毕业设计方案基于STCC单片机的步进电机控制新版专业系统设计和实现.doc
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1、唐 山 学 院毕 业 设 计设计题目:基于STC89C52单片机步进电机控制系统设计和实现 系 别: 信息工程系 班 级: 姓 名: 指 导 教 师: 6月10 日基于单片机步进电机控制系统设计和实现摘 要步进电机是一个纯粹数字控制电动机,是一个受电脉冲信号控制无刷式直流电动机,是现代定位驱动装置关键,广泛应用在机械、电力、纺织、电子、仪表、印刷和航空航天、船舶、兵器等国防工业等领域。基于单片机步进电机控制系统含有稳定度高、成本低、控制方便、应用范围广等特点。本系统是由STC89C52单片机关键处理模块,遥控器命令输入模块,ULN及28BYJ-48步进电机组成电机模块,12864液晶输出模块共
2、同组成基于单片机步进电机控制系统。本设计以载波为38KHZ红外遥控器作为用户控制端,它功效是把用户命令转换为红外信号。红外信号由TL1838接收,它能够将光信号转换为电信号,并将其发送给微控制器STC89C52。STC89C52对电信号进行对应处理即可取得用户所发出指令,并依此来控制28BYJ48型四相八拍电机并以12864液晶作为目前状态显示器。用户能够对步进电机进行加速、减速、正转、反转控制。本步进电机控制系统含有精度高、运行稳定、控制方便、维护简单、应用范围广等特点。关键词:STC89C52 12864液晶 步进电机 红外遥控Design and Implementation of St
3、epper Motor Control System Based on MCUAbstractStepper motor is a kind of pure digital control motor and brushless dc motor controlled by electric pulse signal type. Stepper motor is the core of the modern orientation drive, widely used in machinery, electric power, textile, electronics, instruments
4、, printing and aerospace, ships, weapons, and other areas of the defense industry, etc. The characteristics of the stepping motor control system based on single chip microcomputer include high stability, low cost, convenient control and wide application , etc.The stepper motor control system consist
5、s of core processor using the single chip processor, command input control module using IR remote control , display module using 12864 LCD and 28BYJ48 stepping motor module which using ULN as driver.The infrared remote control with carrier for 38 KHZ is used as the control end of the user, which can
6、 convert the users commands into the infrared signal. The TL1838 can receive the infrared signal and convert it into electrical signal, which input to tSTC89C52.The MCU can obtain instructions of users by processing the incoming signal and control stepping motor of the 28BYJ48 type, the current stat
7、us can be shown by 12864 LCD. Users could control acceleration, deceleration, forward, inversion for the stepping motor. The features of the control system of stepper motor includes high precision, stable running, convenient control and simple maintenance and wide application, etc.Key word: MCU; 128
8、64 LCD; Stepper Motor; Infrared remote control目 录1 引言12 总体设计方案22.1 系统设计原理22.2 总体设计框图23系统硬件模块组成33.1单片机控制模块33.1.1 STC89C52关键结构33.1.2 STC89C52功效特征描述33.1.3 时钟电路63.1.4复位电路63.2 步进电机模块73.2.1 步进电机介绍73.2.2步进电机结构83.2.3 28BYJ-48步进电机工作原理83.3 ULN芯片概述和特点93.4 红外线发射接收模块103.4.1 红外线遥控介绍103.4.2红外通信基础原理103.4.3 红外遥控发射系统
9、123.4.4 红外遥控接收系统123.4.5 TL1838和单片机接口143.5 12864显示模块143.5.1 12864液晶特点143.5.2 12864液晶引脚说明153.5.3 12864液晶读写操作173.5.4 12864液晶控制指令173.5.5 12864液晶接口电路203.6 蜂鸣器模块203.6.1 蜂鸣器介绍203.6.2 蜂鸣器接口电路214 软件设计和调试224.1 主程序步骤图224.2程序设计思绪234.2.1 遥控器解码234.2.2 步进电机控制234.2.3 显示器控制244.2.4 蜂鸣器控制244.2.5 模块中通信245 编程和下载软件255.1
10、Keil软件255.2 STC-ISP下载软件266 硬件电路制作276.1 原理图绘制276.2 电路实现基础步骤277 结 论30谢 辞31参考文件32附 录331 引言步进电机是一个纯粹数字控制电动机,又称为阶跃电机或脉冲电机1。是一个转动速率和转动步数能够由脉冲数量和频率控制直流电机,也就是说这是一个转动速度和脉冲频率相一致同时电机。它是一个将电脉冲能量转换为机械能机制,这种方法使它转动每一个角度,每个角度占用时间全部由用户掌控。伴随科学技术迅猛发展,步进电机研究也抵达了新水准。定位驱动系统已完全由步进系统所主宰。在过去,大家认为步进系统在很多方面全部不及伺服系统,不过因为技术不停革新
11、,材料不停升级优化和计算机技术不停成熟,使得步进控制系统在技术层面上迎来了崭新一页。定位驱动系统是处于不停发展状态,经历了步进系统、直流伺服系统、交流伺服系统等过程发展和过分,现在又回到了步进控制系统。定位驱动装置之所以再一次回到步进系统,是因为它能够将系统简化,维护很简单,它所组成开环控制系统是无需反馈,同时又能保持很高精度。所以现现在定位驱动装置大多是采取步进系统,这在未来几十年全部不会改变,这种由脉冲去控制转动方位,脉冲频率决定转动速度定位方法一定会在很大程度上决定着工业和生活中定位装置发展趋势。步进电机上述特点使得它广泛应用于冶金、机械、电力、纺织、电子、轻工、重工、电子、医疗、印刷和
12、航空航天等国防工业等领域。举一个经典例子,数控机床在机械行业中有着举足轻重地位,而数控机床正常运转又是依靠步进电机,它关键就是步进电机系统。这种无需反馈开环系统决定了数控机床工作可靠、性能稳定、维护方便、加工迅捷特点,也使数控机床成为现在机床发展关键方向。在其它很多行业中,步进控制系统也发挥着举足轻重作用。比如我们在生活中常见有钟表、广告牌、绘图仪等,在生产中常见有印刷机器、纺织机、包装机械等。本设计关键是基于单片机步进电机控制系统,能够经过遥控器键盘设置期望步进电机转动状态,经过红外发射装置及接收装置,使单片机接收到用户需要控制命令,进行对应处理,使步进电机改变运动状态并在LCD显示器显示出
13、来。本设计即使是理论上步进系统,并没有广泛应用于工业中定位装置和生产当中。不过伴随步进电机技术不停革新和电机身上所固有脉冲和角位移严格成正比特点,和红外遥控正确、迅捷、易于控制优势,步进电机对步进电机稳定、高效、正确控制,全部决定了基于单片机红外控制步进电机系统将在生活生产中迎来宽广市场。为了表现步进电机在生活生产中应用广泛性,本设计部分功效设定有一定针对性,能够具体表现出红外控制步进系统优越性能。2 总体设计方案2.1 系统设计原理单片机STC89C52是整个系统关键部分,经过对遥控器上键盘命令输入,经遥控器编码后发出红外信号,TL1838接收到信号并在单片机中解码。本文提出采取38KHZ遥
14、控器为关键控制器件步进电机控制系统, 依据输出信号不一样能够控制步进电机转动状态,其中采取了28BYJ-48步进电机,以ULN为驱动芯片,并经过单片机程序控制和处理, 从而实现了步进电机状态控制及对应状态显示。本系统采取STC89C52单片机为关键处理器,遥控器为命令输入模块,由ULN及28BYJ-48步进电机组成转动模块、12864液晶输出模块共同组成基于单片机步进电机控制系统。2.2 总体设计框图本设计采取STC89C52单片机为关键处理器,利用载波为38KHZ遥控器为输入模块键盘输入模块,控制步进电机正转和反转,并以三种不一样速度进行转动,而且转动状态在12864液晶上显示。系统组成图2
15、-1所表示。 步进 电机 ULNTL1838 单 片 机遥控器 蜂鸣器 12864液晶图2-1 系统框图由系统框图可知,遥控器和TL1838为输入装置,步进电机、12864液晶、蜂鸣器为输出装置,单片机为中心处理装置,ULN为驱动器。3系统硬件模块组成3.1单片机控制模块主控电路中,以单片机为主体,经过分析遥控输入指令,改变步进电机运行参数和显示参数。它是系统大脑。单片机(Micro Controller,又称微控制器)是在一块硅片上集成了多种部件微型机算计,这些部件包含中央处理器CPU、数据存贮器RAM、程序存贮器ROM、定时器/计数器和多个I/O接口电路3。3.1.1 STC89C52关键
16、结构STC89C52是一个低功耗、高性能CMOS8位微控制器,含有 8K 在系统可编程Flash 存放器。在单芯片上,拥有灵巧8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效处理方案。 含有以下标准功效: 8k字节Flash,512字节RAM, 32 位I/O 口线,内置4KB EEPROM,MAX810复位电路,三个16 位定时器/计数器,一个6向量2级中止结构,全双工串行口4。3.1.2 STC89C52功效特征描述STC89C52是一个低功耗、高性能CMOS8位微控制器,含有8K 在系统可编程Flash 存放器。使用宏晶企业高密度非易
17、失性存放器技术制造,和工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash许可程序存放器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效处理方案。STC89C52含有以下标准功效:8k字节Flash、256字节RAM、32 位I/O 口线、看门狗定时器、2个数据指针、三个16 位定时器/计数器、一个6向量2级中止结构、全双工串行口、片内晶振立即钟电路。另外,STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU停止工作,许可RAM、定时器/计数器、串口
18、、中止继续工作。掉电保护方法下,RAM内容被保留,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下个中止或硬件复位为止5。STC89C52引脚结构图3-1所表示。 图3-1 STC89C52单片机引脚图 GND:接地。VCC:供电电压。P0口:P0口是一个8位漏极开路双向I/O口。作为输出口,每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存放器时,P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下,P0含有内部上拉电阻。在flash编程时,P0口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节。程序校验时,需要外部上拉电阻。P1口:P1 口是一个含有内部上拉电
19、阻8 位双向I/O 口,P1 输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时能够作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低引脚因为内部电阻原因,将输出电流。另外,P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2外部计数输入(P1.0/T2)和时器/计数器2触发输入(P1.1/T2EX),在flash编程和校验时,P1口接收低8位地址字节。P2 口:P2 口是一个含有内部上拉电阻8 位双向I/O 口,P2 输出缓冲器。能驱动4个TTL 逻辑电平。P2口:P2口为一个内部上拉电阻8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管
20、脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并所以作为输入时,P2口管脚被外部拉低,将输出电流。这是因为内部上拉缘故。P2口当用于外部程序存放器或16位地址外部数据存放器进行存取时,P2口输出地址高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存放器进行读写时,P2口输出其特殊功效寄存器内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,因为外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是因为上拉缘故。 P3口也可作为AT
21、89C51部分特殊功效口,如表3-1所表示。表3-1 P3口第二功效信道位第二功效说明P3.0RXD串行口输出P3.1TXD串行口输入P3.2INT0()外部中止0中止请求输入P3.3INTI()外部中止1中止请求输入P3.4T0计数器0计数输入P3.5T1计数器1计数输入P3.6WR()外部数据存放器写选通信号P3.7RD()外部数据存放器读选通信号RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期高电平时间。 ALE/PROG:当访问外部存放器时,地址锁存许可输出电平用于锁存地址地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变频率周期输出正脉冲信
22、号,此频率为振荡器频率1/6。所以它可用作对外部输出脉冲或用于定时目标。然而要注意是:每当用作外部数据存放器时,将跳过一个ALE脉冲。如想严禁ALE输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在实施MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。假如微处理器在外部实施状态ALE严禁,置位无效。 :外部程序存放器选通信号。在由外部程序存放器取指期间,每个机器周期两次有效。但在访问外部数据存放器时,这两次有效信号将不出现。 /VPP:当保持低电平时,则在此期间外部程序存放器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存放器。注意加密方法1时,将内部锁定为RESET;当端保持
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