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1、课程设计(论文)说明书题 目： 院 （系）： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 年 月 日 桂林电子科技大学课程设计（论文） 第 26 页 共 27 页 摘 要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精密执行元件，具有快速起动和停止的特点。其驱动速度和指令脉冲能严格同步,具有较高的重复定位精度, 并能实现正反转和平滑速度调节。它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响, 因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。本文在分析了步进电机的驱动特性、斩波恒流细分驱动原理和混合式步进电机驱动芯片ULN2003AN的性能、结构的基础上，结合AT89S52单片机，
2、设计出了混合式步进电机驱动电路。关键词：步进电机；AT89S52单片机；ULN2003AN驱动。AbstractStepping motors is a kind of will convert angular displacement or electrical impulses signal line displacement of precision actuator, have fast start and stop characteristics. The driving speed and instructions pulse can strictly synchronizatio
3、n, which has high repositioning precision, and can realize the positive &negative and smooth adjustable speed. Its operation speed and step distance from supply voltage fluctuation and load effect, which have been widely applied in analog-to-digital conversion, speed control and the position control
4、 system. Based on the analysis of the stepper motor driving characteristics, a chopper constant-current subdivided driving principle and hybrid stepping motor drive chip ULN2003AN the performance, structure in the foundation, the union AT89S52 single chip computer, designed a hybrid stepping motor d
5、river circuit. Key words: Stepping motor; AT89S52 single chip computer; ULN2003AN driver.目 录引言11 步进电机的原理介绍 41.1步进电机的工作原理 41.2步进电机24BYJ48的相关电气参数 41.3 步进电机的基本术语 51.3.1 相数51.3.2 拍数51.3.3 步距角 51.3.4 信号分配 52 总体设计思路62.1 方案与设计思路62.2 总框图 63 程序设计 63.1主程序 63.2LCD及档位显示程序 73.3 正反转流程图 83.4 启动与停止流程图 94 硬件设计 64.1
6、硬件的设计与选取 64.1.1 步进电机的驱动 74. 1.2 单片机的选取84. 1.3 液晶LCD1602显示模块 94. 1.4 按键电路设计 94. 1.5 时针产生电路 94.2 硬件的总体电路连接 95 调试与故障分析 65.1 软件编写及调试 65.2 调试过程及相关显示结果75.3 故障分析及解决方法 86 心得体会 67 参考文献 67.1 附件 67.1.1 系统原理图77.1.2 开发板实物图 87.1.3 元器件清单 87.1.4 源程序清单 81 步进电机的原理介绍1.1 步进电机的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。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一
7、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（及步进角）。可以通过控制脉冲个来控制角位移量，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。本次设计是采用步进电机28BYJ48型四相八拍电机，电压为DC5VDC12V。当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时，它可以连续不断地转动。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次，也就对应转子转过一定的角度（一个步距角）。当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。四相步进电机可以在不同的通电方式下运行，常见的通电方式有单（单相绕组通电）四拍（A-B-C-D-
8、A。），双（双相绕组通电）四拍（AB-BC-CD-DA-AB-。），八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。）其相序分配表如下：1.2 步进电机24BYJ48的相关电气参数1.额定电压：12VDC(另有电压：5V、6V、24V)2.相数：43.减速比：1/64(另有减速比：1/16、1/32)4.步距角：5.625/645.驱动方式：4相8拍6.直流电阻：2007%(25)(按客户要求而定：80、130欧姆)7.空载牵入频率：600Hz8.空载牵出频率：1000Hz9.牵入转矩：34.3mN.m(120Hz)10.自定位转矩：34.3mN.m11.绝缘电阻：10M(500V)12.绝
9、缘介电强度：600VAC/1mA/1S13.绝缘等级：A14.温升：50K(120Hz)15.噪音：40dB(120Hz)16.重量：大约40g17.未注公差按：GB1804-m18.转向：CCW1.3 步进电机的基本术语1.3.1 相数产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数，常用m表示。1.3.2 拍数完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，比如说本次设计中使用的24BYJ48有单（单相绕组通电）四拍（A-B-C-D-A。），双（双相绕组通电）四拍（AB-BC-CD-DA-AB-。），八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。）1.3.3
10、步距角对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用表示。=360度（转子齿数J*运行拍数），以常规二相，转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。1.3.4 信号分配四相步进电机按照其通电方式的不同，可以分为单四拍，双四拍和双八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，均为11.25度，而八拍的步距角则是单四拍与双四拍的一半，5.625度。单（单相绕组通电）四拍（A-B-C-D-A。），双（双相绕组通电）四拍（AB-BC-CD-DA-AB-。），八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D
11、-DA-A。）。这里选取的是双相八拍的工作方式。2 总体设计思路2.1 方案与设计思路因为步进电机的控制是通过脉冲信号来控制的，将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。所以怎样产生这个脉冲信号和产生怎样的信号是电机控制的关键。用单片机来产生这个脉冲信号，通过单片机的P1口输出脉冲信号，因为所选电机是四相的，所以只需要P1口的低四位P1.0P1.3分别接到电机的四根电线上。定时器定时来调整电机的转速，通过键盘的按钮，就可以改变定时初值从而改变了电机的转速，单片机上P3.2P3.5连的是按键，这里键盘上的K1键为启动与停止键，K2键为减速键，K3键为加速键，K4键为方向转换键。P0以及P2.0P2.2口接LCD1602，可以显示当前的电机转速、运行状态、运行方向和档位。具体结构见2-1框图。2.2 总框图图2-1 总体设计方框图3 程序设计3.1 主程序进入主程序，首先是对LCD进行初始化，然后依次进行键盘扫描，调用步进电机相关数据显示子函数，若检测到有键按下，则进去相应的处理。流程图如下图3-1:3-1图 主程序流程图3.2 LCD及档位显示程序
