红外遥控及按键控制步进电机报告

目录

一、红外遥控步进电机系统设计 (1)

1.1系统设计原理 (1)

1.2总体设计 (1)

二、系统硬件模块设计 (2)

2.1 红外遥控工作模块 (2)

2.2 步进电机工作模块 (3)

2.2.1步进电机工作原理 (3)

2.2.2步进电机的动作实现原理 (3)

2.3 LED数码管模块 (5)

2.4 硬件设计 (5)

2.4.1 步进电机驱动电路 (5)

2.4.2 红外遥控驱动电路 (6)

2.4.3 系统硬件电路设计图 (6)

2.4.4 在XL1000上的连线图 (7)

2.4.5 系统资源分配表 (7)

三、系统软件设计 (8)

3.1 主程序设计 (8)

3.2 中断子程序设计 (9)

3.3 按键控制步进电机程序 (10)

3.4 红外遥控步进电机程序 (14)

四、系统调试和制作 (24)

五、性能分析 (25)

六、心得及体会 (26)

七、参考文献 (27)

一、红外遥控步进电机系统设计

1.1系统设计原理

利用红外遥控器控制步进电机其实和用键盘控制步进电机原理类似，只不过按键是用导线传递键是否按下的信号，而红外则是利用LED发射红外线传递按键信息。由于红外采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms 的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms 的组合表示二进制的“1”，在解码时通过判断高低电平持续时间的长短来识别发送的键值。

控制步进电机正、反方向转动、单步、连续、快慢等动作，原理其实并不困难。步进电机将电脉冲信号转换成角位移，即给一个脉冲，步进电机就转动一个角度，转动的角度大小与施加的脉冲数成正比，因此，单步和连续的动作区别只是单片机给步进电机脉冲个数不同而已。每按一次单步键就是给电机一个脉冲，而连续则是不断的给电机脉冲，达到连续运转的目的。

1.2总体方案设计

根据该系统设计要求,需要通过红外遥控器按下按键和显示器来改变步进电机的运动状态以及显示,只需要红外遥控器中6个按键就可满足需求，外加8位LED数码显示管即可。由于实验箱上只有8个连体数码管，因此需要动态扫描。通过从键盘上输入正、反转命令,按键数值显示在数码管上,CPU再读取正、反转命令,加减速后执行。经键盘可完成启动、停止、正转、反转、速度设置控制功能。

按下红外遥控器上的相关按钮电机执行相关动作，同时数码管上显示按键的数值，系统大部分都是软件实现的，整个设计框图如下：

二、系统硬件模块设计

2.1 红外遥控工作模块

本模块应完成对红外遥控器有无键按下进行确认,当有键按下时,确定按键值,并根据所得键值进行处理，包括所按键是不是停止键还是执行键。如是停止键,不断扫描键盘程序，等待执行键按下；如是执行键就启动产生步进电机控制信号程。显示模块主要是完成在进行键盘按下时,通过数码管显示输入的数据值(转矩数、转动方向、转动速率及运行方式)。

红外遥控编解码原理：红外遥控系统由发射和接收两大部份组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，如图1 所示。发射部份包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部份包括光、电转换放大器、解调、解码电路。由于采用不同芯片其发送和接受的过程是不一样的，我们用的实验箱采用的是HT6221红外编码芯片。

当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征：采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms 的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms 的组合表示二进制的“1”，如图2。

解码方法：

a．解码的关键是如何识别0和1从位的定义我们可以发现0 1 均以 0.56ms的低电平开始不同的是高电平的宽度不同0为0.56ms,1为1.68ms,所以必须根据高电平的宽度区别0和1。

b．如果从0.56ms低电平过后开始延时0.56ms以后若读到的电平为低说明该位为0反之则为1为了可靠起见延时必须比0.56ms长些但又不能超过1.12ms,否则如果该位为0读到的已是下一位的高电平因此取1.12ms+0.56ms/2=0.84ms 最为可靠一般取0.84ms。

c．根据码的格式应该等待9ms 的起始码和4.5ms 的结果码完成后才能读码左右均可这样接收到的仅仅是普通的代码要得到标准的键值还必须进行代码识别和代码转换。

2.2步进电机工作模块

2.2.1 步进电机工作原理

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。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(称为“步距角”)，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。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。

2.2.2步进电机的动作实现原理

（1）电机单步与连续的控制

给一个脉冲，步进电机就转动一个角度，转动的角度大小与施加的脉冲数成正比，因此，单步和连续的动作区别只是单片机给步进电机脉冲个数不同而已。每按一次单步键就是给电机一个脉冲，而连续则是不断的给电机脉冲，达到连续运转的目的。步进电机的步进角度是7.5度，一圈360度，需要48个脉冲完成。

（2）电机正反的控制

步进电机的转动需要向电机以一定的顺序分配驱动脉冲。如四相单四拍，其脉冲分配的方式和顺序为A-B-C-D-A,如此周而复始，即可转动。转动方向与脉冲顺序有关，如果给