第一篇：調(diào)研報(bào)告-步進(jìn)電動(dòng)機(jī)單片機(jī)調(diào)速控制電路設(shè)計(jì)

大連交通大學(xué)信息工程學(xué)院2011屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）實(shí)習(xí)（調(diào)研）報(bào)告

調(diào)研報(bào)告課題來源及意義

在電氣時(shí)代的今天，電動(dòng)機(jī)作為最主要的動(dòng)力源，一直在現(xiàn)代化的生產(chǎn)和生活中起著十分重要的作用。無論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國防、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生、商務(wù)與辦公設(shè)備，還是在日常生活中的家用電器，都大量地使用著各種各樣的電動(dòng)機(jī)。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)的資料顯示，現(xiàn)在有90%以上的動(dòng)力源來自于電動(dòng)機(jī)，我國生產(chǎn)的電能60%用于電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)與人們的生活息息相關(guān)，密不可分。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的機(jī)電執(zhí)行元件，具有快速啟停、精確以及直接接受數(shù)字量的特點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。如在繪圖機(jī)、打印機(jī)及光學(xué)儀器中，都采用步進(jìn)電機(jī)來定位繪圖筆印字頭或光學(xué)鏡頭，特別是工業(yè)過程式控制的位置控制系統(tǒng)中，由于它的精確以及不用位移傳感器即可達(dá)到精確定位，隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展,應(yīng)用會(huì)越來越廣泛。

對(duì)電動(dòng)機(jī)控制可分為簡單控制和復(fù)雜控制兩種。簡單控制是指對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)和順序控制。復(fù)雜控制是指對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)矩、電壓、電流等物理量進(jìn)行控制。電動(dòng)機(jī)的控制技術(shù)的發(fā)展得力于微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、微機(jī)應(yīng)用技術(shù)等的最新發(fā)展成就。正是這些技術(shù)的進(jìn)步使電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)在近二十年內(nèi)發(fā)生了天翻地覆的變化。其中電動(dòng)機(jī)的控制部分已由模擬控制逐漸讓位于以單片機(jī)為主的微處理器控制，形成數(shù)字與模擬的混合控制系統(tǒng)和純數(shù)字控制系統(tǒng)的應(yīng)用，并正向全數(shù)字控制方向快速發(fā)展。電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分所用的功率器件經(jīng)歷了幾次更新?lián)Q代，目前開關(guān)速度更快、控制更容易的全控型功率器件MOSFET和IGBT成為主流。

單片機(jī)介于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和可編程控制器之間，它有較強(qiáng)的控制功能、低廉的成本。人們?cè)谶x擇電動(dòng)機(jī)的控制器時(shí)，常常是在先滿足功能的需要的同時(shí)，優(yōu)先選擇成本低的控制器。因此，單片機(jī)往往成為優(yōu)先選擇的目標(biāo)。從最近的統(tǒng)計(jì)數(shù)字可以看出，世界上每年要有25億片各種單片機(jī)投入使用。單片機(jī)是目前世界上使用量最大的微處理器。

單片機(jī)取代模擬電路作為電動(dòng)機(jī)的控制器有如下特點(diǎn)：電路簡單；可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制；靈活性和適應(yīng)性好；無零點(diǎn)漂移，控制精度高；可提供人機(jī)界面，多機(jī)聯(lián)網(wǎng)工作。2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷程

步進(jìn)電機(jī)最早在1920年由英國人開發(fā)，1950年代后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進(jìn)電機(jī)上。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)工業(yè)和數(shù)字控制技術(shù)密切相關(guān)，產(chǎn)品按結(jié)構(gòu)劃分有磁阻式、永磁式和混合型等多種形式。近年來，伴隨著微電子技術(shù)大功率電力電子器件及驅(qū)動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)達(dá)國家已普遍使用性能優(yōu)越的混合式步進(jìn)電機(jī)，最典型的產(chǎn)品是二相8極50齒的電動(dòng)機(jī)，步距角1.8°／0.9°（全步／半步）；還有五相10極50齒和一些轉(zhuǎn)子100齒的二相和五相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，五相電動(dòng)機(jī)主要用于運(yùn)行性能較高的場合。驅(qū)動(dòng)技術(shù)采用恒相電流與細(xì)分驅(qū)動(dòng)相結(jié)合，使步進(jìn)電機(jī)在中、小功率控制系統(tǒng)內(nèi)的精度提高，并逐步向高速大功率應(yīng)用領(lǐng)域滲透。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大的生產(chǎn)國是日本，如日本伺服公司、東方公司、SANYO DENKI和MINEBEA及NPM公司等，特別是日本東方公司，無論是電動(dòng)機(jī)性能和外觀質(zhì)量還是生產(chǎn)手段，都是世界上最好的。

我國對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的研究從1958年開始，1970年代以前受蘇聯(lián)的影響，以三相磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為主，如1960年代末為快走絲數(shù)控線切割機(jī)床研制的BF1840-75，一直延續(xù)生產(chǎn)到現(xiàn)在。1970年代受到國內(nèi)研制生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床和其他數(shù)控設(shè)備的推動(dòng)，并受到當(dāng)時(shí)日本數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的影響開始發(fā)展磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的系列產(chǎn)品，以定子6個(gè)極、轉(zhuǎn)子40齒的三相磁阻式電動(dòng)機(jī)為主，還有定子10個(gè)極、轉(zhuǎn)子100齒的五相磁阻式電動(dòng)機(jī)和四相電動(dòng)機(jī)等。

1980年代開始發(fā)展混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，以定子8極、轉(zhuǎn)子50齒的二相(四相)混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為主。1987年開始自行設(shè)計(jì)定子10極、轉(zhuǎn)子50齒的五相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，同時(shí)還發(fā)展了一些不同于國外的非典型產(chǎn)品，如定子8極、轉(zhuǎn)子60齒的二相(四相)混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。這是為了與磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角相一致，轉(zhuǎn)子200齒的五相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子100齒的九相(三相)混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，主要特點(diǎn)是具有高分辨率和可變步矩角。

經(jīng)過多年的發(fā)展，我國步進(jìn)電機(jī)形成一種品種規(guī)格繁多的局面，其中最主要的產(chǎn)品系列，一是1970年代形成的磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系列產(chǎn)品在低端應(yīng)用仍有較多的市場，繼續(xù)生產(chǎn)；二是混合式步進(jìn)電機(jī)的系列產(chǎn)品，包括引進(jìn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備，按照國外的設(shè)計(jì)生產(chǎn)的二相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)，以及國內(nèi)自行開發(fā)生產(chǎn)的混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，仍然擁有各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，短期內(nèi)很難統(tǒng)一到幾個(gè)限定的規(guī)格品種上。

步進(jìn)電機(jī)幾十年的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)總結(jié)是：磁阻式適用于平穩(wěn)運(yùn)行以及轉(zhuǎn)速大于1 000 r/min的用途；永磁式成本低，主要用在價(jià)格低廉的消費(fèi)性產(chǎn)品中；永磁感應(yīng)子式更適合于低速大轉(zhuǎn)矩用途。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的前景展望

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已成為除直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)以外的應(yīng)用最廣泛的第三類電動(dòng)機(jī)．在開環(huán)高分辨率的定位系統(tǒng)中，至今還沒有發(fā)現(xiàn)更合適取代它的產(chǎn)品，特別是在一些功率相當(dāng)小的系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)更具有無可替代的主流地位。

預(yù)計(jì)未來步進(jìn)電機(jī)的研究還會(huì)持續(xù)深入下去，研究方向之一是電機(jī)與驅(qū)動(dòng)的一體化，使步進(jìn)電機(jī)體積更小巧、性能更優(yōu)越，性價(jià)比更高，在大量的民用設(shè)備中批量化使用，如家庭機(jī)器人、民用智能化設(shè)備等；研究方向之二是在功率或機(jī)座號(hào)相對(duì)較大的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)中，與屬于BIDCM（稀土永磁無刷直流電機(jī)）的交流伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)會(huì)合，具體來說可能會(huì)借鑒交流伺服系統(tǒng)的控制技術(shù)，但保留了部分步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，形成一種新的“步進(jìn)伺服電動(dòng)機(jī)”或“伺服步進(jìn)電動(dòng)機(jī)”，在克服低頻振蕩、高頻過載能力小、快速性不足和效率低等方面取得突破性進(jìn)展，從而在現(xiàn)代軍事、精密機(jī)械加工、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越深入。研究內(nèi)容和目標(biāo)

采用系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的自動(dòng)控制，利用計(jì)算機(jī)軟件與單片機(jī)的串行口通信，達(dá)到上位機(jī)控制下位機(jī)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速和狀態(tài)顯示的目的，使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制更加靈活。

通過查閱資料，研究出以單片機(jī)為核心的實(shí)用控制電路，并進(jìn)行調(diào)試?？梢杂蔑@示電路進(jìn)行對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的顯示，而且要有完善的保護(hù)、互鎖功能。設(shè)計(jì)方案的可行性分析

本次課題在以前《單片機(jī)的C語言》等書中有所涉及，而且網(wǎng)絡(luò)和圖書館資源豐富，可以方便查到相關(guān)方面的文獻(xiàn)、期刊、書籍和論文等，同時(shí)學(xué)院為我們提供的電腦機(jī)房，給予了我們很好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。因此，從主客觀方面我認(rèn)為這一方案是可行的。進(jìn)度計(jì)劃

為了更好的完成課題，通過查閱資料，特做如下安排：

第1周：根據(jù)題目，查找課題相關(guān)資料文獻(xiàn)，初步從整體上了解課題，并撰寫進(jìn)度計(jì)劃與考核表。

第2周：學(xué)習(xí)相關(guān)資料，初步撰寫一篇與課題相關(guān)的調(diào)研報(bào)告。

第3周：繼續(xù)學(xué)習(xí)相關(guān)資料，開始翻譯相關(guān)的外文文獻(xiàn)。

第4周：繼續(xù)學(xué)習(xí)相關(guān)資料，了解課題內(nèi)容及思路。

第5周：閱讀國內(nèi)外有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速單片機(jī)控制的資料，掌握步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的組成、原理等，并在此基礎(chǔ)上掌握工程設(shè)計(jì)方法。

第6周：對(duì)自己要展開的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行初步設(shè)計(jì)和論證。

第7周：對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速單片機(jī)控制進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)電路圖，還有器件資料。

第8周：進(jìn)行系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，程序流程圖，程序設(shè)計(jì)。

第9周：進(jìn)行調(diào)試，看操作控制，并且總結(jié)設(shè)計(jì)中遇到的問題及解決方法。

第10周：繼續(xù)上述總結(jié)工作，并逐步完善。

第11周：繼續(xù)進(jìn)行軟件的分析，撰寫畢業(yè)論文提綱，規(guī)劃論文內(nèi)容，并開始著手寫畢業(yè)論文初稿。

第12周：整理材料，文件圖標(biāo)等，完成畢業(yè)論文的撰寫并交給指導(dǎo)教師審查。第13周：論文修改，打印，裝訂成冊(cè)，并提交。復(fù)習(xí)各種資料，準(zhǔn)備答辯。

第14周：答辯，畢業(yè)論文成績?cè)u(píng)定。參考文獻(xiàn)

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第二篇：單片機(jī)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(步進(jìn)電機(jī)控制)

湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

課程單片機(jī)原理及仿真課程設(shè)計(jì)

題目單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)

專業(yè)姓名學(xué)號(hào)

主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等

1、主要內(nèi)容：

根據(jù)單片機(jī)課程所學(xué)內(nèi)容，結(jié)合其他相關(guān)課程知識(shí)，設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)控制，以加深對(duì)單片機(jī)知識(shí)的理解，鍛煉實(shí)踐動(dòng)手能力，為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)和工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2、基本要求：

本設(shè)計(jì)以MCS-51系列單片機(jī)為核心，采用常用電子器件設(shè)計(jì)。根據(jù)要求設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)仿真控制，要求：設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)碼管；一個(gè)外中斷通過門電路連接五個(gè)按鍵，這五個(gè)按鍵分別控制步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)暫停、加速與減速；正轉(zhuǎn)時(shí)，數(shù)碼管上顯示‘Z’，反轉(zhuǎn)時(shí)顯示“F”，暫停時(shí)顯示“S”，按加速鍵時(shí)，電機(jī)加速，按減速鍵時(shí)，電機(jī)減速。

（1）用PROTOUS設(shè)計(jì)出步進(jìn)電機(jī)控制工作原理實(shí)驗(yàn)電路圖

（2）通過對(duì)AT89S51單片機(jī)編程，編寫定步進(jìn)電機(jī)控制程序，實(shí)現(xiàn)用步進(jìn)電機(jī)控制。

（3）上交相應(yīng)仿真的電路圖與編程文檔。

（4）寫出詳細(xì)的設(shè)計(jì)原理說明小論文。

3、主要參考資料：

[1] 李泉溪，倪水平.單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)例仿真.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2012.[2] 張友德，趙志英，徐時(shí)亮.單片微機(jī)原理應(yīng)用與實(shí)驗(yàn).上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2010.[3] 單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)說明書.完成期限

指導(dǎo)教師

2012年12月2 日

第三篇：基于51單片機(jī)的交通燈控制電路設(shè)計(jì)

交通燈

一、功能要求

要求甲車道和乙車道兩條交叉道路上的車輛交替運(yùn)行，每次通行時(shí)間都設(shè)為25秒，黃燈先亮5秒鐘，才能變換運(yùn)行車道；黃燈亮?xí)r，要求每秒鐘閃亮一次。

二、電路圖

說明：1)每一位數(shù)碼管位選要分開，對(duì)應(yīng)IO口參照程序中紅色部分 2）圖示數(shù)碼管為共陽，沒加驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示較暗，建議加驅(qū)動(dòng)

三、程序

//TrafficLight.c #include“reg52.h”

//IO口定義 sbit red_1 =P2^0;//南北方向 sbit red_2 =P2^3;//東西方向 sbit yellow_1 =P2^1;sbit yellow_2 =P2^4;sbit green_1 =P2^2;sbit green_2 =P2^5;sbit com1_1 =P3^6;//十位 南北方向 數(shù)碼管位選 sbit com1_2 =P3^7;//個(gè)位 南北方向 sbit com2_1 =P3^4;//十位 東西方向 sbit com2_2 =P3^5;//個(gè)位 東西方向

//全局變量 char time=30;//倒計(jì)時(shí)

unsigned char num1=0,num2=0;//輔助計(jì)時(shí) unsigned char flag1=0,flag2=0;//黃燈閃標(biāo)志位 unsigned char shi1,shi2,ge1,ge2;//數(shù)碼管十位個(gè)位

const unsigned char ledNum[] =

{// 0 1

A

b

c

d

E

F

不顯示-o(18)H(19)h(20)C(21)0(22)n(23)0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xA7,0xA1,0x86,0x8e,0xFF,0xbf,0xa3,0x89,0x8b,0xc6,0xc0,0xab };//共陽數(shù)碼管

//中斷優(yōu)先級(jí)別T0>T1，數(shù)碼管顯示中斷間隔2ms，計(jì)時(shí)時(shí)間間隔50ms //計(jì)時(shí)要求比較精確，間隔長，不應(yīng)該被打斷，故中斷優(yōu)先級(jí)要高，使用T0 //數(shù)碼管中斷可以被打斷，打斷時(shí)間較短，不會(huì)影響顯示，使用T1 //在交通燈中，計(jì)時(shí)和數(shù)碼管顯示一直進(jìn)行，故定時(shí)器開啟后不用停止 void InitInter(void){ TMOD=0x11;//設(shè)置定時(shí)器工作方式為16位計(jì)時(shí)器

TH0=(65535-45872)/256;//11.0592M晶振，50ms TL0=(65535-45872)%256;TH1=(65535-1835)/256;//11.0592M晶振，2ms TL1=(65535-1835)%256;EA=1;ET0=1;ET1=1;TR0=1;TR1=1;}

void Display(void){ static unsigned char i=1;

switch(i){ case 1:

com2_2=0;

P0=ledNum[shi1];

com1_1=1;

break;case 2:

com1_1=0;

P0=ledNum[ge1];

com1_2=1;

break;case 3:

com1_2=0;

P0=ledNum[shi2];

com2_1=1;

break;case 4:

com2_1=0;

P0=ledNum[ge2];

com2_2=1;

break;

default:;}

i++;if(i>4)i=1;}

//紅燈可以直接變成綠燈，但綠燈必須先變成黃燈再變紅燈 void main(void){ bit i=0;InitInter();

while(1){

red_1=0;//0為亮

red_2=1;

green_2=0;

time=30;

while(time>5)

{

shi1=time/10;

ge1=time%10;

shi2=(time-5)/10;

ge2=(time-5)%10;

}

green_2=1;

yellow_2=0;

flag2=1;

num2=0;

while(time>0)

{

shi1=time/10;

ge1=time%10;

shi2=time/10;

ge2=time%10;

}

flag2=0;

yellow_2=1;

red_2=0;

red_1=1;

green_1=0;

time=30;

while(time>5)

{

shi2=time/10;

ge2=time%10;

shi1=(time-5)/10;

ge1=(time-5)%10;

}

green_1=1;

yellow_1=0;

flag1=1;

num2=0;

while(time>0)

{

shi2=time/10;

ge2=time%10;

shi1=time/10;

ge1=time%10;

}

flag1=0;

yellow_1=1;

//red_1=0;

//green_2=0;} } void Timer_0(void)interrupt 1//計(jì)時(shí) { TH0=(65535-45872)/256;TL0=(65535-45872)%256;num1++;if(num1>=20){

num1=0;

time--;

//if(time<0)time=30;

//處理time，顯示方式

} if(flag1||flag2){

num2++;

if(num2>=10)

{

num2=0;

if(flag1)yellow_1=~yellow_1;

if(flag2)yellow_2=~yellow_2;

} } }

void Timer_1(void)interrupt 3 { TH1=(65535-1835)/256;//11.0592M晶振，2ms TL1=(65535-1835)%256;

Display();}

第四篇：基于單片機(jī)的視力保護(hù)器電路設(shè)計(jì)(開題報(bào)告)

安 徽 科 技 學(xué) 院

畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告

教學(xué)院（部）：理學(xué)院

專業(yè)名稱：電子科學(xué)與技術(shù)

姓名：畢成治

學(xué)號(hào)：1886080201

屆別：2012屆指導(dǎo)教師：呂越鳳

2012年 3月

第五篇：ARM的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制報(bào)告

基于ARM的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制設(shè)計(jì)

一、ARM簡介

ARM 公司是一家IP供應(yīng)商，其核心業(yè)務(wù)是IP核以及相關(guān)工具的開發(fā)和設(shè)計(jì)。半導(dǎo)體廠商通過購買ARM公司的IP授權(quán)來生產(chǎn)自己的微處理器芯片。由此以來，處理器內(nèi)核來自ARM公司、各芯片廠商結(jié)合自身已有的技術(shù)優(yōu)勢以及芯片的市場定位等因數(shù)使芯片設(shè)計(jì)最優(yōu)化，從而產(chǎn)生了一大批高度集成、各據(jù)特色的SOC芯片。

ARM微處理器具有以下特點(diǎn)：采用RISC指令集、使用大量寄存器、ARM/THUMB指令支持、三/五級(jí)流水線具有低功耗、低成本、高性能等。

到目前為止，ARM公司的IP核已經(jīng)由ARM7,ARM9發(fā)展到今天的ARM11版本，ARM微處理器及技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)廣泛深入到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域, 如工業(yè)控制領(lǐng)域、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、消費(fèi)類電子產(chǎn)品及成像和安全產(chǎn)品等領(lǐng)域。

鑒于ARM7所具備的強(qiáng)大功能完全可以滿足本次設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)仍使用ARM7系列芯片。

二．步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制方案

1、步進(jìn)電機(jī)細(xì)分技術(shù)簡介

細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)在七十年代中期由美國學(xué)者首次提出，基本原理是將繞組中的電流細(xì)分。由常規(guī)的矩形波供電改為階梯波供電，此時(shí)繞組中的電流將按一定的階梯順序上升和下降，從而將每一自然步進(jìn)行細(xì)分。步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制的本質(zhì)是通過對(duì)勵(lì)磁繞組中的電流控制，使步進(jìn)電機(jī)合成磁場為均勻離散化的圓形旋轉(zhuǎn)磁場。采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以改善步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行品質(zhì)，減少轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、抑制振蕩、降低噪音、提高步距分辨率。

2、硬件框圖設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體硬件框圖設(shè)計(jì)如圖2-1所示：

0

圖2-1總體設(shè)計(jì)框圖

3、軟件總體設(shè)計(jì)流程圖

圖2-2 軟件設(shè)計(jì)流程圖

4、步進(jìn)電機(jī)

圖2-3 28BYJ-48-5VDC步進(jìn)電機(jī)

中間部分是轉(zhuǎn)子，由一個(gè)永磁體組成，邊上的是定子繞組。當(dāng)定子的一個(gè)繞組通電時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)方向的電磁場，如果這個(gè)磁場的方向和轉(zhuǎn)子磁場方向不在同一條直線上，那么定子和轉(zhuǎn)子的磁場將產(chǎn)生一個(gè)扭力將定子扭轉(zhuǎn)。依次改變繞組的磁場，就可以使步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)(比如通電次序?yàn)锳->B->C->D正轉(zhuǎn)，反之則反轉(zhuǎn))。而且按照通電順序的不同，可分為單四拍(A-B-C-D)、雙四拍(AB-BC-CD-DA)、單雙八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA)三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又可以提高控制精度。

由于步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流較大，單片機(jī)不能直接驅(qū)動(dòng)，一般都是使用ULN2003達(dá)林頓陣列驅(qū)動(dòng)，當(dāng)然，使用下拉電阻或三極管也是可以驅(qū)動(dòng)的，只不過效果不是那么好，產(chǎn)生的扭力比較小。

5、電機(jī)驅(qū)動(dòng)ULN2003簡介

ULN2003 是高耐壓、大電流復(fù)合晶體管陣列，由七個(gè)硅NPN 復(fù)合晶體管組成。ULN2003是大電流驅(qū)動(dòng)陣列,多用于單片機(jī)、智能儀表、PLC、數(shù)字量輸出卡等控制電路中?？芍苯域?qū)動(dòng)繼電器等負(fù)載。輸入5VTTL電平，輸出可達(dá)500mA/50V。ULN2003是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列,由七個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成。

圖2-4 ULN2003芯片引腳圖

該電路的特點(diǎn)如下: ULN2003的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路 直接相連,可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。ULN2003 是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn),適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。ULN2003 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá)500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V 的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。其接線圖如下所示：

圖2-5 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 6、12864液晶顯示簡介

12864是128*64點(diǎn)陣液晶模塊的點(diǎn)陣數(shù)簡稱。液晶屏類型：STN FSTN；模塊顯示效果：黃綠底黑字、藍(lán)底白字、白底黑字；驅(qū)動(dòng)方式：1/64 DUTY 1/9 BIAS；背光：LED白色、LED黃綠色；控制器：KS0108或兼容 ST7920 T6963C；數(shù)據(jù)總線：8 位并口/6800 方式 串口；工作溫度：-20℃~+70℃；儲(chǔ)藏溫度：-30℃~+80℃；點(diǎn)陣格式：128 x 64；現(xiàn)實(shí)角度：6：00直視；基本用途：該點(diǎn)陣的屏顯成本相對(duì)較低，適用于各類儀器，小型設(shè)備的顯示領(lǐng)域。其接線圖如下所示：

圖2-6 12864液晶顯示與LPC2131接口接線圖

三、硬件電路圖

圖2-7 系統(tǒng)硬件電路圖

四、總結(jié)

此次基于ARM的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制設(shè)計(jì)，由于掌握知識(shí)及時(shí)間有限，我們目前只實(shí)現(xiàn)了對(duì)步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制以及三種運(yùn)行方式（單四拍、雙四拍、單雙八拍）的選擇控制，并且實(shí)現(xiàn)了在12864液晶顯示屏上顯示相關(guān)的信息。連接好硬件電路，上電復(fù)位，程序開始運(yùn)行。此時(shí)步進(jìn)電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，按下啟停鍵，步進(jìn)電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，初始值設(shè)為正傳，按反轉(zhuǎn)鍵開始反轉(zhuǎn)，再按正傳鍵則開始正傳。當(dāng)按下加速鍵時(shí)電機(jī)開始加速，當(dāng)按下減速鍵時(shí)電機(jī)開始減速。

當(dāng)然，此次課程設(shè)計(jì)還存在很多問題，實(shí)現(xiàn)的功能較簡單，這都需要以后不斷加強(qiáng)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)從而不斷提高自己。

最后，感謝李紅巖老師和黃夢濤老師的辛勤教誨。

五、心得體會(huì)

這次課程設(shè)計(jì)的硬件部分由我來完成，雖然不用焊接電路，但是在畫硬件圖的過程中仍遇到很多問題。例如對(duì)Protel軟件的不熟悉，許多操作需要多次嘗試，才能正確完成；還有就是在電路的連接過程中，由于自己的馬虎，線路有錯(cuò)連和少連的現(xiàn)象。但是經(jīng)過自己的不斷努力，最終還是完成了任務(wù)。

通過這次課程設(shè)計(jì)，我從一開始對(duì)系統(tǒng)的不太熟悉，到能開發(fā)一個(gè)簡單的系

統(tǒng)，在這整個(gè)過程中我學(xué)到了很多東西，掌握了一些常用的開發(fā)技能,也發(fā)現(xiàn)了大量的問題，有些在設(shè)計(jì)過程中已經(jīng)解決，有些還有待今后慢慢學(xué)習(xí)。只要學(xué)習(xí)就會(huì)有更多的問題，有更多的難點(diǎn)，但也會(huì)有更多的收獲。

在本次ARM課程設(shè)計(jì)訓(xùn)練中，不僅鍛煉了自己的動(dòng)手能力，也在向同學(xué)老師請(qǐng)教的過程中學(xué)到了不少東西，十分感謝老師和同學(xué)的幫助。通過本次課程設(shè)計(jì)，我最深的感觸便是，許多東西都需要自己親自去做去實(shí)踐去學(xué)習(xí)，才能真正的弄懂，才能真正的學(xué)到東西。

在整個(gè)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐過程中，通過老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助，我們組最終在最后時(shí)間完成了任務(wù)。通過這次課程設(shè)計(jì)，才知道自己需要學(xué)習(xí)的東西還有很多，下來之后一定得加緊學(xué)習(xí)。平常我們都只是在課堂上學(xué)習(xí)，通過這次課程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了從理論到實(shí)踐的飛躍。增強(qiáng)了認(rèn)識(shí)問題，分析問，解決問題的能力。

最后感謝老師對(duì)我們此次課設(shè)的耐心指導(dǎo)和幫助！

經(jīng)過這次ARM課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)這學(xué)期ARM課程做了全面的復(fù)習(xí)，并學(xué)會(huì)將其應(yīng)用于實(shí)踐，在這次基于ARM的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制中，我對(duì)于ARM、步進(jìn)電機(jī)、液晶顯示及相關(guān)軟件都有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，也是我發(fā)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)合作的重要性，更激起了我對(duì)于電子設(shè)計(jì)方面的熱情。

不過，通過這次課程設(shè)計(jì)，我同樣感受到了自身知識(shí)的缺乏，如不太熟悉使用上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控、ARM的掌握不夠透徹、還不能脫離參考資料獨(dú)立進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)等，這些都需要我以后不斷加強(qiáng)學(xué)習(xí)鍛煉加以增強(qiáng)，這將對(duì)于我今后進(jìn)一步的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，我以后會(huì)不斷根據(jù)自身缺點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)鍛煉，使自己不斷提高。最后，感謝老師的辛勤教誨！

六、參考文獻(xiàn)

1.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程[第2版] 主編 周立功 北京航空航天大學(xué)出版社.2008 2.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) 主編 劉寶廷 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.1997

附錄

#include“config.h” #define

MOTOA

1<<10

// P0.10

#define

MOTOB

1<<11

// P0.11

#define

MOTOC

1<<12

// P0.12 #define

MOTOD

1<<13

// P0.13 #define

key1

1<<17

// 加速 #define

key2

1<<18

// 減速 #define

key3

1<<19

//正反轉(zhuǎn) #define

key4

1<<20

//啟停

#define

KEYCON 0x001e0000 // LED控制字 #define

MOTOCON 0x00003c00 // MOTO控制字

#define

GPIOSET(PIN)IO0SET = PIN

// 方便修改置位端口 #define

GPIOCLR(PIN)IO0CLR = PIN

// 方便修改清位端口 #define

RS

1<<9

//P0.9 #define

SID

1<<6

//P0.6 #define

E

1<<4

//P0.4 #define

PSB

1<<2

//P0.2并行或串行，選擇低電平串行模式 #define

RST

1<<25

//P1.25，復(fù)位腳

unsigned char DAT1[64]=“低速—單四拍A-B-C-D運(yùn)行方式”;unsigned char DAT2[64]=“中速—雙四拍AB-BC-CD-DA運(yùn)行方式”;unsigned char DAT3[64]=“高速—單雙八拍A-AB-B-BC-C-CD-D-DA運(yùn)行方式”;unsigned char DAT4[64]=“低速反轉(zhuǎn)—單四拍D-C-B-A運(yùn)行方式”;unsigned char DAT5[64]=“中速反轉(zhuǎn)—雙四拍AD-DC-CB-BA運(yùn)行方式”;unsigned char DAT6[64]=“高速反轉(zhuǎn)—單雙八拍D-CD-C-BC-B-AB-A-DA運(yùn)行方式”;unsigned char DAT7[64]=“

停

止

”;unsigned char DAT8[64]=“步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制測控1002班：劉怡楠&石娟利”;

void TransferCom(unsigned char data0);void TransferData(unsigned char data1);void delay(unsigned int m);void lcd_mesg(unsigned char *adder1);void SendByte(unsigned char Dbyte);void init(void);void LCD12864_init(void);void DelayNS(uint32 dly);void MOTO_Mode1(uint8 i);

// A-B-C-D void MOTO_Mode10(uint8 i);void MOTO_Mode2(uint8 i);

// AB-BC-CD-DA-AB void MOTO_Mode20(uint8 i);void MOTO_Mode3(uint8 i);

// A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A void MOTO_Mode30(uint8 i);

int main(void){

unsigned int t=0;//啟停標(biāo)志

unsigned int f=0;//正反轉(zhuǎn)標(biāo)志

unsigned int i=0;//電機(jī)運(yùn)行模式標(biāo)志

PINSEL0=0x00000000;

PINSEL1=0X00000000;

PINSEL2&=~(0x00000006);//設(shè)置所有I/O口為普通GPIO口

IO0DIR =MOTOCON;// 配置I/O輸入輸出方向

LCD12864_init();//液晶端口初始化

while((IO0PIN&key1)&&(IO0PIN&key2)&&(IO0PIN&key3)&&(IO0PIN&key4)!=0)

{ init();

lcd_mesg(DAT8);

//顯示界面

}

while(1)

{

if(t==0)//電機(jī)停止

{ init();

lcd_mesg(DAT7);

IO0CLR=MOTOCON;

if((IO0PIN&key4)==0)t=!t;//key4控制啟停轉(zhuǎn)換

} else if(t==1)//電機(jī)啟動(dòng)

{ if((IO0PIN&key1)==0)//key1控制加速

{ if(i>=2)i=2;

else i++;

DelayNS(10);

}

if((IO0PIN&key2)==0)//key2控制減速

{ if(i<=0)i=0;

else i--;

DelayNS(10);

}

if((IO0PIN&key3)==0)f=!f;//key3控制正反轉(zhuǎn)

if((IO0PIN&key4)==0)t=!t;

if(f==0)

//正轉(zhuǎn)

{ if(i==0)MOTO_Mode1(10);//低速

else if(i==1)MOTO_Mode2(10);//中速

else if(i==2)MOTO_Mode3(10);//高速

}

else if(f==1)//反轉(zhuǎn)

{ if(i==0)MOTO_Mode10(10);//低速

else if(i==1)MOTO_Mode20(10);//中速

else if(i==2)MOTO_Mode30(10);//高速

} }

}

return(0);}

void DelayNS(uint32 dly){ uint32 i;

for(;dly>0;dly--)

for(i=0;i<5000;i++);} void MOTO_Mode1(uint8 i)

//單四拍A-B-C-D運(yùn)行方式 {

while((IO0PIN&key1)&&(IO0PIN&key2)&&(IO0PIN&key3)&&(IO0PIN&key4)!=0)

{

init();

lcd_mesg(DAT1);//顯示字符串DAT1

/* A */

GPIOSET(MOTOA);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOA);

/* B */

GPIOSET(MOTOB);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOB);

/* C */

GPIOSET(MOTOC);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOC);

/* D */

GPIOSET(MOTOD);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOD);

} } void MOTO_Mode10(uint8 i)

//單四拍D-C-B-A運(yùn)行方式 {

while((IO0PIN&key1)&&(IO0PIN&key2)&&(IO0PIN&key3)&&(IO0PIN&key4)!=0)

{

init();

lcd_mesg(DAT4);

//顯示字符串DAT4

/* D */

GPIOSET(MOTOD);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOD);

/* C */

GPIOSET(MOTOC);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOC);

/* B */

GPIOSET(MOTOB);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOB);

/* A */

GPIOSET(MOTOA);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOA);

} } void MOTO_Mode2(uint8 i)

//雙四拍AB-BC-CD-DA運(yùn)行方式 {

while((IO0PIN&key1)&&(IO0PIN&key2)&&(IO0PIN&key3)&&(IO0PIN&key4)!=0)

{

init();

lcd_mesg(DAT2);

//顯示字符串DAT2

GPIOSET(MOTOA);

GPIOSET(MOTOB);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOA);

GPIOCLR(MOTOB);

/* BC */

GPIOSET(MOTOB);

GPIOSET(MOTOC);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOB);

GPIOCLR(MOTOC);

/* CD */

GPIOSET(MOTOC);

GPIOSET(MOTOD);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOC);

GPIOCLR(MOTOD);

/* DA */

GPIOSET(MOTOD);

GPIOSET(MOTOA);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOD);

GPIOCLR(MOTOA);

} } void MOTO_Mode20(uint8 i)

//雙四拍AD-DC-CB-BA運(yùn)行方式 {

while((IO0PIN&key1)&&(IO0PIN&key2)&&(IO0PIN&key3)&&(IO0PIN&key4)!=0)

{

init();

lcd_mesg(DAT5);

//顯示字符串DAT5

GPIOSET(MOTOA);

GPIOSET(MOTOD);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOA);

GPIOCLR(MOTOD);

/* DC */

GPIOSET(MOTOD);

GPIOSET(MOTOC);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOD);

GPIOCLR(MOTOC);

/* CB */

GPIOSET(MOTOC);

GPIOSET(MOTOB);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOC);

GPIOCLR(MOTOB);

/* BA */

GPIOSET(MOTOB);

GPIOSET(MOTOA);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOB);

GPIOCLR(MOTOA);

} } void MOTO_Mode3(uint8 i)

//單雙八拍A-AB-B-BC-C-CD-D-DA運(yùn)行方式 {

while((IO0PIN&key1)&&(IO0PIN&key2)&&(IO0PIN&key3)&&(IO0PIN&key4)!=0)

{

init();

lcd_mesg(DAT3);

//顯示字符串DAT3

/* A */

GPIOSET(MOTOA);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOA);

/* AB */

GPIOSET(MOTOA);

GPIOSET(MOTOB);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOA);

GPIOCLR(MOTOB);

/* B */

GPIOSET(MOTOB);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOB);

/* BC */

GPIOSET(MOTOB);

GPIOSET(MOTOC);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOB);

GPIOCLR(MOTOC);

/* C */

GPIOSET(MOTOC);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOC);

/* CD */

GPIOSET(MOTOC);

GPIOSET(MOTOD);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOC);

GPIOCLR(MOTOD);

/* D */

GPIOSET(MOTOD);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOD);

/* DA */

GPIOSET(MOTOD);

GPIOSET(MOTOA);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOD);

GPIOCLR(MOTOA);

} } void MOTO_Mode30(uint8 i)

//單雙八拍D-CD-C-BC-B-AB-A-DA運(yùn)行方式 {

while((IO0PIN&key1)&&(IO0PIN&key2)&&(IO0PIN&key3)&&(IO0PIN&key4)!=0)

{

init();

lcd_mesg(DAT6);

//顯示字符串DAT6

/* D */

GPIOSET(MOTOD);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOD);

/* CD */

GPIOSET(MOTOC);

GPIOSET(MOTOD);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOC);

GPIOCLR(MOTOD);

/* C */

GPIOSET(MOTOC);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOC);

/* BC */

GPIOSET(MOTOB);

GPIOSET(MOTOC);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOB);

GPIOCLR(MOTOC);

/* B */

GPIOSET(MOTOB);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOB);

/* AB */

GPIOSET(MOTOA);

GPIOSET(MOTOB);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOA);

GPIOCLR(MOTOB);

/* A */

GPIOSET(MOTOA);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOA);

/* DA */

GPIOSET(MOTOD);

GPIOSET(MOTOA);

DelayNS(i);

GPIOCLR(MOTOD);

GPIOCLR(MOTOA);

} } void delay(unsigned int m){

unsigned int i,j;

for(i=0;i

for(j=0;j<50;j++);} void init(void){ delay(40);

//大于40ms的延時(shí)程序

IO0SET=PSB;//設(shè)置為串行工作方式

delay(1);

IO1CLR=RST;//復(fù)位

delay(1);

IO1SET=RST;//復(fù)位置高

delay(10);

TransferCom(0x30);//RE=0，G=0，圖片顯示關(guān)

delay(100);

TransferCom(0x0C);//D=1,顯示開

delay(100);

TransferCom(0x01);//清屏

delay(10);

TransferCom(0x06);//模式設(shè)置，光標(biāo)從右向左加1位移動(dòng)

delay(100);} void lcd_mesg(unsigned char *adder1){ unsigned char i;

TransferCom(0x80);

delay(100);

for(i=0;i<32;i++)

{ TransferData(*adder1);

adder1++;

}

TransferCom(0x90);

delay(100);

for(i=32;i<64;i++)

{ TransferData(*adder1);

adder1++;

} } void SendByte(unsigned char Dbyte){ unsigned char i;

for(i=0;i<8;i++)

{ IO0CLR=E;

if((Dbyte&0x80)==0x80)IO0SET=SID;

else IO0CLR=SID;

Dbyte=Dbyte<<1;

IO0SET=E;

IO0CLR=E;

} }

void TransferCom(unsigned char data0){

IO0SET=RS;

SendByte(0xf8);

// 11111，RW=0,RS=1,0

SendByte(0xf0&data0);//高4位

SendByte(0xf0&data0<<4);//低4位

IO0CLR=RS;

} void TransferData(unsigned char data1){

IO0SET=RS;

SendByte(0xfa);

// 11111，RW=0,RS=1,0

SendByte(0xf0&data1);//高4位

SendByte(0xf0&data1<<4);//低4位

IO0CLR=RS;} void LCD12864_init(void){

IO0DIR|=(E|SID|RS);//設(shè)置為輸出

IO0CLR=(E|SID|RS);

IO1DIR|=RST;

IO1CLR=RST;

//復(fù)位

delay(1);

IO1SET=RST;

//復(fù)位置高 }