步进马达控制电路设计

基于ATMEL89C52单片机的步进马达控制电路设计

课程设计报告

课题名称:步进马达控制电路设计

课程题目：

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基于ATMEL89C52单片机的步进马达控制电路设计

目 录

1、绪 论................................................................................. ..................................1

2、实验要求............................................................................. ..................................1

3、实验目的.............................................................................................................2

4、设计过程........................................................................................ .......................2

4.1设计方案.................................................................................................... 2

4.2方案论证................................................................................................... 2

5、硬件系统框图与说明............................................................... .....................4

5.1 系统总体框图......................................................................................... 4

5.2 单片机系统设计................................................................................... 4

5.3 步进电机控制设计.......................................................................... .. 5

5.4 按键设计................................................................................................. 7

5.5 数码管显示设计..................................................................................... 8

6、软件主要模块流程图与说明.........................................................................8

6.1 系统软件流程图................................................................................... 8

6.2 速度按键控制流程图........................................................................... 9

6.3 红外接收流程图.................................................................................. 9

7、课程设计总结...................................................................... ....... ...... ...............10

8、实验心得体会.................................................................................. ..................11

附录A ULN2003管脚图.........................................................................................12

附录B程序部分源代码.............................................................................. .........12

基于ATMEL89C52单片机的步进马达控制电路设计

步进马达控制电路设计

1、绪论

本设计通过ATMEL89C52单片机对步进电机进行控制,主要介绍

了步进电机控制器、驱动电路和LED显示电路的设计,实现了步进电

机的控制。具有以下功能：1、按下不同的键，分别使步进电机实现

顺时针和逆时针旋转；2、电机运转状态可以是正反转，加速减速，

五种不同速度的各种组合；3、通过LED数码管显示电机运行状态特

点。该系统具有成本低、控制方便的特点。

步进电机是一种将电脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移

的机电执行元件。控制步进电机的输入脉冲数量、频率及电机各相绕

组的接通顺序,可以得到各种需要的运行特性。尤其与数字设备配套

时,体现了更大的优越性,因此广泛应用于数字控制系统中。

本文介绍已实现的单片机对步进电机的控制系统。该控制系统中,

控制器担负着产生脉冲以及发送、接收控制命令的任务。

2、实验要求

利用AT89C52设计步进电机控制电路，步进电机为二相四线（5v）,

需要

1) 可实现步进电机起停控制，一键实现；

2) 可实现步进电机正反转控制，一键实现；

3) 可实现步进电机调速控制，速度分为三级，1级最低，3级最

高，速度变

化明显，一键实现；

4) 运行指示灯一个，启动后点亮，停止后熄灭，三个速度指示

灯，速度为1

时一个指示灯亮，速度为3时三个指示灯亮。

基于ATMEL89C52单片机的步进马达控制电路设计

3、实验目的

1) 了解步进电机的控制原理并掌握转动的编程方法。

2) 掌握AT89C52 的内部结构，输出接口以及控制原理。

4、设计过程

4.1设计方案

本系统中AT89C52 作为控制系统的核心，显示部分采用LED 发光二极管和7段共阳极数码管显示速度级别，用按键分别实现步进电机开关的起停、正反转以及速度控制，步进电机类型为二相四线（5V），工作于单双拍混合方式，采用ULN2003 驱动其工作。

整体设计以模块划分为主，硬件、软件相结合，分模块进行设计和调试，最后将各个模块衔接起来。

4,2方案论证

本设计采用51单片机AT89C51（晶振频率为12MHZ）对两相四线制步进电机进行控制。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，信号经过芯片ULN2003驱动步进电机。ULN2003 可以在5V 的工作电压下，它能与TTL 和CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。ULN2003 工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V 的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。通过ULN2003构成步进电机的驱动电路，电路图如图1所示。51的25-28口接ULN2003的1-4输入端。另外，用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2位单个数码管的显示驱动。74LS164带锁存，使用串行接法可以节约I/O口资源。其电路图如图2所示。通过51的TXD和RXD口对CLK和DATA发送数据。

基于ATMEL89C52单片机的步进马达控制电路设计

图1 51单片机控制步进电机线

图1 51单片机控制步进电机线路图

图2 显示电路图

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5、硬件系统框图与说明

5.1 系统总体框图

本系统中采用单片机作为主控制芯片。有三个按键作为输入端，他们都是通过中断控制。其中电机的起停按键和转向正反按键通过与门连接接入单片机的外 部中断1，速度按键直接接到单片机的外部中断0。P1 口的低四位（P1^0 – P1^3）用来连接ULN2003 驱动芯片从而控制步进电机转动；P1 口的高四位（P1^4 – P1^7）用来连接LED 指示灯。其中，P1^7 接起停键的指示灯，其余三个指示灯 分别显示三种速度级别。P2 口接一个7 段LED 数码管，也用来显示速度级别。

具体框图如图3 所示。

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