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华北水利水电大学 课程设计说明书 华北水利水电大学 课程设计说明书 PAGE PAGE # 目录 TOC \o 1-5 \h \z \o Current Document 目录 1 \o Current Document 第一章前言 3 \o Current Document 1.1步进电机及其发展 3 \o Current Document 课程设计目的及任务 3 \o Current Document 1.3设计研究内容 3 \o Current Document 第二章 步进电机控制总系统设计 5 \o Current Document 系统框架 5 \o Current Document 主控芯片选择 5 \o Current Document 步进电机的选择 6 \o Current Document 电机驱动的选择 6 \o Current Document 第三章系统硬件电路设计 7 \o Current Document 3.1系统硬件总电路构成 7 \o Current Document 步进电机系统 7 \o Current Document 步进电机的原理 7 \o Current Document 3.2.2永磁步进电机的控制原理 8 \o Current Document 3.3单片机系统 8 单片机的引脚功能 9 3.3.2主要特性 9 键盘控制电路 11 3.5数码管驱动显示电路 12 第四章控制系统软件分析与设计 15 主程序流程图 15 读按键子程序流程图 16 4.3按键处理子程序流程图 16 4.4电机控制中断程序流程图 17 第五章系统调试与改进 19 调试与改进 19 运行结果 19 第六章结束语 20 参考文献 21 附录A 22 附录B 附录B 错误！未定义书签 第一章前言 1.1步进电机及其发展 步进电机又称为脉冲电动机或阶跃电动机，它是基于最基本的电磁感应作用，将电脉冲信号转 变为角位移或线位移的开环控制元件。单片机控制的步进电机广泛地应用于工业自动控制、数控机 床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机，大型望远镜，卫星天线定位系统等等。随着经 济的发展，技术的进步和电子技术的发展，步进电机的应用领域更加广阔，同时也对步进电机的运 行性能提出了更高的要求。 步进电机的原始模型起源于 1830年至I860年，1870年前后开始以控制为目的的尝试， 应用于 氩弧灯的电极输送机构中，这被认为最早的步进电机。 1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，对于数字化的控制变得更为容易。至U 20 世纪60年代后期，在步进电机本体方面随着永磁材料的发展， 各种实用性步进电机应运而生。 步进 电机往后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解能、高响应性、 信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们 很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制 性场合步进电机用得最多。 1.2 课程设计目的及任务 《单片机应用基础》课程设计是学好本门课程的又一重要实践性教学环节，课程设计的目的就 是配合本课程的教学和平时实验，以达到巩固消化课程的内容，进一步加强综合应用能力及单片机 应用系统开发和设计能力的训练，是以培养学生综合运用所学知识的过程，是知识转化为能力和能 力转化为工程素质的重要阶段。 课程设计任务：根据给定的任务要求选择合适的单片机和其他电子元器件，进行系统硬件电路 设计和软件编程，根据系统制作并调试系统电路板，使之实现任务要求。有关参数选择要求符合国 家标准。具体设计内容如下：单片机应用系统设计硬件电路一一步进电机控制。 1.3设计研究内容 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。 本设计的目的是以单片机为核心设计出一个单片机控制步进电机的控制系统。本系统采用 STC89C51作为控制单元，