机电控制实习（二）指导书（学生用） - 图文(2)

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第二章 Proteus概述及其与Keil的联调

Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。②支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。③提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件。本章介绍Proteus ISIS软件的工作环境和一些基本操作。 一、实例一（Keil C与Proteus相结合的仿真过程）

下面以一个简单的实例来完整的展示一个Keil C与Proteus相结合的仿真过程。 1、单片机电路设计

如图所示。电路的核心是单片机AT89C51。单片机的P1口八个引脚接LED显示器的段选码（a、b、c、d、e、f、g、dp）的引脚上，单片机的P2口六个引脚接共阳极（anode）LED显示器的位选码（1、2、3、4、5、6）的引脚上，电阻起限流作用，总线使电路图变得简洁。

电路图的绘制

2、单片机led显示电路程序设计

程序设计：实现LED显示器的选通并显示字符。

进入KeilC μVision2开发集成环境，创建一个新项目(Project)，并为该项目选定合适的单片机CPU器件（如：Atmel公司的AT89C51）。并为该项目加入Keil C源程序。

源程序如下：

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#define LEDS 6 #include \//led灯选通信号

unsigned char code Select[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20}; unsigned char code LED_CODES[]= { 0xc0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,//0-4 0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,//5-9 0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,//A,b,C,d,E 0x8E,0xFF,0x0C,0x89,0x7F,0xBF//F,空格,P,H, . , - }; void main() {

char i=0; long int j; while(1) {

P2=0;

P1=LED_CODES[i]; P2=Select[i];

for(j=3000;j>0;j--); //修改循环次数，改变点亮下一位之前的延时，可得到不同的显示效果。 i++;

if(i>5) i=0; } }

3、将生成的.hex文件烧入proteus中的单片机。 4、使用proteus调试。

5、keil和proteus的在线联调

① 单击“Project菜单/Options for Target”选项或者点击工具栏的“option for target”按钮 ，弹出窗口，点击“Debug”按钮，在出现的对话框里在右栏上部的下拉菜单里选中“Proteus VSM Simulators”。并且还要点击一下“Use”前面表明选中的小圆点。最后将工程编译，进入调试状态，并运行。

② Proteus的设置

进入Proteus的ISIS，鼠标左键点击菜单“Debug”， 选中“use remote debug monitor”，如图所示。此后，便可实现Keil C与Proteus连接调试。 ③ Keil C与Proteus连接仿真调试

单击仿真运行开始按钮 ，我们能清楚地观察到每一个引脚的电频变化，红色代表高电频，蓝色代表低电频。在LED显示器上，循环显示0、1、2、3、4、5。

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项目2 步进电机的仿真控制

一、实习目的

掌握单片机编程软件(keil)与仿真软件(proteus)的安装及使用。

二、实习器材

﹙3﹚ 计算机一台；

﹙4﹚ HC6800E单片机开发板一套（含接线与步进电机）。

三、项目要求

设计一步进电机控制系统，可实现对步进电机的启停、正反转以及调速控制，电机的转速有四档，各档的转速如下：

1档：25rpm; 2档：16.67rpm; 3档： 12.5rpm; 4档： 10rpm。

四、实习方法与步骤

1、步进电机的工作原理。

步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件。步进电动机的输入量是脉冲序列，输出量则为相应的增量位移或步进运动。正常运动情况下，它每转一周具有固定的步数；做连续步进运动时，其旋转转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。由于步进电动机能直接接受数字量的控制，所以特别适宜采用微机进行控制。

在HC6800E-V2.8开发板上单片机的管脚通过排线连接ULN2003D驱动步进电机，开发板上M1-M5均为步进电机接口，用于外接5线4相步进电机，最多可外接5个步进电机。 下面先介绍三相反应式步进电机的原理。 ① 结构：

电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开0、1/3T、2/3T（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距，以T表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3T，C与齿3向右错开T，A’与齿5相对齐，（A’就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开图：

② 旋转：

如A相通电，B、C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同）。 如B相通电，A、C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3T，此时齿3与C偏移为1/3T，齿4与A偏移（T-1/3T）=2/3T。

如C相通电，A、B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3T，齿4与A’偏移为1/3T对齐。

如A相通电，B、C相不通电，齿4与A’对齐，转子又向右移过1/3T，这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A、B、C、A ??通电，电机就每步（每脉冲）1/3T向右旋转。如按A、C、B、A ??通电，电机就反转。

由此可见：电机的位置和速度与导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决

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定。不过，出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BC- C-CA-A这种导电状态，这样将原来每步1/3T改变为1/6T，这就是电机细分驱动的基本理论依据。

不难推出：电机定子上有m相励磁绕阻，绕阻轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m??(m-1)/m。如果这m相励磁绕阻导电按一定的相序，步进电机就能被控制正反转，这是步进电机旋转的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多。 2、项目的解决方案 …… 此处隐藏：1279字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……