基于AT89S52单片机的步进电机控制

密级：公开科学技术学院NANCHANGUNIVERSITYCOLLEGEOFSCIENCEANDTECHNOLOGY学士学位论文THESISOFBACHELOR（2011—2012年）题目基于AT89S52单片机的步进电机控制学科部：专业：班级：学号：学生姓名：指导教师：起讫日期：2011/12/5~2012/5/24目录摘要......................................................................I第一章绪论.............................................................11.1引言................................................................11.2设计要求............................................................11.3设计内容............................................................21.4小结................................................................2第二章系统总体方案设计..................................................32.1主要器件简介........................................................32.1.1AT89S52单片机简介............................................32.1.2ULN2003A简介.................................................32.1.3四相五线永磁型步进电机M35SP-7NP简介..........................42.1.4红外遥控简介..................................................42.2步进电机的工作原理..................................................52.2.1步进电机简介..................................................52.2.2步进电机的工作原理............................................62.3步进电机常见的控制方案与驱动技术简介................................72.4系统总体设计方案...................................................102.4.1系统框图.....................................................102.4.2系统设计方案与功能简述.......................................102.5小结...............................................................11第三章系统整体硬件设计.................................................123.1单片机最小系统电路设计.............................................123.2状态显示模块硬件电路设计...........................................133.3按键与红外接收模块硬件电路设计.....................................143.4ULN2003A步进电机驱动模块硬件电路设计..............................143.5ISP单片机在线程序下载器接口电路...................................15第四章系统软件设计.....................................................164.1软件设计思路.......................................................164.2系统设计主程序流程图...............................................164.3主程序初始化流程图.................................................174.4步进电机运行控制子程序流程图.......................................184.5系统程序简要说明...................................................20第五章系统运行与调试...................................................215.1开发软件简介.......................................................215.1.1Keil编程软件简介与使用......................................215.1.2Proteus仿真软件的简介与使用.................................215.1.3系统的仿真图.................................................225.2系统的软硬件联调及问题总结.........................................22第六章总结与展望.......................................................24参考文献（References）.....................................................25致谢......................................................................26附录一：系统原理图.........................................................27附录二：实物照片...........................................................28I基于AT89S52单片机的步进电机控制摘要：步进电动机由于用其组成的控制系统既简单、廉价、低噪音、响应快、速度位移控制精准，又非常稳定可靠，因此在办公自动化设备、数控系统以及各种控制装置等众多领域有着极其广泛的应用。文章以单片机AT89S52为控制核心，通过单片机的I／O口输出的具有时序的脉冲信号作为步进电机的控制信号，实现了步进电机的速度控制。本设计在AT89S52单片机最小系统的基础上，外扩驱动芯片ULN2003A作为步进电机的驱动电路、外扩3个按键以及红外线来实现对步进电机的状态控制、外扩发光二极管显示步进电机的正反转、外扩数码管显示电机运行速度的大小。在硬件设计的基础上，通过在keil下进行软件编程，最终完成了基于单片机的步进电机的控制系统设计。本文从硬件和软件两个方面对基于单片机的步进电机的控制进行了详细的介绍，最后给出了调试过程和PROTEUS仿真图，该设计具有设计成熟、简单可靠、稳定性高等特点。关键词：步进电机，脉冲，驱动机构，单片机，转动IIThesteppingmotorcontrolsystembasedonAT89S52MCUAbstract：Steppermotorbecauseoftheopen-loopsystemcomposedofsimple,cheap,lownoise,fastresponsespeed,displacementcontrolprecision,itisverystableandreliable,thereforeintheofficeautomationequipment,CNCsystemandvariouscontroldevicesandmanyotherfieldshaveawiderangeofapplications.Thispaperintroducesasinglechipsteppermotorcontroldesign,AT89S52single-chipcomputertocontrolthesteppingmotor,SCMthroughtheI/Oportwiththeoutputtimingofthepulsesignalasasteppermotorcontrolsignal,thedesignuses3keysandinfraredraytorealizethesteppermotorstatecontrol,throughthemicrocontroller,motordrivechipULN2003A,thecorrespondingkeysandtheinfraredremotecontrollertorealizetheabovefunction,steppingmotorpositiveandnegativeconversionoflight-emittingdiodedisplay,itsrunningspeedtoacertainlevelinthedigitaltubedisplay.Thispaperdescribesthesteppermotor,infraredcontrolandmicrocomputerprinciple,systemblockdiagram,hardwarecircuit,programflow,andtheentiresysteminthedebuggingprocessoftheproblemsencounteredandtheirsolutions.Thedesignissimpleandreliable,sophisticateddesign,highstability.Keywords:steppingmotorpulse，drivingmechanism，singlechipmicrocomputer，rotation1第一章绪论1.1引言步进电动机又称脉冲电动机或阶跃电动机，国外一般称为Steppingmotor、Pulsemotor或Stepperservo，其应用发展已有约80年的历史。步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的控制电机，其位移速度与脉冲频率成正比，位移量与脉冲数成正比。步进电机在结构上也是由定子和转子组成，可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场，该矢量场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁极磁场方向与定子的磁场方向一着该磁场旋转一个角度。因此，控制电机转子旋转实际上就是以一定的规律控制定子绕组的电流来产生旋转的磁场。每来一个脉冲电压，转子就旋转一个步距角，称为一步。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，同时步进电机只有周期性的误差而无累积误差，精度高，步进电动机可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速、快速起停、正反转控制等，这是步进电动机最突出的优点。正是由于步进电机具有突出的优点，所以成了机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术