29-基于51单片机的步进电机控制系统

具体实现功能

系统由STC89C52单片机+单体数码管+LED指示灯+ULN2003驱动芯片+DC-5V步进电机构成。

具体功能:

(1)实现按键控制步进电机正转、反转、加速、减速、停止;

(2)2个发光二极管显示正反转,1位7段LED数码管显示当前转速档位(共9个档位);

(3)4个红色LED,指示电机的转速。

设计背景

步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移的执行机构,其转子角位移与输入脉冲的频率成正比,通过改变脉冲频率可以实现大范围的调速;同时,步进电机易于与计算机和其他数字元件接口,因此被应用于各种数字控制系统中。

本设计所选的步进电机是四相步进电机,采用的方法是利用单片机控制步进电机的驱动。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。本次毕业设计就是通过改变脉冲频率来调节步进电机的速度的,并且通过数码管显示其转速的级别。另外通过单片机实现它的正反转,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100%)的特点,广泛应用于各种开环控制。

本文设计的系统,操作简便,控制灵活,显示清晰,制作成本低,性价比较高。

硬件设计

硬件电路由以下模块构成:

(1)单片机最小系统。用于驱动和控制其他模块,以实现整体功能,其以STC89C52单片机为核心芯片,并辅以复位电路和晶振电路。

(2)按键模块。实现按键控制步进电机正转、反转、加速、减速、停止。

(3)显示模块。1位7段LED数码管显示当前转速档位(共9个档位)。

(4)步进电机模块。

(5)转数指示模块及正反转指示模块。

软件设计

根据本文设计需求,在硬件电路设计的基础上,需要通过软件编程实现的具体功能:

(1)驱动各个模块工作,实现数码管的清晰显示,实现电机驱动;

(2)实现按键控制步进电机正转、反转、加速、减速、停止;

(3)2个发光二极管显示正反转,1位7段LED数码管显示当前转速档位(共9个档位);

(4)4个红色LED,指示电机的转速。

原理图

本系统原理图设计采用Altium Designer19,具体如图。

程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计,具体如图。

仿真实现

本设计利用protues8.7软件实现仿真设计,具体如图。

全部资料

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