单片机课程设计

电气信息学院

单片机综合课程设计报告

课题名称 电风扇模拟控制系统设计

专业班级 13工电01班 学 号 1304200303 学生姓名 方军 指导教师 苏文静 评 分

2015年12月22日至12月29

日

摘要

步进电机是将电脉冲信号转化为角位移或直线位移的执行文件。步进电机可以直接用数学信号驱动，使用非常方便。步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步，因此只要控制输入脉冲的数量、频率以及电动机绕组通电的相许，便可获得所需的转角，转速及转动方向。在没有脉冲输入时，在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。因此非常适用于单片机控制。它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响，因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。本课程设计以80c51单片机作为微控制器，使用混合步进电机驱动芯片ULN2003A进行驱动，实现了对步进电机运行状态的简单控制。本次设计能实现的功能有步进电机的正转、反转和连续旋转等。

Abstract

Stepper motor is the electric pulse signal into angular displacement or linear displacement of the implementation of the document. The stepper motor can be directly driven by mathematical signals, so it is very convenient to use. The angular displacement of the step motor is directly proportional to the number of input pulses. In time, the input pulse is synchronized with the input pulse, so as long as the number and the frequency of the input pulses are controlled, the required rotation angle, the rotation speed and the rotation direction can be obtained. When there is no pulse input, the air gap magnetic field can keep the rotor in the position of the rotor position under the excitation of the winding power supply. So it is very suitable for single chip microcomputer control. It is widely used in digital analog conversion, speed control and position control system because of its running speed and step length, which is not affected by power supply voltage fluctuation and load. This course is designed to 80C51 microcontroller as the microcontroller, the use of hybrid stepper motor driver chip ULN2003A to drive, to achieve a simple control of the running state of the stepper motor. The design can achieve the function of the stepper motor is rotating, reverse and continuous rotation, etc..

一、设计任务

本次课程设计要求按键控制二相四线步机电机的工作状态，包括：正转、反转。步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。

二、设计方案

1.任务分析

1）步进电机工作原理

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。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，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，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。

2)步进电机的主要特性

①步进电机必须加驱动才可以运转，驱动型号必须为脉冲信号，没有脉冲的时候，步进电机静止，如果加入适当的脉冲信号，就会以一定的角度（称为步角）转动。转动的速度和脉冲的频率成正比。

②型号20BY20L010步进电机的步进角度为18度，一圈360度，需要20个脉冲完成。

③步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。

④改变脉冲的顺序，可以方便的改变转动的方向。

2.方案设计

1)步进电机的控制方法

电机的运转一般由脉冲和方向信号来控制的，脉冲的频率控制电机的转速，脉冲的个数控制电机的转角；方向信号的高、低电平控制着电机的正、反转。用单片机控制步进电机，可以用一个输出口发送脉冲：高电平->延时->低电平->延时……延时的长短控制脉冲的频率，电平的转换次数就是脉冲个数；另外用

AT89C51的输出作为方向信号。

2)建立相序表

实现步进电机运行方式、方向和速度以及启/停的控制，是接口软件设计的

主要任务。为此，在编写程序之前，要建立一个相序表，相序表的建立应根据步进电机运行方式的要求，如图2.2.1，图2.2.2。