机控制系统 班 级: 070609 学 号: 070609313 姓 名: 赵明 时 间: 2009年12月 成绩:

目录 (一)设计任务与要求-3- (二)设计方案(包括设计思路、使用到哪些芯片、各个 芯片的作用)-------------------------------------------------3 (三)硬件线路设计(包括线路图及连线说明)----------4 (四)软件设计(包括程序流程图)-------------------------4 (五)源程序(要有注释)-------------------------------------5 (六)调试过程(包括实验过程中的硬件连线,实验步骤、 出现的问题、解决的方法、使用的实验数据等)-----8 (七)总结(在整个设计过程中的心得和体会,150字左 右)----------------------------------------------------8

课程设计题目:步进电机控制系统 一.设计任务与要求 (一)设计目的 1.了解步进电机控制的基本原理,掌握控制步进电机转动的编程方 法。 2.进一步熟练8255的使用。 (二)设计内容 编程控制步进电机,使其能够正常运转,要求: 1.开关K8控制电机的启动与停止:当K8向上拨时,电机启动,否则电机停 止; 2.开关K1~7控制电机的转速:K1向上拨时,得到最低转速,…… K7向上 拨时,得到最高转速。 3.每个开关对应一个发光二极管,要求开关向上拨时,对应的发光二极管亮。二.设计方案 (一)步进电机原理 步进电机驱动原理是通过对每相线圈中的电流的顺序切换(实验中的步进电机有四相线圈,每次有二相线圈有电流,有电流的相顺序变化),来使电机作步进式旋转。驱动电路由脉冲信号来控制,所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。 本实验使用的步进电机线圈由四相组成,驱动方式为二相激磁方式,如图3.1 所示。 图3.1 步进电机原理图 如表3.1所示,首先使HA线圈和HB线圈有驱动电流,接着使HB和HC、HC和HD、HD和HA,又返回到HA和HB有驱动电流,按这种顺序切换,电机轴按顺时针方向旋转。 表3.1 步进电机激磁方式

基于单片机的步进电机课程设计报告

设计题目:基于单片机的步进电机控制系统设计 设计目的: 综合运用所学的《单片机原理及应用》的理论知识,通过实践加强对所学知识的理解,具备设计单片机应用设计系统的能力。以单片机为核心设计一个步进电机控制系统,要求能够通过键盘设置步进电机的正转和反转,加速和减速。并在LED 数码管显示器上显示步进电机转速。通过了解系统的软硬件构成及其特点,详细掌握怎样通过单片机控制其输出来控制步进电机的运转,并对应地在数码管上显示出来,更加系统的了解步进电机的组成,工作原理,控制方法。 设计要求: 【1】进行方案论证,说明步进电机控制系统的工作原理 【2】设计控制系统所需的硬件电路,给出电路原理图和元器件清单。 【3】给出软件流程图并编写程序源代码。 【4】完成系统的调试,给出调试结果并分析。 【5】了解单片机的内部结构,组成,学习单片机的工作原理以及内部工作状态,并熟悉在不同时刻,单片机的输入输出情况 【6】了解步进电机的分类和用途,掌握步进电机的内部结构以及工作原理,并学习单片机简单控制步进电机的正转和反转,加速和减速 【7】使用keil和proteus等软件进行系统的仿真,并在开发板硬件上实现。锻炼自己的编程,调试能力。 设计条件: 步进电机的工作原理 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步进电机。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,当步进驱动器接收到一个脉冲信号时,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,同时也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。 电机的位置和速度与导电次数(脉冲数)和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定

ARM课程设计报告

摘要 单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。 定时器是对外设时钟(PCLK)进行计数,根据4个匹配寄存器的设定,可以设置为匹配时产生中断或执行其他动作。它还包括4个捕获输入,用于在输入信号发生跳变时捕获定时器的当前值,并可选择产生中断。 关键字:单片机 LPC2106 GPIO 定时器timer 实时时钟外部中断Int 目录 第一章原理与总体方案 (4) 1.1单片机简介 (4) 1.2 LPC2106简介 (5) 1.3单片机的选择 (7) 1.4 LPC2106芯片的选择及设计原理 (8) 第二章硬件设计 (9) 2.1 LED显示电路 (9) 2.2电路图整体设计 (9) 第三章调试 (12) 3.1调试及处理 (12) 第四章测试与分析 (14)

4.1Proteus软件介绍 (14) 4.2仿真结果 (15) 第五章结束语 (16) 5.1结束语 (16) 第1章原理与总体方案 本章阐述了本课题研究的背景,表述了单片机的发展、功能以及LPC2114的简单介绍。阐述了单片机的选择原理以及LPC2106的设计原理。 1.1数字单片机简介 单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。 近年来,单片机以其体积小、价格廉、面向控制等独特优点,在各种工业控制、仪器仪表、设备、产品的自动化、智能化方面获得了广泛的应用。与此同时,单片机应用系统的可靠性成为人们越来越关注的重要课题。影响可靠性的因素是多方面的,如构成系统的元器件本身的可靠性、系统本身各部分之间的相互耦合因素等。其中系统的抗干扰性能是系统可靠性的重要指标。 单片机的另外一个名称就是嵌入式微控制器,原因在于它可以嵌入到任何微型或小型仪器或设备中。目前,把单片机嵌入式系统和Internet连接已是一种趋势。但是,Internet一向是一种采用肥服务器,瘦用户机的技术。这种技术在互联上存储及访问大量数据是合适的,但对于控制嵌入式器件就成了"杀鸡用牛刀"了。要实现嵌入式设备和Int ernet连接,就需要把传统的Internet理论和嵌入式设备的实践都颠倒过来。为了使复杂的或简单的嵌入式设备,例如单片机控制的机床、单片机控制的门锁,能切实可行地和Internet连接,就要求专门为嵌入式微控制器设备设计网络服务器,使嵌入式设备可以和Internet相连,并通过标准网络浏览器进行过程控制。

微机原理步进电机控制课程设计报告

河北科技大学 课程设计报告学生姓名:学号: 专业班级: 课程名称: 学年学期: 2 0 —2 0 学年第学期指导教师: 2 0 年月 课程设计成绩评定表

目录 一、设计题目………………………………………………………………. 二、设计目的………………………………………………………………. 三、设计原理及方案………………………………………………………. 四、实现方法………………………………………………………………. 五、实施结果………………………………………………………………. 六、改进意见及建议……………………………………………………….

七、设计体会………………………………………………………………. 、 一、设计题目 编程实现步进电机的控制 二、设计目的 1.了解步进电机控制的基本原理 2.掌握控制步进电机转动的编程方法 3.了解8086控制外部设备的常用电路 4.掌握8255的使用方法 三、设计原理及方案 设计原理 步进电机驱动原理是通过对每相线圈中的电流的顺序切换(实验中的步进电机有四相线圈,每次有二相线圈有电流,有电流的相顺序变化),来使电机作步进式旋转。 驱动电路由脉冲信号来控制,所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。 利用 8255对四相步进电机进行控制。当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时,它可以连续不断地转动。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次,也就对应转子转过一定的角度(一个步距角)。当通电状态的改变完成一个循环时,转子转过一个齿距。四相步进电机可以在不同的通电方式下运行,常见的通电方式有单(单相绕组通电)四拍(A-B-C-D-A…),双(双相绕组通电)四拍(AB-BC-CD-DA-AB…),八拍(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A…)等。 通过编程对8255的输出进行控制,使输出按照相序表给驱动电路供电,则步进电机的输入也和相序表一致,这样步进电机就可以正向转动或反向转动。 硬件连接图 四.实现方法 .步进电机控制程序流图

步进电机实验报告剖析

北华航天工业学院 课程设计报告(论文) 课程名称:微机控制技术课程设计 设计课题:步进电机的控制系统 专业班级: 学生姓名: 指导教师: 设计时间:2013年06月11日

北华航天工业学院电子工程系 微机控制技术课程设计任务书 姓名:专业:班级: 指导教师:职称:教授时间:2013.6.11 课程设计题目:步进电机的控制系统 设计步进电机单片机控制系统,其功能如下: 1.具有对步进电机的启停、正反转、加减速控制; 2.控制按钮分别为正转、反转、加速、减速、以及停止键; 3.能够通过三位LED数码管(或液晶显示器)显示当前的转动速度,并且由两只不同颜色的发光二极管分别指示正转和反转,因此可以清楚的显示当前转动方向和转速; 4.要求每组选择的步进电机控制字不同; 5.用单片机做控制微机; 应用软件:keil protues 成果验收形式: 1.课程设计的仿真结果 2.课程设计的报告书 参考文献: 【1】张家生. 电机原理与拖动基础【M】. 北京:北京邮电大学出版社,2006. 【2】马淑华,王凤文,张美金. 单片机原理与接口技术【M】.北京:北京邮电大学出版社,2007. 【3】顾德英,张健,马淑华.计算机控制技术【M】. 北京:北京邮电大学出版社,2006. 【4】张靖武,周灵彬. 单片机系统的PROTEUS设计与仿真【M】. 北京:电子工业出版社,2007 第16周 时间 安排 指导教师教研室主任: 2013年06 月11日

内容摘要 步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件,它广泛应用于工业机械的数字控制,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,确定了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、LED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、单电压驱动电路等的设计,实现了四相步进电机的正反转,急停等功能。为实现单片机控制步进电机系统在数控机床上的应用,系统设计了两个外部中断,以实现步进电机在某段时间内的反复正反转功能,也即数控机床的刀架自动进给运动,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,自六十年代初期以来,步进电机的应用得到很大的提高。 关键词:步进电机单片机数码管显示

ARM课程设计报告GPIO—流水灯

目录 一、设计目的 (3) 二、设计原理 1、GPIO—流水灯 (3) 2、SPI (7) 3、定时器 (10) 4、实时时钟 (12) 三、所用仪器 (18) 四、EasyARM2131开发套件功能介绍 (18) 五、设计内容:万年历-定时器-流水灯-SPI 1、功能描述 (21) 2、流程图 (22) 3、程序设计 (22) 六、心得体会 (28) 七、参考文献 (29)

一、设计目的 1、根据要求,复习巩固ARM的基础知识。 2、掌握ARM系统的设计方法,特别是熟悉模块化的设计思想。 3、熟练掌握ARM软件和2131开发板的使用。 4、提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力; 二、设计原理 1、GPIO—流水灯 (1)LPC2131具有多达47个通用I/O 口(GPIO,General Purpose I/O ports),分别为P0[31:0]、 P1[31:16],其中,P0.24未用,P0.31仅为输出口。由于口线与其它功能复用,因而需要进行相关的管脚连接模块(PINSEL0、PINSEL1、PINSEL2)选择连接GPIO,然后通过IODIR进行输入/输出属性设置后才能操作。 当管脚选择GPIO 功能时,有IOSET、IOCLR和IOPIN 3 个寄存器用于控制GPIO 的使用。IOSET 用于口线置位,而IOCLR 则用于口线清零,IOPIN 则反映当前IO口的状态,读回IOSET 则反映当前IO口设定状态。 (2)GPIO的特性和应用 特性: 单个位的方向控制; 单独控制输出的置位和清零; 所有I/O口在复位后默认为输入。 应用: 通用I/O口 驱动LED或其它指示器 控制片外器件 检测数字输入 (3)GPIO引脚描述 GPIO管脚描述见表4.1。 表4.1 GPIO 管脚描述

步进电机设计报告

步进电动机的设计报告 题目:步进电动机的设计与制作 学院:大数据与信息工程学院 专业:计算机科学与技术 班级:电信113 学生姓名:王浩 指导教师:马光喜老师 2015年1月6日

目录 前言---------------------------------------------------------------2 1.设计目标及内容------------------------------------------------3 1.1 设计内容---------------------------------------------------4 1.2 设计目的---------------------------------------------------4 2.硬件原理及设计分析--------------------------------------------4 2.1 步进电机的工作原理-----------------------------------------5 2.2 液晶显示原理 ----------------------------------------------5 2.3 步进电机转速控制及显示设计(LCD显示转速)的硬件框图--------6 2.4 总的硬件电路图---------------------------------------------7 3.软件分析及设计------------------------------------------------8 3.1 软件需求分析-----------------------------------------------8 3.2 程序流程图-------------------------------------------------8 3.3 软件代码---------------------------------------------------9 4.操作说明及结果分析-------------------------------------------18 5.调试过程中遇到的问题和解决方法-------------------------------18 6.硬件实习总结-------------------------------------------------19 7.参考文献-----------------------------------------------------19

机器人课程设计报告范例

机器人课程设计报告范例

**学校 机器人课程设计名称 院系电子信息工程系 班级10电气3 姓名谢士强 学号107301336 指导教师宋佳

目录 第一章绪论 (2) 1.1课程设计任务背景 (2) 1.2课程设计的要求 (2) 第二章硬件设计 (3) 2.1 结构设计 (3) 2.2电机驱动 (4) 2.3 传感器 (5) 2.3.1光强传感器 (5) 2.3.2光强传感器原理 (6) 2.4硬件搭建 (7) 第三章软件设计 (8) 3.1 步态设计 (8) 3.1.1步态分析: (8) 3.1.2程序逻辑图: (9) 3.2 用NorthStar设计的程序 (10) 第四章总结 (12) 第五章参考文献 (13)

第一章绪论 1.1课程设计任务背景 机器人由机械部分、传感部分、控制部分三大部分组成.这三大部分可分成驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人一环境交互系统、人机交互系统、控制系统六个子系统现在机器人普遍用于工业自动化领域,如汽车制造,医疗领域,如远程协助机器人,微纳米机器人,军事领域,如单兵机器人,拆弹机器人,小型侦查机器人(也属于无人机吧),美国大狗这样的多用途负重机器人,科研勘探领域,如水下勘探机器人,地震废墟等的用于搜查的机器人,煤矿利用的机器人。如今机器人发展的特点可概括为:横向上,应用面越来越宽。由95%的工业应用扩展到更多领域的非工业应用。像做手术、采摘水果、剪枝、巷道掘进、侦查、排雷,还有空间机器人、潜海机器人。机器人应用无限制,只要能想到的,就可以去创造实现;纵向上,机器人的种类会越来越多,像进入人体的微型机器人,已成为一个新方向,可以小到像一个米粒般大小;机器人智能化得到加强,机器人会更加聪明 1.2课程设计的要求 设计一个机器人系统,该机器人可以是轮式、足式、车型、人型,也可 以是仿其他生物的,但该机器人应具备的基本功能为:能够灵活行进,能感知光源、转向光源并跟踪光源;另外还应具备一项其他功能,该功能可自选(如亮灯、按钮启动、红外接近停止等)。 具体要求如下: 1、根据功能要求进行机械构型设计,并用实训套件搭建实物。 2、基于实训套件选定满足功能要求的传感器; 3、设计追光策略及运动步态; 4、用NorthStar设计完整的机器人追光程序;

单片机课程设计-单片机控制步进电机

课程设计报告 题目单片机控制步进电机 课程名称单片机原理及接口技术 院部名称 专业自动化 班级M10自动化 学生姓名 学号 课程设计地点 课程设计学时 指导教师高峰 金陵科技学院教务处制 【注:根据课程设计大纲第四项具体要求撰写课程设计报告】

目录 1设计任务和要求 (3) 2设计思路 (4) 3系统硬件设计 (5) 3.1 硬件电路的工作原理 (5) 3.2步进电机模块 (5) 3.3控制模块 (6) 3.4主要元件介绍: (6) 4软件编程 (11) 5 调试过程与结果 (20) 5.1正转结果显示: (20) 5.1.1正转加速: (21) 5.1.2正转减速: (21) 6 总结与体会 (24) 7 参考资料 (26) 8 附录 (26)

1设计任务和要求 单片机课程设计是考察学生利用所学过的专业知识,进行综合的电机控制系统设计并最终完成实际系统连接,能够使学生对电气与自动化的专业知识进行综合应用,培养学生的创新能力和团队协作能力,提高学生的动手实践能力。最终形成一篇符合规范的设计说明书,并参加综合实践答辩,为后期的毕业设计做好准备。 本次设计考核的能力主要有: 1)专业知识应用能力,包括电路分析、电子技术、单片机、检测技术、电 气控制、电机与拖动、微特电机及其驱动、计算机高级语言、计算机辅 助设计、计算机办公软件等课程,还包括本专业的拓展性课程如变频器、组态技术、现场总线技术、伺服电机等课程。 2)项目设计与运作能力,团队协作能力,技术文档撰写能力,PPT汇报与 口头表达能力。 3)电气与自动化系统的设计与实际应用能力。 要求完成的工作量包括: 1)现场仿真演示效果。 2)学生结合课题进行PPT演讲与答辩。 3)学生上交课题要求的各类设计技术文档。

步进电机实验报告

单片机实验 课程名称:步进电机表实验 授课班级:2010级自动化三班 任课教师:文远熔 计划学时:32学时 实验组员:张藤耀赵福亮王聪慧 秦菱蔚梁钦郑欢

目录 摘要………………………………………………………………………… 第一章概述…………………………………………………………………………………………. 1.1实验目的………………………………………………………………………… 1.2实验要求………………………………………………………………………… 1.3步进电机的介绍…………………………………………………………………… 1.4 研究思路………………………………………………………………………… 第二章硬件设计………………………………………………………….. 2.1 51单片机介绍…………………………………………………………………… 2.2 UIN2003A…………………………………………………………………………… 2.3 ZLG7290…………………………………………………………………………… 2.3.1 7290工作原理………………………………………………………………… 2.3.2 7290引脚图…………………………………………………………………… 第三章相关图像………………………………………………………………. 3.1 总电路图……………………………………………………………………… 3.2 7290控制数码管……………………………………………………………………… 3.3 程序流程图………………………………………………………………………… 3.3.1 控制框图………………………………………………………………………… 3.3.2 流程图………………………………………………………………………… 第四章调试………………………………………………………………………第五章心得体会…………………………………………………………………附录【一】系统程序……………………………………………………………附录【二】参考文献…………………………………………………………….

arm课程设计报告

课程设计报告 (嵌入式接口技术) 学院:电气工程与自动化学院 题目:基于ARM的多路数据采集系统设计 专业班级:自动化113班 学号:35号 学生姓名:翁志荣 指导老师:温如春 2013 年12月19日

摘要 数据采集系统用于将模拟信号转换为计算机可以识别的数字信号.该系统目的是便于对某些物理量进行监视.数据采集系统的好坏取决于他的精度和速度.设计时,应在保证精度的情况下尽可能的提高速度以满足实时采样、实时处理、实时控制的要求.在科学研究中应用该系统可以获得大量动态;是研究瞬间物理过程的重要手段;亦是获取科学奥秘的重要手段之一. 本次设计是基于ARM的多路数据采集系统,主控器能够对模拟信号产生的各路数据,通过数据采集系统进行采集并在主控器的程控下显示。 关键字:数据采集;模数转换;ARM;实时采样。 Abstract Data acquisition system for digital signal to analog signal conversion can be identified by computer. The system is aimed at facilitating monitoring of some physical quantity. Data acquisition system is good or bad depends on the precision and speed. When the design, should be in the case of ensuring accuracy as much as possible to meet the high speed real-time sampling, real-time processing, the requirement of real time control. The application of this system in scientific research can obtain a large number of dynamic; is an important means to study the instantaneous physical process; and it is also one of the important means of access to the mysteries of Science. Keyword s: data acquisition; ARM; real-time sampling analog-to-digital conversion.

微机原理步进电机控制课程设计报告

科技大学 课程设计报告 学生:学号: 专业班级: 课程名称: 学年学期:2 0 —2 0 学年第学期 指导教师: 20 年月

课程设计成绩评定表

目录 一、设计题目………………………………………………………………. 二、设计目的………………………………………………………………. 三、设计原理及方案……………………………………………………….

四、实现方法………………………………………………………………. 五、实施结果………………………………………………………………. 六、改进意见及建议………………………………………………………. 七、设计体会………………………………………………………………. 、 一、设计题目 编程实现步进电机的控制 二、设计目的 1.了解步进电机控制的基本原理 2.掌握控制步进电机转动的编程方法 3.了解8086控制外部设备的常用电路 4.掌握8255的使用方法 三、设计原理及方案 3.1设计原理 步进电机驱动原理是通过对每相线圈中的电流的顺序切换(实验中的步进电机有四相线圈,每次有二相线圈有电流,有电流的相顺序变化),来使电机作步进式旋转。驱动电路由脉冲信号来控制,所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。 利用8255对四相步进电机进行控制。当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时,它可以连续不断地转动。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次,也就对应转子转过一定的角度(一个步距角)。当通电状态的改变完成一个循环时,转子转过一个齿距。四相步进电机可以在不同的通电方式下运行,常见的通电方式有单(单相绕组通电)四拍(A-B-C-D-A…),双(双相绕组通电)四拍(AB-BC-CD-DA-AB…),八拍(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A…)等。 通过编程对8255的输出进行控制,使输出按照相序表给驱动电路供电,则步进电机的输入

基于ARM9的人脸识别系统 嵌入式报告 课程设计

嵌入式课程设计报告 学院信息电子技术 专业通信工程 班级 学号 姓名 指导教师 2017年07月01日

基于ARM9的人脸识别系统 一、引言 人脸识别背景和意义 人脸识别系统的研究始于20世纪60年代,80年代后随着计算机技术和光学成像技术的发展得到提高,而真正进入初级的应用阶段则在90年后期,并且以美国、德国和日本的技术实现为主;人脸识别系统成功的关键在于是否拥有尖端的核心算法,并使识别结果具有实用化的识别率和识别速度;“人脸识别系统”集成了人工智能、机器识别、机器学习、模型理论、专家系统、视频图像处理等多种专业技术,同时需结合中间值处理的理论与实现,是生物特征识别的最新应用,其核心技术的实现,展现了弱人工智能向强人工智能的转化语音识别、体形识别等,而指纹识别、虹膜识别等都不具有自然性,因为人类或者其他生物并不通过此类生物特征区别个体。 人脸识别具有这方面的特点,它完全利用可见光获取人脸图像信息,而不同于指纹识别或者虹膜识别,需要利用电子压力传感器采集指纹,或者利用红外线采集虹膜图像,这些特殊的采集方式很容易被人察觉,从而更有可能被伪装欺骗。 二、系统设计 1、硬件电路设计 (1)ARM9处理器 本系统所采用的硬件平台是天嵌公司的TQ2440开发板,该开发板的微处理器采用基于ARM920T内核的S3C2440芯片。 ARM9对比ARM7的优势:虽然ARM7和ARM9内核架构相同,但ARM7处理器采用3级流水线的冯·诺伊曼结构,而ARM9采用5级流水线的哈佛结构。增加的流水线设计提高了时钟频率和并行处理能力。5级流水线能够将每一个指令处理分配到5个时钟周期内,在每一个时钟周期内同时有5个指令在执行。在常用的芯片生产工艺下,ARM7一般运行在100MHz左右,而ARM9则至少在200MHz 以上。指令周期的改进对于处理器性能的提高有很大的帮助。性能提高的幅度依赖于代码执行时指令的重叠,这实际上是程序本身的问题。对于采用最高级的语言,一般来说,性能的提高在30%左右。ARM7一般没有MMU(内存管理单元),(ARM720T有MMU)。 (2)液晶显示屏 为显示摄像头当前采集图像的预览,系统采用三星的320x240像素的液晶屏,大小为206.68cm。该液晶显示屏的每个像素深度为2bit,采用RGB565色彩空间。 (3)摄像头 摄像头采用市场上常见的网眼2000摄像头,内部是含CMOS传感器的OV511+芯片。CMOS传感器采用感光元件作为影像捕获的基本手段,核心是1个感光二极

步进电机实验报告

步进电机实验报告 Company Document number:WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

Arduino步进电机实验报告 步进电机是将电信号转变为或的开环控制电机,是现代数字程序控制系统中的主要执行元件,应用极为广泛。在非超载的情况下,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,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;同时可以通过控制来控制电机转动的和,从而达到调速的目的。 实验目的: (1)了解步进电动机工作原理。 (2)熟悉步进电机驱动器使用方法。 (3)掌握步进电动机转向控制编程。 实验要求: (1)简要说明步进电动机工作原理。 (2)熟记步进电机驱动器的使用方法。 (3)完成步进电动机转速转向控制编程与实现。 (4)提交经调试通过的程序一份并附实验报告一份。 实验准备: 1. ArduinoUNOR3开发板 Arduino是一块基于开放原始代码的Simplei/o平台,并且具有开发语言和开发环境都很简单、易理解的特点。让您可以快速使用Arduino做出有趣的东西。它是一个能够用来感应和控制现实物理世界的一套工具。它由一个基于单片机并且开放源码的硬件平台,和一套为Arduino板编写程序的开发环境组成。Arduino可以用来开发交互产品,比如它可以读取大量的开关和传感器信号,并且可以控制各式各样的电灯、电机和其他物理设备。Arduino项目可以是单独的,也可以在运行时和你电脑中运行的程序(例如:Flash,Processing,MaxMSP)进行通讯。

嵌入式系统课程设计报告

湖北民族学院 信息工程学院 课程设计报告书 题目 :基于A RM的数字式万年历 课程:嵌入式系统课程设计 专业:电子信息科学与技术 班级: 03114411 学号: 031441119 学生姓名:田紫龙 指导教师:易金桥 2017年6 月20 日

信息工程学院课程设计任务书 学号031441119学生姓名田紫龙专业(班级)0314411 设计题目基于 ARM 的数字式万年历 1.能测量温度并且实时显示; 2.具有时间显示功能,能够显示年月日,时分秒,并且可以手动调节时间。 设 3. 具有 12 小时制和 24 小时制切换功能。 计 技 术 参 数 对年、月、日、时、分、秒进行计时,还具有闰年补偿等多种功能。温度采集 选用 DS18B20芯片,万年历采用直观的数字显示,数据显示采用1602 液晶显 示模块,可以在LCD1602 上同时显示年、月、日、周日、时、分、秒,还具有 设 时间校准整点灯光提醒等功能。制作仿真和实物。 计 要 求 [1]苏平 . 单片机的原理与接口技术 [M]. 北京 : 电子工业出版社, 2006,1-113. [2]王忠民 . 微型计算机原理 [M]. 西安 : 西安科技大学出版社, 2003,15-55. [3]左金生 . 电子与模拟电子技术 [M]. 北京 : 电子工业出版社, 2004,105-131. [4]新编单片机原理与应用(第二版). 西安电子科技大学出版社, 2007.2 [5]张萌 . 单片机应用系统开发综合实例 [M]. 北京:清华大学出版社, 2007.7 [6] 朱思荣. 51 单片机实现公历与农历、星期的转换[Z].当当电子网 [7]李广弟 . 单片机原理及应用 [M] 北京航空航天大学出版社 ,2004 年 参[8] 王越明 . 电子万年历的设计 [J]. 黑龙江科技信息, 2004 年 考 资 料 2017年 6 月 20 日

步进电机课程设计报告

摘要: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,即给步进电机加一个脉冲信号,步进电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性频率来实现步进电机的调速,并且步进电机没有积累误差。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变得非常的简单。步进电机的调速一般是改变输入步进电机的脉冲的转动一个固定的角度,这样就可以通过控制步进电机的一个脉冲到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率,延时的长短来具体控制步进角来改变电机的转速,从而实现步进电机的调速。在本次设计中步进电机的给定速度由电位器通过A/D转换输入。 关键词:步进电机调速单片机 A/D转换器

前言 把电脉冲信号变换成角位移以控制转子转动的微特电机。在自动控制装置中作为执行元件。每输入一个脉冲信号,步进电动机前进一步,故又称脉冲电动机。步进电动机多用于数字式计算机的外部设备,以及打印机、绘图机和磁盘等装置。步进电动机的驱动电源由变频脉冲信号源、脉冲分配器及脉冲放大器组成,由此驱动电源向电机绕组提供脉冲电流。步进电动机的运行性能决定于电机与驱动电源间的良好配合。主要用于数字控制系统中,精度高,运行可靠。如采用位置检测和速度反馈,亦可实现闭环控制。步进电动机已广泛地应用于数字控制系统中,如数模转换装置、数控机床、计算机外围设备、自动记录仪、钟表等之中,另外在工业自动化生产线、印刷设备等中亦有应用。 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)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7.5度或15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1.5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。它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛,本次设计使用四相步进电机。

基于单片机控制的步进电机控制器课程设计

基于单片机控制的步进电机控制器课程设计任务书一.设计要求 (一)基本功能 1.实现步进电机的正反转控制。 2.实现步进电机的加速控制。 3.实现步进电机的减速控制。 如过载保护、欠压保护、短路保护和防飞车等功能。 (二)扩展功能 任意设定一点为圆心,实现一个直径为10cm的圆形轨迹运动。 二.设计内容 (1)画出电路原理图,正确使用逻辑关系; (2)确定元器件及元件参数; (3)进行电路模拟仿真; (4)SCH文件生成与打印输出; 三.编写设计报告 写出设计的全过程,附上有关资料和图纸,有心得体会。 四.答辩 在规定时间内,完成叙述并回答问题。 五.计划完成时间三周 1.第一周完成软件和硬件的整体设计,同时按要求上交设计报告一份。 2.第二周完成软件的具体设计和硬件的制作。 3.第三周完成软件和硬件的联合调试。

目录 1引言 (1) 2总体设计方案 (1) 2.1设计思路 (1) 2.1.1 硬件设计 (1) 2.1.2软件设计 (1) 2.2总体设计方框图 (2) 3 设计原理分析 (2) 3.1 控制按钮分析 (2) 3.2 复位电路和晶振电路分析 (3) 3.3 保护电路分析 (3) 3.4 输出驱动电路 (4) 4 总结与体会 (5) 参考文献 (6) 附录(一) (7) 附录(二) (8)

基于单片机控制的步进电机控制器 摘要:本设计为电子工程专业学生在校期间的单片机课程设计实习。是基于单片机控制的步进电机控制器。在科学技术迅速发展的今天,自动化控制技术日益完善和成熟,对步进电机的要求也越来越高,社会上所需这方面的人才也越来越多,通过本次实习,可以提高学生的动手动脑,全面综合的运用所学专业知识的能力,增强学习专业知识和技能的兴趣,掌握单片机的运用方法和技巧,深入了解步进电机的工作原理。学会用科学技术来解决生活,生产中遇到的实际问题,真正做到学以致用,造福社会。本设计是通过单片机按顺序给绕组施加有序的脉冲电流,就可以控制步进电机的转动,从而实现数字和角度的转换,转动的角度大小与施加的脉冲数成正比,转动的速度与脉冲频率成正比,而转动方向则与脉冲的顺序有关。 关键词:单片机步进电机控制系统 1 引言 步进电动机是数字控制电动机。它将电脉冲信号转换成角位移,即给一个脉冲信号,步进电动机就转动一个角度或直线位移一步,也由此称为“步进电动机”,又称“脉冲电动机”。近十年来,数字技术,计算机技术和永磁材料的迅速发展,推动了步进电动机的发展,为步进电动机的应用开避了广阔的前景。步进电动机运用广泛,常用于军事雷达,机器人,CNC数控机床等精密控制系统。 目前,在工业中主要使用的是反应式步进电动机,它由定子和转子两部分组成。一般相数为2,3,4,5,6,每相两个绕组套在一对定子磁极上,成为控制绕组,转子是无绕组铁心。其具有力矩/惯性比高,频率响应快,步进频率高,不通电时可以自由转动,可以正反方向旋转,而且结构简单,工作寿命长。 2 总体设计方案 2.1 设计思路 2.1.1 硬件设计 (1)中心电路:中心电路采用TA89S51单片机芯片,晶振采用12MHZ,具有上电自动复位和手动复位功能。 (2)输入电路:输入电路由5个按钮组成,功能分别为正转,反转,加速,减速和停止,经过上拉电阻分别接到单片机P1口对应端。 (3)输出电路:由单片机P2口相应端输出有序的电脉冲,经过74LS04反相,驱动模拟灯有规律点亮,并经过2803A驱动器驱动,带动步进电机转动。 (4)保护电路:由模拟飞车保护电路,过载保护电路,欠压保护电路和短路保护电路组成。当电路异常时,有灯指示,并且将保护信号送到单片机P0.0口进行停车保护。 2.1.2 软件设计

步进电机系统设计实验报告

专业课程设计Ⅰ 题目一 步进电机控制系统设计 院系:动化学院 专业班级:智能0801班 小组成员: 指导教师:王曙光 日期:2011.05.23-2011.06.03 目录 1课程设计描述 (2)

2.课程设计具体要求 (3) 3.主要元器件 (3) 4.基本原理阐述 (3) 4.1 步进电机的工作原理 (3) 4.2 步进电机的启停控制 (3) 4.3 步进电机的转向控制 (4) 4.4 步进电机的速度控制 (4) 4.5 步进电机的换向控制 (4) 5.实验方案 (4) 5.1 控制系统的硬件设计 (4) 5.2 电路设计 (5) 5.3 系统软件设计 (5) 5.3.1主程序图 (6) 5.3.2显示子程序 (6) 5.3.3键盘扫描子程序 (7) 5.4源程序 (7) 6.设计中的问题分析 (11) 7.参考资料 (12) 8.实验总结................................. 错误!未定义书签。 1课程设计描述: 设计一个以8051单片机作为主控制器的步进电机控制器,实现对步进电机的转速、转向的控制和显示。

2. 课程设计具体要求: (1)可通过按键设置步进电机的转向(正/反转)、转速(增/减速); (2)可通过按键设置步进电机的励磁方式(单/双相); (3)可通过数码管将步进电机的转速显示出来; (4)设计电路,编写程序,软件硬件仿真、调试。 3.主要元器件: 实验板(中号)、STC89C51、电容(30pFⅹ2、10uFⅹ2)、数码管(共阳、四位一体)、晶振(12MHz)、小按键(5个)、步进电机(25BY)、ULN2003等 4.基本原理阐述: 4.1 步进电机的工作原理 步进电机由定子和转子两部分组成,下面以两相反应式步进电机为例说明步进电机工作原理。 两相步进电机的定子上有两对磁极,按N、S、N、S分配,每两个相对的磁极组成一队。每对磁极都缠有同一个绕组,形成一相。转子是由软磁材料制成的,其外表面均匀分布着小齿,他们大小相同,间距相等。这些小齿与定子磁极上的小齿的锯齿相同,形状相似。 如果按下表的时序给步机绕组通电,步进电机将产生转动,改变相序通电,步进电机的转向将反相,停止发送脉冲,步进电机将停止运转。 图一步进电机结构通电相序 4.2 步进电机的启停控制 步进电机由于其电气特性,运转时会有步进感 ,即振动感。为了使电机转动平滑 ,减小振动 ,可在步进电机控制脉冲的上升沿和下降沿采用细分的梯形波 ,可以减小步进电机的步进角 ,提高电机运行的平稳性。在步进电机停转时 ,为了防止因惯性而使电机轴产生顺滑 ,则需采用合适的锁定波形 ,产生锁定磁力矩 ,锁定步进电机的转轴 ,使步进电机的转轴不能自由转动。

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