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单片机步进电机控制系统设计
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【农业毕业论文】摘要 介绍的是一种基于单片机的步进电动机的系统设计,用汇编语言编写出电机的正转、反转、加速、减速、停止程序,通过单片机、电机的驱动芯片ULN2004以及相应的按键实现以上功能,并且步进电机的工作状态要用相应的发光二级管显示出来。 /2/view-12262815. 摘要 介绍的是一种基于单片机的步进电动机的系统设计,用汇编语言编写出电机的正转、反转、加速、减速、停止程序,通过单片机、电机的驱动芯片ULN2004以及相应的按键实现以上功能,并且步进电机的工作状态要用相应的发光二级管显示出来。 网 /2/view-12262815.htm 关键词 脉宽调制 驱动机构 单片机 转动 一、序言 本次设计选用的步进电机是四相步进电机,通过软件和硬件的结合实现步进电机的启停、正转、反转、加速、减速功能,并且步进电机所处的状态用相应的发光二极管显示。主要通过三大块来设计,包括驱动电路的设计、状态显示部分和按键部分是设计。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而精确地控制转动角度;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的角度和加速度,从而达到调速的目的。 二、系统整体硬件结构 本系统采用外部中断方式,p0口作为信号的输入部分,p1口为发光二极管显示部分,p2口作为电机的驱动部分。 1、电源部分 利用LM7812和LM7805芯片得到12V和5V的电压,它们的应用要注意以下几点:(1)输入输出压差不能太大,太大则转换效率急速降低,而且容易击穿损坏;(2)输出电流不能太大,1.5A 是其极限值。大电流的输出,散热片的尺寸要足够大,否则会导致高温保护或热击穿;(3)输入输出压差也不能太小,大小效率很差。 其中12V电压给步进电机供电,5V电压则给单片机供电。 (1)、产生12V的电压给步进电机供电 产生5V的电压给单片机供电 2、按键部分 本次设计选用的是单片机的P0口来控制信号的输入,所以把按键开关和P0口连接起来,当按下开关S1时,相当于给P0.0口一个低电平;当按下开关S2时,相当于给P0.1口一个低电平;当按下开关S3时,相当于给P0.2口一个低电平;当按下开关S4时,相当于给P0.3口一个低电平;当按下开关S5时,相当于给P0.4口一个低电平。然后通过单片机实行相应的操作。 3、驱动部分 此电路是步进电机的驱动部分,我选用的是ULN2004芯片来驱动的,ULN2004系列是一款高耐压,大电流达林顿管驱动器,包含7个NPN达林顿管。。 4、状态指示部分 状态指示用P1口控制发光二极管的显示,如果相应端口是低电平,相应的发光二极管就会亮,用它来表示步进电机所处的状态。 5、时钟部分 时钟电路是计算机的心脏,它控制着计算机的工作节奏,可以通过提高时钟频率来提高CPU的速度,本次设计采用的晶振为12MHz。 三、系统软件设计 系统主程序 系统分为电机正转、电机反转、电机加速与电机减速的几部分组成,其主程序框图如图4-1所示 四、系统的调试与检测 1、程序编译时的错误与解决方法 把编好的程序(包括正反转程序、停止程序、显示程序等)合理安排好结合到一起进行编译。由于编译只能检查是否存在语法错误,所以还要看是否存在逻辑错误。程序修改好以后,当显示编译0错误,0警告的时候,这说明已经没有语法错误了,是否有逻辑错误还要看接上电路板通过仿真以后,步进电机能否正常转动,显示是否正常。 2、 LM7812输出电压错误与解决方法 电路的工作离不开电源,所以电源是必不可少的。电源采用的是利用变压器将220V的电压转换为12V的电压,再利用桥堆整流使交流电变成直流电,最后分别利用LM7812和LM7805芯片得到12V和5V的电压。 电路板焊接好以后,首先要检查一下电路设计是否合理、元器件焊接是否正确,焊接好以后需要仔细检查。用万用表分别检测从7812和7805第三个端口出来的是否是12V和5V,结果发现7805两端电压正常,7812两端电压非常不稳定。用万用表仔细检查了每根线,发现了原因,电路板存在虚焊的现象。再次将电路板焊好,检查好以后,用万用表检测两端输出电压,结果正确,电源准备工作完毕。 3、 步进电机转动错误及解决方法 步进电机一开始不能正常转动,以为是电路焊接有问题,为了防止再次出现虚焊,首先将电路板用万用表检查了一遍,没问题。程序也是正确的。后来仔细看了步进电机工作原理,原来步进电机要正常实现正反转,四个相序必须弄清。把电机接上电源,用高电平分别接触电机的引线,每接触一下电机就会向前或向后转动一下,经过几次试验,终于搞清了电机的四个相序,排列顺序分别是1―A,2―C,3―B,4―D。弄清了相序,把电路板重新布线,焊接好,结果电机能够正常转动了。 五、结论与展望 本次毕业设计能够实现步进电机的启停、正反转以及速度的调节,通过本次毕业设计加强了我对软件编程和硬件设计的掌握,并且熟悉了ULN2004、74ls11等芯片。步进电机在控制系统中具有广泛的应用。它可以把脉冲信号转换成角位移,并且可用作电磁制动轮、电磁差分器、或角位移发生器等,所以说步进电机有着广阔的市场和远大的发展前景。
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