MCS单片机课程设计单片机步进电机控制系统

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数理与信息工程学院《单片机原理与应用》期末学期课程设计 数理与信息工程学院 《单片机原理及应用》期末学期课程设计 单片机原理及应用》期末学期课程设计 题 目： 基于单片机的步进电机控制系统 专 业： 电子信息工程 班 级： 电信 041 班 姓 名： 学 号：

指导老师： 指导老师： 成 绩：

(2007.1) 1

数理与信息工程学院《单片机原理与应用》期末学期课程设计 目 第 1 章 1.1 录

....................................................................................... .3

引

言 ................................................ .3步进电机控制系统概 述 ........................................ .3

1.2

本设计任务和主要内容

2．2 系统主要硬件电路设计

理 ........................................................... .5 单片机主机系统电 路 . (5)

2.2.1

时钟电路 ..................................................... 6 222 复位电

路 ............................................................ 6 2.3 步进电机驱动电

7 2.4 第 3 章 3.1 3.2 LED 显示电

路 ........................................................................ .8系统的软件设 计 ........................................................................ 10系统的软件设 计 .....................................................................................

10 ................................................................. 步进电机的位置控

制 ..................................................................... 10 显示子程

13

17

第 四 章 结 束

语 ....................................................................... 17参考文 献 ................................................................18第 5章参考文 献 .....................................................................................

4 第 2 章 2.1

系统主要硬件电

路设计

.5 硬件电路设计 单片机控制系统原

18..................................................

2 数理与信息工程学院《单片机原理与应用》期末学期课程设计基于单片机的步进电机控制系统

第1章引言在当今社会的各个领域步进电机无处不在，应用领域涉及机器人、工业电子自动化设备、医疗器件、广告器材、舞台灯光设备、印刷设备、计算机外部应用设备等等。因此，设计出高精确度、实时监控、语音提示的步进电机具有重要的现实意义和实用价值。本设

计是基于80C51 单片机的步进电机控制系统，能够有效地对步进电机转速、方向的控制。为了能够更加人性化的控制系统，本设计还增加了语音提示部分，在实际应用当中由于紧急事件需要在短时间内了解电机的工作情况，这时看数码显示就很不方便，而语音提示提供很大帮助，只要按下语音提示按钮便能获取相关技术数据。本设计采用16 位单片机MCS80C51对步进电机进行控制，通过I/O 口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制

信号，信号经过驱动芯片驱动步进电机；同时，用4X4 的键盘来对电机的状态进行控制，并用数码管显示电机的转速，采用74LS164 作为 4 位单个数码管的显示驱动。

1.1步进电机控制系统概述

步进电机是机电一体化产品中的关键组件之一，是一种性能良好的数字执行元件，随

着计算机应用技术、电子技术和自动控制技术在国民经济各个领域中的普及与深入，步进

电机的需求量越练越大。随着工业技术的不断发展，以及同类产品的不断出现，步进电机面临着前所未有的挑战。但近30 年来，数字技术、计算机技术和永磁材料的迅速发展，推动步进电机的发展，为步进电机的应用开辟了广阔的前景，近几年来，步进电机需求量

一直呈现出较快的增长速度，其中扫描仪、打印机、传真、DVD-ROM/CD-ROM区动器、空调

及多功能自动化办公设备等应用对步进电机的需求增长最强。此外由于USB2.0 的日益流行促进了高分辨率扫描仪的销售，步进电机向着小型、薄型和更小的步进角度发展。步进电机有着方方面面重要应用，如何对其进行有效控制，使其能够发挥最大的优势是各个行

业技术开发人员所共同关注的，本文旨在设计一套较完整的通用控制系统，对步进电机的转速、方向实行智能化控制，并能通过LED 显示其转速。

1.2本设计任务和主要内容本论文主要研究单片机控制的步进电机系统，对步进电机的转速、方向

进行

3 数理与信息工程学院《单片机原理与应用》期末学期课程设计控制和显示。主要内容如下：② 通过键盘设定步进电机的转速及方向② LED 显示步进电机的转速

第 2 章

系统主要硬件电路设计系统主要硬件电路设计

4

数理与信息工程学院《单片机原理与应用》期末学期课程设计

2.1单片机控制系统原理

键盘输入

AT89C51 单片机

LED 数码显示

步进电机转速、方向控制

图2-1 单片机控制系统原理框图

2 ． 2 单片机主机系统电路

AT89C51 是一种带4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器 ( FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory )的低电压，高性能CMOS8 位微处理器。AT89C2051 是一种带2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100 次。该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8 位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微