单片机原理与应用课程设计-步进电机控制系统设计.doc

湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称单片机原理与应用
课题步进电机控制系统设计
专业班级电气工程0991
学生姓名
学号
指导老师
审批
任务书下达日期 2011 年09 月 05 日
任务完成日期2011 年 09 月 16 日
设计内容与设计要求
设计内容:
以单片机为核心设计一个步进电机控制系统,要求能够通过键盘设置步进电机的转向和转速,并在4位LED显示器上显示步进电机转速或工作状态。
设计要求:
1)确定系统设计方案;
2)进行系统的硬件设计;
3)完成应用程序设计;
4)硬件电路及应用程序的调试。
主要设计条件
本课题以单片机为核心,设计并制作出步进电机控制系统,设计要求:
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. 步进电机可实现正、反转,加速、减速、停止等工作状态;
3. 通过LED数码管显示步进电机运行速度或工作状态;
说明书格式
课程设计任务书
目录
总体方案确定
各单元硬件电路设计说明及计算方法
软件设计与说明(包括流程图)
调试结果与必要的调试说明
使用说明
8、总结
9、参考文献
附录
附录A 系统原理图
附录B 程序清单
进度安排
设计时间为两周
第一周
星期一、上午:布置课题任务,讲课及课题介绍
下午:借阅有关资料,总体方案讨论
星期二、系统总体方案
星期四、设计及调试
星期五、设计及调试
第二周
星期一、设计及调试
星期二、设计及调试
星期三、设计及调试
星期四、写说明书
星期五、上午:写说明书,整理资料
下午:交设计资料,答辩
参考文献
[1]王迎旭.《单片机原理及及应用》.北京:机械工业出版社
[2]张迎新.《单片微型计算机原理、应用及接口技术》.北京:国防工业出版社
[3]郭天祥.《新概念51单片机C语言教程》.北京:电子工业出版社
[4]王晓明.《电动机的单片机控制》.北京航空航天大学出版社
[5]蔡明文冯先成编著.《单片机课程设计》.北京:华中科技大学出版社
目录
第1章目的与要求 6
第2章步进电机的原理介绍 7
步进电机的工作原理 7
步进电机24BYJ48的相关电气参数 8
步进电机的基本术语 9
相数 9
拍数 9
步距角 9
信号分配 9
第3章总体设计思路 10
方案与设计思路 10
总框图 11
第4章程序设计 11
主程序 11
LCD及档位显示程序 12
13
15
第5章硬件设计 16
硬件的设计与选取 16
步进电机的驱动 16
单片机的选取 18
液晶LCD1602显示模块 19
按键电路设计 19
时针产生电路 20
硬件的总体电路连接 21
第6章调试与故障分析 22
软件编写及调试 22
调试过程及相关显示结果 23
故障分析及解决方法 25
第7章心得体会 26
第8章参考文献 27
附件 28
系统原理图 28
开发板实物图: 29
元器件清单 29
源程序清单 30
第1章目的与要求
综合运用所学的《单片机原理与应用》理论知识,通过实践加强对所学知识的理解,具备设计单片机应用系统的能力,以单片机为核心设计一个步进电机控制系统,要求能够通过键盘设置步进电机的转向和转速,并在LED显示器或者液晶LCD1602上显示步进电机转速或工作状态。
本课题以单片机为核心,设计并制作出步进电机控制系统,设计要求:
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数码管或液晶1602显示电机运行状态。
第2章步进电机的原理介绍
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DC5V—DC12V。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