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1、目录摘要1一、课程设计目的与要求11.课程设计目的22．设计要求2二、电路设计原理及原理图21.设计方案22.电路原理22.1开关控制电路22.2晶振电路32.3复位电路32.4电机驱动电路43.原理图44.流程图55.软件设计6三、设计过程61.筹备过程62.制作过程73.调试过程74.元件清单7四、总结71.结论总结82.心得体会8五、致谢8六、参考文献8附件8单片机步进电机控制器摘要本设计就是以单片机AT89C51为核心，附以外围电路，实现步进电机正反转及停止的系统；运用单片机的运算和处理能力和ULN
2、2003A电机驱动芯片来实现电机的正转、反转、停止等功能，并运用软件Proteus进行仿真来得到实验结果。一、课程设计目的与要求1.课程设计目的设计一采用单片机实现控制小车的前进、后退、停止功能的控制器。并熟练对单片机编程及软件的实际应用。2．设计要求（1）采用单片机控制（2）所控制小车由步进电机驱动（3）能实现小车的前进、后退、停止的功能二、电路设计原理及原理图1.设计方案本设计通过AT89C51单片机的I/O口对ULN2003A电机驱动芯片赋值来控制电机，单片机的P1口的低四位作为步进电机的控制输出,P
3、0.0,P0.1连接两点动开关,作为电机运行模式的切换控制方式。图1.系统框图图2.系统功能图2.电路原理AT89C51是集成40个I/O口的单片机，拥有12MHZ的晶振周期，电路拥有可控复位电路。ULN2003A电机驱动电路可以实现电机的速度调整。本电路实现电机调速主要利用了ULN2003A的引脚的电平控制，让其电平的高低变化可以跟据单片机程序来进行调节，本电路分别进行了设置，当正转开关闭合时，可以控制电机正转，当反转开关闭合时，可以控制电机反转。2.1开关控制电路当正转开关闭合时，电机正转；当反转开关闭
4、合时，电机反转；当两开关都断开时，电机停止转动。图3.开关控制电路2.2晶振电路为AT89C51提供晶振。图4.晶振电路2.3复位电路给单片机提供复位功能。图5.复位电路2.4电机驱动电路图6.电机驱动电路3.原理图首先在PROTEUS文件下创建步进电机电路原理图。根据设计需求打开器件模型库,在MCU库查找AT89C51模型,在电机类库中查找步进电机模型,在模拟IC库查找电机驱动器ULN2003A模型,依次在相应器件模型子库中查找单片机的外围复位电路、晶振电路等的常用器件模型;然后将软件左侧的器件拾取框将相
5、应器件拖入原理图工作区,基于单片机控制的电机原理图如图7所示。图7.单片机步进电机控制原理图4.流程图图8.单片机直流调速系统流程图5.软件设计步进电机的驱动编写是通过时下最流行的KEILUVISION3一体化集成编程软件完成，在KEIL环境下编写程序并生成二进制文件。软件流程图如图2所示。主要是设置两个按键对电机进行正反转控制,在驱动程序中设定每次按键的步进值。在软件设计部分,首先要进行数据初始化,然后进行首要操作判决,执行如下语句即可实现对按键的扫描,其中第一句为步进电机的初始角度定义,一般定义起始角度
6、为0。POS为正转控制子程序,NEG为反转控制子程序。WAIT:MOV P1,R0MOV P0,#0FFHJNB P0.0,POSJNB P0.1,NEGSJMP WAIT在按键判断完成后,进行数据处理,如下为正转子程序,在执行以下语句后还要判断按键是否持续,若持续按键,则步进值递增,对步进电机进行连续驱动,否则当按键松开时按键步进电机停止转动。POS:MOV A,R4MOVC A,A+DPTRMOV P1,AACALL DELAYINC R4当为反转控制时,控制方式同正转相同。下面为反转处理子程序。在此次
7、设计中将步进制设为9度。NEG:MOV R4,#6MOV A,R4MOVC A,A+DPTRMOV P1,A在初始化中必须包含步进数据模型TAB1,在数据处理过程中进行不断查表输出控制量,从而实现电机的正反转控制。在数据处理完成后送出P1口低四位,经电机驱动器驱动电机运转。TAB1:DB 02H,06H,04H,0CHDB 08H,09H,01H,03H三、设计过程1.筹备过程上网及到图书馆查找关于步进电机控制的资料，查找控制方案，确定方案。再查找关于AT89C51的相关书籍及其控制电机调速系统的方案，查找
8、电机驱动ULN2003A的相关资料，同时学习软件Proteus仿真的使用教程及编程语言编程技巧。2.制作过程安装完Proteus仿真软件后，根据设计原理图从库文件Library中调用相应的器件，在新建的制作图纸上设计电路、连接电路、标注器件，检查完毕后导入写好的程序文件，然后进行调试，在出现错误提示后进行修改电路完善电路并同时进行相应程序的修改直至完成准确无误的设计电路。在完成设计电路后进行设计报告容的填写及修改
