基于AT89C51单片机的步进电机控制系统（最终版）
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内容简介：> 基于AT89C51单片机的步进电机控制系统（最终版） 断是否有键按下，没有按键按下则去执行其他程序，有键按下则延时去抖动，返回键值，送键值给按键处理函数，再根据键值执行相应的功能，系统有15个按键，分别数字键、启动键、停止键、正转键、反转键、复位键。由于系统所需的按键数较多，为减少键盘电路占用I/O引脚数目，故采用矩阵键盘。本程序采用行、列对应的二进制码来确定按键功能，例如让P1输出0FEH，如果第一按键按下时，P1.0与P1.4交叉点对应的键码为0EEH，第二个按键为0DEH，第三个按键为0BEH，第四个按键为7EH。通过查询P1口的状态就可以确定哪个按键按下，确定按键按下后再... 断是否有键按下，没有按键按下则去执行其他程序，有键按下则延时去抖动，返回键值，送键值给按键处理函数，再根据键值执行相应的功能，系统有15个按键，分别数字键、启动键、停止键、正转键、反转键、复位键。由于系统所需的按键数较多，为减少键盘电路占用I/O引脚数目，故采用矩阵键盘。本程序采用行、列对应的二进制码来确定按键功能，例如让P1输出0FEH，如果第一按键按下时，P1.0与P1.4交叉点对应的键码为0EEH，第二个按键为0DEH，第三个按键为0BEH，第四个按键为7EH。通过查询P1口的状态就可以确定哪个按键按下，确定按键按下后再进行相应的功能处理即可。其它按键编码及功能定义如表4.1所示。表4.1按键的功能与相应键码的定义键号功能键码000EEH110DEH220BEH337EH440EDH550DDH660BDH777DH880EBH990DBH10启动0BBH11停止7BH12正转0E7H13反转0D7H14复位0B7H15未定义77H按键功能说明：本程序的数字按键用于设定步进电机的运行步数；启动停止按键用于控制步进电机的启动与停止；正反转按键用于控制步进电机的正反转；复位按键用于当输入参数有误时，可通过复位按键重新输入参数。4.7调速程序设计4.7.120BY步进电机参数表4.220BY步进电机参数工作电压步距角工作力矩最大静电流空载启动频率空载运行频率4.5V18°1/150mN.m/pps80mA400pps500pps4.7.2步进电机转速与频率的关系步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，它的用途是将电脉冲转化为角位移，通俗地说：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（步进角）。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的；由于步进电机的速度与脉冲频率成正比关系，通过控制脉冲频率就可以控制步进电机转动的速度。本系统将步进电机的最高速度设定为99r/min，最低转速设定为25r/min(启动速度)。由于所选的步进电机的步距角为18°，转一圈需要360°/18°=20个脉冲，设转速为N，则每分钟需要的脉冲个数为20N个脉冲，每个脉冲的周期为(单步时间)【18】：T=1/20N（min）=60/20N（s）=60×N（us）=3000000/N（us）定时器T0的定时时间为：T1=T/2T0的计数初值：Tx=65536-fosc×T1/12=65536-12×T1/12=65536-T/2=0/N由上式可以算出每个转速对应T0的计数初值，例如转速为25r/min时对应的T0的计数初值为Tx=0/25=5536；转速为99r/min时对应的T0计数初值为Tx=0/99=50384；其它转速对应T0的计数初值如附录B所示。由于步进电机的转速正比于脉冲频率，所以调速时只需把每个速度对应数组中的定时初值取出来，作为定时器T0的计数初值，这样就可以让单片机输出不同的频率，从而改变转速。4.8本章小结本章首先介绍了软件设计原则，其次介绍了主程序、T0中断程序、调速程序、显示程序等程序的设计。编写出详细的C语言程序，并用Proteus软件进行程序的调试。完整的程序如附录A所示。第五章结束语经过几个月的努力，终于完成了基于AT89C51单片机的步进电机控制系统软硬件的研究和设计。通过这次设计，加深对单片机控制系统的了解。将所学的理论知识应用到实践中，在系统的设计中做了如下的工作。1、查阅相关资料。根据课题要求查阅资料，然后在老师的指导下，有针对性地学习相关知识，对资料进行消化和吸收。2、根据系统的要求确定控制系统的总体设计方案。系统以AT89C51单片机为控制核心，并设计相应的接口电路，包括环形脉冲分配器、键盘电路、显示电路、步进电机的驱动电路等。3、编写应用程序。软件是根据控制系统的要求设计的，包括主程序的设计、T0中断程序设计、键盘显示程序设计、调速程序设计等程序的设计。4、用keil软件完成程序的编写和调试，并用Proteus软件进行系统仿真。论文采用单片机技术，使单片机能根据设定的步数，实现步进电机的自动调速控制，并同过数码管显示步进电机的运行步数，完成对控制系统的硬件电路和应用软件设计。论文虽然完成了系统的设计，但由于开发经验不足，系统一定存在不妥之处，尤其是步进电机的应用方面有待进一步的研究和探讨。论文中的不足之处敬请老师批评指正。参考文献1.宋辉.用PLC实现步进电机的快速精确定位[J],电子技术（上海），2009，（4），82-83.2.李鹏.控制电机及其应用[M]，北京：中国电力出版社，2.3.彭鸿才.电机原理及拖动[M]，北京：机械工业出版社，7.4.刘宝廷，程树康.步进电机及其驱动控制系统[M]，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997.5.潘新民，王燕芳.微型计算机控制技术实用教程[M],北京：电子工业出版社，9.6.王玉林，王强.步进电机的速度调节方法[J]，电机与控制应用，)，53-57.7.闫剑虹，何泰祥.步进电机高速启停控制的单片机实现[J],空间电子技术，)，124-127.8.王建，张玉峰,力磊.步进电机的加减速控制研究[J],工矿自动化，2006，(6)，65-66.9.袁忠.基于单片机的步进电机控制[J]制造业自动化，)，112-115.10.杭柏林，房玉明.基于单片机的步进电机开环控制系统[J]，2006，(2)，22-25.11.黄宁.S7-200PLC在自动生产线中的应用[J],自动化技术与应用，)，86-89.12.潘永雄.新编单片机原理与应用，西安：西安电子科技大学出版社[M]，2007.13.王新贤.通用集成电路速查手册[M]，济南：山东科学技术出版社，8.14.郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M]，北京：电子工业出版社,2009.15.李华.MCS－51系列单片机实用接口技术[M].北京航空航天大学出版社，.16.杨宏，李国辉.基于Proteus与单片机的步进电机控制设计[J]，现代电子技术，2010，(5)，104-109.17.张立科.8051系列单片机C程序设计完全手册[M],北京：人民邮电出版社，6.18.张大明.单片微机控制应用技术实操指导书[M]，北京：机械工业出版社，2007.附录附录A系统程序（C）#include//包含头文件REG52.Hunsignedcharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,//段码0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71}；/*****************转速表步距角为18°晶振为12M*****************/unsignedintcodespeed[]={80,,,,...
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