36步进电机的毕业论文.doc
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1、沈阳理工大学学士学位论文摘 要单片机亦称微控制器, 顾名思义,这种计算机的最小系统只用了一片集成电路,即可进行简单运算和控制。单片机由于具有低成本、小体积、高可靠性、高附加值等优点,过去一个复杂电路才能实现的功能,现在用一个纯单片机芯片就能实现。因此,单片机控制系统正以空前的速度取代着经典电子控制系统。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,
2、从而达到调速的目的。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。 XL600试验仪配有一个标准的32位HT6121编码红外遥控器。通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成,应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的控制元件,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。基于AT89S52单片机,采用标准32位HT6121编码红外遥控器实现对步进电机的正转、反转。关键词:单片机;步进电机;红外遥控器AbstructAlso known as
3、single-chip microcontroller, as its name suggests, this computer system has only the smallest piece of integrated circuits used to make a simple calculation and control.Due to SCMs low-cost, small size, high reliability and high value-added advantages , The functions which achieved with a complex ci
4、rcuit of the past will be able to achieve with a pure microcontroller chip today. Therefore, the MCU control system is at an unprecedented rate to replace the classic electronic control system.Stepper motor is an electrical pulse will be converted into angular displacement of the implementing agenci
5、es. When the stepper drive pulse signal to a receiver, it drives stepper motor direction by setting a fixed angle of rotation (referred to as step angle), its angle of rotation is based on a fixed step-by-step operation. Can control the pulse number to control the amount of angular displacement, so
6、as to achieve the purpose of accurate positioning; and at the same time by controlling the pulse frequency to control the motor rotation speed and acceleration, so as to achieve the purpose of speed. Stepper motor control can be used as a special motor, do not use their accumulated error (accuracy o
7、f 100%) the characteristics of a wide range of open-loop control. XL2000 tester equipped with a standard 32-bit code infrared remote control HT6121. Universal infrared remote control system by transmitting and receiving the two major components, the application of encoder / decoder ASIC chip for con
8、trol operations. Stepper motor is the electrical pulse signal into an angular displacement or linear displacement of the control components, in the case of non-overloaded, the motor speed, and stop depending on the location of only the frequency of pulses and pulse a few, and not subject to load cha
9、nges impact. AT89S52-based single-chip, using standard 32-bit encoding HT6121 Infrared remote control for the stepper motor to achieve a positive turn and reverse .Keywords: MCU; Stepping Motor; Infrared remote control目 录摘 要1Abstruct21 绪 论41.1 课题研究的目的及意义51.2 课题的研究方法51.3 论文构成及研究内容52 AT89S52单片机简介62.1
10、AT89S52介绍62.2 性能参数和引脚62.2.1 主要性能参数62.2.1 引脚功能及说明62.3 寄存器介绍92.3.1 特殊功能寄存器92.3.2 定时器2寄存器92.3.3 中断寄存器92.3.4 双数据指针寄存器102.4 存储器结构112.4.1 程序存储器112.4.2 数据存储器:112.5 中断122.6 晶振特性133 步进电机的控制原理及其单片机编程实现错误!未定义书签。3.1 控制原理153.2 编程实例134 XLISP系列单片机综合仿真实验仪194.1 系统简介194.2 安装204.2.1 软件安装204.2.2 硬件安装204.3 ISP 下载部分的应用20
11、4.4 XLISP系列 仿真操作指南175 32位HT6121编码红外遥控器195.1 红外遥控器介绍195.2 HT6121编码红外遥控器结构195.3 HT6121编码红外遥控器原理206 本课题的软硬件设计216.1 硬件设计216.1.1 HT6121编码红外遥控器的设置216.1.2 HT6121编码红外遥控器的连接216.1.3 数码管的连接216.1.4 步进电机的连接226.2 软件设计226.3 电路原理图30结 论35致 谢36参考文献37附录A 英文原文34附录B 中文翻译411 绪 论1.1 课题研究的目的及意义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:
12、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)。您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; 同时您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 课题的研究方法采用红外遥控器作为单片机实现步进电机控制的输入端,当遥控器处于控制状态时,使用者每按下一个控制键,CPU从指定的存储单元中读取一系列的二进制数据,串行输出(位和位之间的时间间隔等于采样时的时间间隔)给信号保持电路,同时由调制电路进行信号调制,将调制信号经放大后,由红外线发射二极管进行发射,从而实现对该键对应设备功能的控制,从而控制步进电机一系
13、列动作。1.3 论文构成及研究内容本文主要讲述对步进电机的软硬件设计,硬件设计包括AT89S52单片机简介、红外线遥控器的原理、步进电机的结构、原理及应用,并通过实例介绍了单片机在电机控制方面的应用,详细阐述了用单片机来实现步进电机转动控制的原理和方法。根据这一原理及硬件的设计通过KEIL软件编写程序,经过反复运行和调试,最终实现了基于红外遥控用单片机控制步进电机运转的目的。2 AT89S52单片机简介2.1 AT89S52介绍AT89S52是美国ATMEI公司生产的低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含8K bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度
14、、非易失性存储技术生产,兼容标准80C51指令系统及引脚。它集Flash程序存储器既可在线编程也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中,ATMEL公司的功能强大,低价位AT89S52单片机可为你提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制领域。2.2 性能参数和引脚2.2.1 主要性能参数与MCS51产品指令系统完全兼容8K字节在系统编程Flash闪速存储器1000次擦写周期4.05.5V的工作电压范围全静态工作模式:0Hz33MHz三级程序加密锁128*8字节内部RAM32个可编程I/O口线3个16位定时/计数器8个中断源全双工串行UART通道低功耗空闲和掉电模式中断可从空闲
15、模式唤醒系统看门狗及双数据指针掉电标识和快速编程特性灵活的在系统编程2.2.1 引脚功能及说明 VCC:供电电压。 GND:地。 P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口,也即是地址/数据线复 用口。作为输出口用时每位能驱动8个TTL逻辑门电路,对端 口写“1”可作为高阻抗输入端口。在访问外部数据存储器或程序存储器时,这组口线分时转换地址(低8位)和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时,P0口接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,校验时,要求外接上拉电阻。 P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL门电路。对端口
16、写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。做输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。Flash编程和程序校验期间,P1接收地址。 P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL门电路。对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。做输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时,P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时候,P2口线上的内容,在整个访问期间不改变。Flash
17、编程或校验时,P2口亦接收高位地址和其他控制信号。 P3口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P3的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL门电路。对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。做输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。P3口除了作为一般的I/O线外,更重要的用途是它的第二功能,P3口还接收一些用于Flash闪存储器编程和程序校验的饿控制信号。 P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 /INT0(外部中断0)P3.3 /INT1(外部中断1) P3.4 T0(记时器0外部输入)P3.
18、5 T1(记时器1外部输入)P3.6 /WR(外部数据存储器写选通)P3.7 /RD(外部数据存储器读选通) RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是
19、ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。 /PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。 XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2:来
20、自反向振荡器的输出。 AT89S52管脚图见图2.1所示。图2.1 AT89S52管脚图2.3 寄存器介绍2.3.1 特殊功能寄存器特殊功能寄存器(SFR)的地址空间映象如表2.1所示。并不是所有的地址都被定义了。片上没有定义的地址是不能用的。读这些地址,一般将得到一个随机数据,写入的数据将会无效。用户不应该给这些未定义的地址写入数据“1”。由于这些寄存器在将来可能被赋予新的功能,复位后,这些位都为“0”。2.3.2 定时器2寄存器寄存器T2CON 和 T2MOD 包含定时器 2 的控制位和状态位(如表2.3所示),寄存器对RCAP2H和RCAP2L是定时器2的捕捉/自动重载寄存器。2.3.3
21、 中断寄存器各中断允许位在IE寄存器中,六个中断源的两个优先级也可在IE中设置。表2.1 AT89S52特殊功能寄存器映象及复位值2.3.4 双数据指针寄存器为了更有利于访问内部和外部数据存储器,系统提供了两路16位数据指针寄存器:位于SFR中82H83H的 DP0和位于84H85。特殊寄存器 AUXR1中 DPS0 选择 DP0;DPS=1 选择 DP1(如图2.2所示)用户应该在访问数据指针寄存器前先初始化DPS至合理的值表2.2 AUXR1 辅助寄存器1表2.3 T2CON定时器/计数器2控制寄存器2.4 存储器结构 MCS-51器件有单独的程序存储器和数据存储器。外部程序存储器和数据存
22、储器都可以64K寻址。 2.4.1 程序存储器如果EA引脚接地,程序读取只从外部存储器开始。对于89S52,如果EA接VCC,程序读写先从内部存储器(地址为 0000H1FFFH)开始,接着从外部寻址,寻址地址为:2000HFFFFH。 2.4.2 数据存储器:AT89S52有256字节片内数据存储器。高128字节与特殊功能寄存器重叠。也就是说高128字节与特殊功能寄存器有相同的地址,而物理上是分开的。当一条指令访问高于7FH的地址时,寻址方式决定CPU访问高128字节RAM还是特殊功能寄存器空间。直接寻址方式访问特殊功能寄存器(SFR)。 例如,下面的直接寻址指令访问0A0H(P2口)存储单
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