基于单片机的步进电机控制系统设计与制作

四川理工学院毕业设计（论文基于单片机的步进电机控制系统设计与制作学生：刘瑞刚学号：11011030111专业：机械设计制造及其自动化班级：机电2011.1指导教师：赵献丹四川理工学院机械工程学院二O一五年六月四川理工学院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：基于单片机的步进电机控制系统设计与制作学院：机械工程专业：机械设计制造及其自动化班级：机电2011.1学号：11011030111学生：刘瑞刚指导教师：赵献丹接受任务时间：2015.3.3系主任（签名）院长（签名）1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求1）设计内容：步进电机驱动及控制电路设计、焊接，编制控制程序，整机调试，电路图一张，设计说明书一份（40页以上）。2）设计要求：1）、实现步进电机的正反转及调速控制。2）、采用Protues绘制电路图。2．指定查阅的主要参考文献及说明（1）51系列单片机相关书籍（2）电子技术相关书籍（3）电路板焊接相关书籍（4）其他相关参考资料3．进度安排设计（论文）各阶段名称起止日期1查阅相关参考资料，完成开题报告2015.3.3—2015.3.152控制电路设计、焊接2015.3.16—2015.4.153编写程序，整机调试2015.4.16—2015.5.154编写设计说明书2015.5.16—2015.6.15毕业设计（论文）的修改、答辩的准备2015.6.2—2015.6.21I摘要步进电机是一种将电脉冲信号转化为角位移或线位移执行机构。步进电机驱动器每接收一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定角度。因此可以通过输出的脉冲频率来控制步进电机的速度。改变脉冲的输入顺序就可以改变步进电机的转动的方向。单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。单片机具有高集成度，体积小，高可靠性，控制功能强，低功耗等特点。本次设计控制系统包括硬件和软件两部分。其中硬件包括步进电机的控制模块，步进电机驱动模块，LED显示模块。软件采用了keiluvision4编程工具和Protues画图工具。本次设计是以51系列单片机STC89C52为核心来设计步进电机控制模块，以L297与L298为核心设计步进电机的驱动模块。按键作为一个外部中断源设置了步进电机启动、停止、正反转、加速、减速功能。关键词：步进电机；单片机；L297；L298IIABSTRACTSteppermotorisactuatorsthatturnselectricalpulsesignalintoangulardisplacementorlineardisplacement.Whenthestepperdriverreceivesapulsesignal,itwilldriveasteppermotortosetthedirectionofrotationofafixedangle.Sowecanoutputpulsefrequencytocontrolthespeedofthesteppermotor.Wecanchangethedirectionoftherotationofthesteppermotorwhenitchangestheinputsequenceofthepulse.MCUisakindofintegratedcircuitchips,thatistouseverylargescaleintegratedcircuittechnologywithdataprocessingabilityofthecentralprocessorCPU,RAM,RAM,read-onlymemoryROM,avarietyofI/Omouthandinterruptsystem,timer/counterfunctionintegrationtoapieceofsiliconconsistingofasmallandperfectmicrocomputersystem.MCUhashighintegration,smallsize,highreliability,strongcontrolfunction,lowpowerconsumption,etc.Thecontrolsystemincludestwopartsofhardwareandsoftwareinthisdesign.Itconsistsofsteppermotorcontrolmodule,steppermotordrivermodule,LEDdisplaymoduleinhardware.Softwareusesthekeiluvision4programmingtoolsandProtuesdrawingtools.Thisdesignisbasedon51seriesmicrocontrollerSTC89C52todesignthesteppermotorcontrolmoduleasthecore,withL297andL298ascoredesignofsteppermotordrivermodule.Buttonsetsthesteppermotorstart,stop,forward,inversion,accelerationanddecelerationfunctionthatasanexternalinterruptsource.Keywords:steppermotor;MCU;L297;L298III目录第1章绪论................................................................................................................1第2章控制模块设计及硬件选择............................................................................32.1系统总体设计...............................................................................................32.2.1步进电机的分类................................................................................32.2.2步进电机的特点.................................................................................42.2.3步进电机原理及控制.........................................................................42.2.4步进电机细分驱动原理.....................................................................62.3单片机控制电路.............................................................................................92.3.1STC89C52RC引脚功能说明...........................................................112.3.2晶振...................................................................................................132.3.3复位电路............................................................................................152.3.4单片机最小系统...............................................................................152.3.5数码管...............................................................................................16第3章驱动模块设计及硬件选择..........................................................................203.1L297工作原理介绍.....................................................................................203.1.1L297各引脚功能说明.....................................................................223.1.2L297驱动相序的产生......................................................................233.2L298的工作原理.........................................................................................243.3光电隔离器..................................................................................................303.5驱动模块的总体设计..................................................................................323.6L297与L298操作说明...............................................................................353.6.1板子跳线器说明...............................................................................353.6.2按键说明...........................................................................................353.6.3基本功能描述...................................................................................353.6.4接口说明...........................................................................................363.6.5电机接线...........................................................................................36第4章系统调试......................................................................................................