基于单片机AT89S52控制步进电机正反转.doc
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1、目录第一章 系统分析11。1 框图设计21。2 晶振电路2第二章硬件系统设计32.1 硬件连接图32。2 按键功能32.3 单片机AT89S5232。4 驱动电路4 2。5 步进电机。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。7第三章软件系统设计93。1 软件流程图93。2 激磁方式10附录12附件A 源程序。.。12附件B仿真结果.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。15参考文献17致谢.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。18- 1 -摘要能够实现步进电机控制的方式有多种,可以采用前期的模拟电路、 数字电路或模拟与数字电路相结合的方式。近年来随着科技的飞速发展
2、,单片机的应用正在不断深入,同时带动传统控制检测日新月异更新。本文介绍一种用AT89S52作为核心部件进行逻辑控制及信号产生的单片机技术和汇编语言编程设计的步进电机控制系统,步进电机背景与现状、硬件设计、软件设计及其仿真都做了详细的介绍,使我们不仅对步进电机的原理有了深入的了解,也对单片机的设计研发过程有了更加深刻的体会。本控制系统采用单片机控制,通过人为按动开关实现步进电机的开关,复位。该系统还增加了步进电机的加速及减速功能.具有灵活方便、适用范围广的特点,基本能够满足实践需求。关键词: AT89S52 步进电机 ULN2003第一章 系统分析1.1 框图设计根据系统要求画出基于AT89S5
3、2单片机的控制步进电机的控制框图如图2-1所示.按键电路复位电路晶振电路AT89C52电源电路驱动电路步进电机图21基于AT89C52单片机的控制步进电机的控制框图系统主要包括单片机、复位电路、晶振电路、按键电路、步进电机及驱动电路几部分。1.2 晶振电路AT89C52单片机有一个用于构成内部振荡器的反相放大器,XTAL1 和XTAL2 分别是放大器的输入、输出端.石英晶体和陶瓷谐振器都可以用来一起构成自激振荡器。晶振模块自带振荡器、提供低阻方波输出,并且能够在一定条件下保证运行。最常用的两种类型是晶振模块和集成RC振荡器(硅振荡器)。晶振模块提供与分立晶振相同的精度。硅振荡器的精度要比分立R
4、C振荡器高,多数情况下能够提供与陶瓷谐振槽路相当的精度.图2-2为晶振电路。图2-2 晶振电路第二章 系统设计2。1 硬件连接图根据图2-1,可以设计出单片机控制步进电机的硬件电路图,如图3-1所示。图3-1硬件连接图2。2 按键功能按键采用3个功能键,K1、K2和K3按键开关分别接在单片机的P2。0P2.2引脚上,用来控制步进电机的转向,作为控制信号的输入端键。按K1时,步进电机正传;按K2时,步进电机反转;按K3时,步进电机停止转动。2.3 单片机At89C52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技
5、术制造,与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。At89C52主要技术参数如下:l 与MCS-51单片机产品兼容l 8K字节在系统可编程Flash存储器l 1000次擦写周期l 全静态操作:0Hz33MHzl 三级加密程序存储器l 32个可编程I/O口线l 三个16位定时器/计数器图22 At89C52引脚图图2-3ULN20032。4 驱动电路单片机的输出电流太小,不能直接与步进电机相连,需要增加驱动电路.对于电流小于0.5A的步进电机,可以采用ULN2003类的驱动IC。ULN2003技术参数如下所示.最大输出电压:50V.最大
6、连续输出电流:0。5A.最大连续输入电流:25mA。功耗:1W。如图24所示为2001/2002/2003/2004系列驱动器引脚图,图3-3左侧17引脚为输入端,接单片机P1口的输出端,引脚8接地;右侧1016引脚为输出端,接步进电机,引脚9接电源+5V,该驱动器可提供最高0.5A的电流.ULN2003 的每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻,在5V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路直接相连,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。 ULN2003 工作电压高,工作电流大,灌电流可达500mA,并且能够在关态时承受50V 的电压,输出还可以在高负载电流并行运行。 UL
7、N2003 采用DIP-16 或SOP-16 塑料封装. 方框图 方框图封装外形图ULN2003内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管,可用来驱动继电器。它是双列16脚封装,NPN晶体管矩阵,最大驱动电压=50V,电流=500mA,输入电压=5V,适用于TTL COMS,由达林顿管组成驱动电路. ULN是集成达林顿管IC,内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管,它的输出端允许通过电流为200mA,饱和压降VCE 约1V左右,耐压BVCEO 约为36V.用户输出口的外接负载可根据以上参数估算.采用集电极开路输出,输出电流大,故可直接驱动继电器或固体继电器,也可直接驱动低压灯泡。通常单片机驱动UL
8、N2003时,上拉2K的电阻较为合适,同时,COM引脚应该悬空或接电源. 作用:ULN2003是一个非门电路,包含7个单元,单独每个单元驱动电流最大可达350mA,9脚可以悬空。 比如1脚输入,16脚输出,你的负载接在VCC与16脚之间,不用9脚。 ULN2003是大电流驱动阵列,多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路中。可直接驱动继电器等负载。 输入5VTTL电平,输出可达500mA/50V. ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列,由七个硅NPN达林顿管组成. 该电路的特点如下: ULN2003的每一对达林顿都串联一个2。7K的基极电阻,在5V的工作电压下它能与TTL和C
9、MOS电路 直接相连,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据. ULN2003 是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。 图2-41ULN2003芯片引脚图ULN2003芯片引脚介绍引脚1:CPU脉冲输入端,端口对应一个信号输出端。 引脚2:CPU脉冲输入端。 引脚3:CPU脉冲输入端. 引脚4:CPU脉冲输入端。 引脚5:CPU脉冲输入端. 引脚6:CPU脉冲输入端。 引脚7:CPU脉冲输入端。 引脚8:接地。 引脚9:该脚是内部7个续流二极管负极的公共端,各二极管的正极分别接各达林顿管的集
10、电极。用于感性负载时,该脚接负载电源正极,实现续流作用。如果该脚接地,实际上就是达林顿管的集电极对地接通。 引脚10:脉冲信号输出端,对应7脚信号输入端。引脚11:脉冲信号输出端,对应6脚信号输入端. 引脚12:脉冲信号输出端,对应5脚信号输入端。 引脚13:脉冲信号输出端,对应4脚信号输入端. 引脚14:脉冲信号输出端,对应3脚信号输入端. 引脚15:脉冲信号输出端,对应2脚信号输入端. 引脚16:脉冲信号输出端,对应1脚信号输入端。参考电路接法如图2-42图24-2参考电路接法2.5 步进电机2.5.1步进电机的特点:1)一般步进电机的精度为步进角的35%,且不累积。2)步进电机外表允许的
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