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1、 开放性实验设计（论文）题目四相步进电机控制电路的设计与制作姓名伍玉鑫、王钊教学院系电气信息学院专业年级电气工程及其自动化2012级指导教师单 位西南石油大学完成日期2015年5月5日Southwest Petroleum University Graduation ThesisDesign and fabrication offourstepper motor control circuit Grade :2012Name :Wu yuxin Wang zhao Instructor:Jin tao School of Electrical Engineering and Informati
2、on2015-5-5目录摘要41 课程设计任务和要求51.1课程设计任务51.2课程任务要求54.四相步进电机的工作性能可靠，电路设计简单.52 课程设计的方案比较及选择62.1 步进电机驱动方案选择62.2 LED显示方案选择62.3 控制状态的读取63 控制系统的工作原理63.1 四相步进电机控制工作原理73.2 控制系统的设计思路83.3 控制系统的整体框图84 控制系统的硬件设计94.1 总体的硬件设计94.2 四相步进电机控制电路104.3 LED显示电路115控制系统的软件设计125.1 总体的软件设计125.2 系统关键模块设计166 系统仿真结果186.1 四相步进电机四种工作
3、方式186.2 相步进电机启动和停止206.3 四相步进电机正转和反转216.4 四相步进电机速度控制22心得体会23参考文献24附录1：总电路图25附录2：源程序26摘要 本次计算机控制技术课程设计的题目是：四相步进电机控制系统的设计。本次课程设计使用80c51单片机作为主控芯片，利用ULN2003A集成电路作为四相步进电机的驱动电路，采用单极性驱动方式，使四相步进电机能在（1）四相单四拍，（2）四相双四拍，（3）四相八拍四种工作方式下正常工作；能实现的功能有:启动/停止控制、方向控制；速度控制（快慢两档）；用4位LED数码管显示工作步数。用3个发光二极管显示状态：正转时红灯亮，反转时黄灯亮
4、，不转时绿灯亮。本次课程设计采用80C51单片机作为主控芯片，程序采用C语言来编写，驱动电路采用ULN2003A集成电路，显示器采用7SEG-MPX4-CC,即四位共阴二极管显示器，P0接段码，并用8 只1SW欧左右电阻上拉。P2的4 位IO口接位选码。用四个发光二极管显示电路的转动状况，红灯指示正传，黄灯指示反转，绿灯指示不转。采用Proteus软件进行仿真。在SWeil uVsuon3编程环境下编程和编译生成HEX文件，导入到80C51单片机，实现对各个模块的控制，实现我们所需要的功能。本次设计的方案电路结构比较简单，设计思路很清晰清晰，用 Proteus软件进行联调仿真，结果比较直观。在
5、这次课程设计学习中我学到了很多知识，知道了四相步进电机控制系统的组成以及怎样用80C51单片机去控制它，四相步进电机的工作方式压，这对我在课堂所学的计算机控制技术知识是个巩固和加强，让我把课堂所学的理论知识真实的用到实践中，亲自动手，增强了我的动手设计能力，对自己将来的学习和工作发展起到了很好的作用。 关键字： 四相步进电机 单片机 ProteusAbstractThecomputer control technologycurriculum design topicis: the designof three-phase stepper motorcontrol system.The cur
6、riculum designusing 80C51microcontroller as the main control chip,drive circuitbased on ULN2003A integratedcircuit as thethree-phase stepper motor,using unipolardrive mode,thethree-phase stepper motorinthree-phase three steps(1),(2)three phase doubleshot three,(3)normalthree-phase six beatthreeunder
7、 the working mode;can realizethe function:start / stopcontrol,direction control;speed control(speed two grades);with4 LED digital tube displayworksteps.With 3 light emitting diode display status:forward when the red light,a reversal of the yellow light,green lightis not rotated.The curriculum design
8、using 80C51 microcontroller as the main controlchip,the programis written by C,the drive circuit adopts a ULN2003A integrated circuit,display using7SEG-MPX4-CC,which isthe four common cathodeLED display,P0code,andusing 81SW ohmpull-upresistor.4IOP2port is connected with theselected code.With three l
9、ight emitting diode displayrotational statuscircuit,a red light indicatingthe story,the yellow lightindicating reversal,lightsdo not turn.Using Proteus simulationsoftware.Programming in keiluVsuon3 programming environmentandcompiler generated HEX file,into the 80C51microcontroller ,realize the contr
10、olof each module,to achievethe functions we need.The designscheme ofcircuit structureis relatively simple,very clear design ideasclearly ,using Proteus softwaredebuggingsimulationresults,more intuitive.Inthe curriculum design learning Ilearned a lot of knowledge,know thecomposition of thethree-phase
11、 steppermotor control system andhow to use the 80C51microcontrollerto control it,three-phase stepper motorworkingpressure,whichI learned inthe classroomcomputer control technologyisto consolidate and strengthen theknowledge,let me put thetheory of knowledge in classroom therealpractical use,hands-on
12、,enhancemyability to do design,a good effect ontheir future learningand workdevelopment.Keywords:three-phase stepper motormicrocontroller Proteus四相步进电机控制系统的设计1 课程设计任务和要求1.1课程设计任务 设计一个四相步进电机控制系统，要求系统具有如下功能：用SW0-SW2做为通电方式选择键，SW0为四相单四拍，SW1为四相双四拍，SW2为四相八拍；SW3为启动/停止控制、SW4方向控制；SW5速度控制（快慢两档）；用4位LED数码管显示工作步
13、数。用3个发光二极管显示状态：正转时红灯亮，反转时黄灯亮，不转时绿灯亮。要求完成的主要任务: 1硬件设计：系统总原理图及各部分详细原理图2软件设计：系统总体流程图、步进电机单四拍，双四拍，四相八拍各模块流程图、显示模块流程图等3编写程序：能够完成上述任务4完成符合要求的设计说明书。1.2课程任务要求 题目要求设计一个四相步进电机控制系统，它需要具有以下几个基本功能：1.四相步进电机控制系统能实现四种运行方式,能够以四相单四拍工作方式运行，通电顺序为：A-B-C-D-A;四相双四拍工作方式运行，通电顺序为：AB-BC-CD-DA-AB;四相八拍工作方式运行，通电顺序为：A-AB-B-BC-C-C
14、D-D-DA-A,因此要输出相应的控制字进行控制。2.四相步进电机控制系统能实现正转和反转和调速（快和慢）控制，能够改变电机运行的方向和速率.3.四相步进电机控制系统有显示功能，可以采用共阴极的LED数码管对步数进行显示。4.四相步进电机的工作性能可靠，电路设计简单.2 课程设计的方案比较及选择2.1 步进电机驱动方案选择方案1：使用功率四极管等电子器件搭建成功率驱动电路来驱动电机的运行。这种方案的驱动电路的优点是使用电子器件联接，电路比较简单，但容易受干扰，信号不够稳定，缺点是器件较大而不便电路的集成，使用时很不方便，联接时容易出错误。方案2：使用专门的电机驱动芯片ULN2003A来驱动电机
15、运行。驱动芯片的优点是便于电路的集成，且驱动电路简单，驱动信号很稳定，不易受外界环境的干扰，因而设计的四相步进电机控制系统性能更好。通过对两种方案的比较，我选择方案2使用ULN2003A电机驱动芯片来作为驱动。2.2 LED显示方案选择方案1：把所需要显示的数据通过专用的七段显示译码器（例如7448）的转换输出给LED显示屏。优点是输出比较简单，可以简化程序，但增加了芯片的费用，电路也比较复杂。方案2：通过程序把所要的数据转化为七段显示的数据，直接通过单片机接口来显示，其优点是简化了电路，但增加了软件编写的负担。通过对两种方案进行比较，我选择通过软件编写来输出显示信号，即单片机直接和显示器相连。2.3 控制状态的读取
