步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制

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1、山東科技大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)結(jié)題報(bào)告實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱基于MCS-51單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)速度控制程序設(shè)計(jì)姓名＿＿吳裕浩＿＿學(xué)號(hào)201001101627手機(jī)18765926582Email490222547@qq.com＿專業(yè)＿自動(dòng)化班級(jí)＿2010-1＿指導(dǎo)教師及職稱＿＿＿張仁彥副教授＿＿＿＿＿開課學(xué)期2012至＿2013學(xué)年＿1＿學(xué)期提交時(shí)間2013年1月14日一、實(shí)驗(yàn)摘要從工業(yè)化時(shí)代到來開始，機(jī)電設(shè)備便被廣泛應(yīng)用，而電動(dòng)機(jī)作為傳動(dòng)中樞也有著很重要的作用。作為電動(dòng)機(jī)的一種---步進(jìn)電機(jī)其重要性也是不言而喻的，從工業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)

2、化設(shè)備到高精端科技領(lǐng)域，都可以看到有步進(jìn)電機(jī)的存在。本實(shí)驗(yàn)便是基于MCS-51單片機(jī)的，對(duì)其速度的控制。其功能實(shí)現(xiàn)為：可以通過鍵盤，來實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)速度的轉(zhuǎn)換（速度檔位分為高、中、低三檔），并通過顯示器將實(shí)際速度的大小顯示出來。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過鍵盤來實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)速度的轉(zhuǎn)換，使步進(jìn)電機(jī)在不同模式下?lián)碛胁煌霓D(zhuǎn)速，從而來滿足不同的機(jī)電要求。2、三個(gè)按鍵分別對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)高中低檔，三個(gè)檔次的轉(zhuǎn)速有明顯的區(qū)別。3、通過顯示模塊將實(shí)際轉(zhuǎn)速顯示出來。三、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地及儀器、設(shè)備和材料：試驗(yàn)場(chǎng)地：微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)室儀器及設(shè)備：PC機(jī)一臺(tái)（安裝有Kei

3、luVision3及STC_ISP_V480軟件），單片機(jī)試驗(yàn)箱四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)用到的子模塊電路主要有步進(jìn)電機(jī)控制電路、鍵盤電路以及數(shù)碼管顯示電路。步進(jìn)電機(jī)電路示意圖如圖一所示，該步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部有4相繞組，外引5根控制線，如圖1所示，其中導(dǎo)線5接5V電源的“＋”極，導(dǎo)線1、2、3、4按照控制時(shí)序接5V電源的“－”極。圖1控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的程序中主要使用了單片機(jī)中的定時(shí)器中斷系統(tǒng)來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)采用四相八拍的方式，如表1所示。表中“＋”表示接電源正極，“－”表示接電源負(fù)極。表1電機(jī)端子序號(hào)電機(jī)繞組相數(shù)拍數(shù)順

4、序123456785＋＋＋＋＋＋＋＋4A－－－3B－－－2C－－－1D－－－使用中斷系統(tǒng)控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的原理是在給定時(shí)器賦初值后，定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)其計(jì)時(shí)完成時(shí)會(huì)進(jìn)入中斷，每次進(jìn)入中斷程序都會(huì)使當(dāng)前拍數(shù)加一使其進(jìn)入下一拍，這樣循環(huán)往復(fù)就會(huì)使電機(jī)在這八拍的作用下正常旋轉(zhuǎn)。其優(yōu)點(diǎn)在于使其轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，不會(huì)受到主程序的影響，可以實(shí)現(xiàn)較高精度的控制。在本設(shè)計(jì)的主程序中，循環(huán)調(diào)用鍵盤掃描和顯示程序，鍵盤掃描不斷地掃描是否有鍵按下，若有鍵按下，則根據(jù)鍵值的不同，調(diào)至相應(yīng)程序改變定時(shí)器的初值，從而使步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速改變。1、各電路工作原理：（1）數(shù)碼

5、管動(dòng)態(tài)顯示原理本設(shè)計(jì)所用的數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)電路如圖2所示。設(shè)計(jì)中采用四位數(shù)碼管，其段碼值通過P0口輸出，位控信號(hào)由P2口輸出，顯示時(shí)首先送出段碼值再選中相應(yīng)數(shù)碼管要是穩(wěn)定后，P0送出下一位段碼，P2選中下一個(gè)數(shù)碼管，再次延時(shí)穩(wěn)定，以此方式繼續(xù)下一位顯示，直至所有信息顯示完成，再次回到起始位置掃描顯示，以此完成信息的顯示。圖2（2）鍵盤電路原理鍵盤電路圖如圖3。圖3鍵盤電路本實(shí)驗(yàn)中我們采用掃描式鍵盤，共使用了K0、K1、K2和K3四個(gè)按鍵，分別控制電機(jī)的低速檔、中速檔、高速檔和暫停。其工作原理是：在鍵盤掃描時(shí)對(duì)C0—C2三個(gè)口首先全送低

6、電平，檢測(cè)R0口電平信號(hào)，若R0口為高電平說明無(wú)鍵按下，若其為低電平，則說明有鍵按下。當(dāng)有鍵按下時(shí)，再分別給C0—C2三列端口依次送低電平，若某列送低電平后R0再次檢測(cè)到低電平，則說明此列有鍵按下，然后程序進(jìn)行跳轉(zhuǎn)，進(jìn)入相應(yīng)的子程序，重新設(shè)定定時(shí)器初值，同時(shí)改變顯示緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)。以上便是鍵盤掃描的整個(gè)工作原理。（3）總電路圖關(guān)于定時(shí)器初值的計(jì)算如下所示：本實(shí)驗(yàn)為采用定時(shí)器T0，實(shí)驗(yàn)中的高檔每拍的間隔時(shí)間為1MS。首先確定定時(shí)器初值N：由于晶振為12MHz，所以，一個(gè)機(jī)器周期T=1us。所以，計(jì)數(shù)值M=t/T=1000/1=1000,

7、，故計(jì)數(shù)初值N=65536-1000=64536=FC18H。所以定時(shí)器初值TH0賦0FCH，TL0賦18H。表3檔位高中低速度960r/min480r/min96r/min定時(shí)時(shí)間1ms2ms10ms計(jì)數(shù)初值TH0=0FCHTL0=18HTH0=0F8HTL0=30HTH0=0D8HTL0=0F0H2、軟件設(shè)計(jì)及流程主程序流程圖如下：開始鍵盤掃描狀態(tài)初始化有鍵按下YN判斷鍵值更新顯示緩存調(diào)整轉(zhuǎn)速調(diào)用顯示掃描顯示流程圖如下：開始從顯示緩沖取數(shù)滅碼是否到最后一位YN查表送段碼送位控信號(hào)穩(wěn)定顯示返回本實(shí)驗(yàn)程序如下：ORG0000HSJM

8、PMAINORG000BH;定時(shí)器T0中斷LJMPINTT0MAIN:MOVTMOD,#01H;狀態(tài)初始化SETBET0SETBEASETBTR0MOV50H,#0;50H存放拍數(shù)，初始拍數(shù)為0MOV51H,#0;51H，52H為定時(shí)