步进电机的驱动与测速课程设计说明书.docx
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步进电机的驱动与测速课程设计说明书
单片机应用系统课程设计
说明书
专业年级:
:
指导老师:
一、步进电机
1、步进电机介绍
2、步进电机分类
3、技术指标
4、步进电机工作原理
(1)工作原理
(2)驱动方式
电机驱动方式可以采用双四拍(AB→BC→CD→DA→AB)方式,也可以采用单四拍(A→B→C→D→A)方式,或单、双八拍(A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A)方式。
各种工作方式的时序图如下:
(高电平有效)
二、单片机最小系统及电源电路
1、最小系统
单片机的最小化系统是指单片机能正常工作所必须的外围元件,主要可以分成时钟电路和复位电路。
(1)时钟电路
(2)复位电路
2、电源电路
用固定式三端集成稳压电路7805设计制作连续可调直流稳压的实际电路如图所示,图中R1取220Ω,R2取680Ω主要用来调整输出电压。
输出电压Uo≈Uxx(1+R2/R1),该电路可在5~12V稳压围实现输出电压连续可调。
其中1接整流器输出电压,2为公共地,3为5V输出电压
三、步进电机驱动电路
1、驱动电路
步进电机的驱动可以选用专用的电机驱动模块,在本实验中采用达林顿驱动器ULN2803,该芯片单片最多可一次驱动八线步进电机。
达林顿管
步进电机与单片机的连接
2、单电压型驱动电源
输入脉冲为0时,VT截止;输入脉冲为1是,VT导通,在接通瞬间,电容C短接电阻R,电流由ELCVT,电阻在电流达到恒定后起限流作用,此时电流由ELRVT。
输入脉冲消失后,VT截止,L两端将产生一感应电压,增加二极管D续流,续流电流:
LRDL。
电路图如下:
3、对驱动电源的要求
理想驱动电源使电机绕组电流应尽量接近矩形波,实际上,步进电机是感性负载,绕组中电流不能突变,而是按指数规律上升或下降,从而使整个通电周期,绕组电流平均值下降,电机输出转矩下降。
而当电机运行频率很高时,电流峰值显著小于额定励磁电流,从而导致电机转矩进一步下降,严重时不能启动。
为了提高步进电机动态特性,必须改善电流波形,使前后沿陡度增大,方法有电阻法和电压法,本次课程设计采用单电压型驱动电源。
四、显示电路
在本实验中,采用总线方式驱动八段显示管时,故将八段的驱动方式选择开关拨到“驱”位置。
实验仪提供了6位8段码LED显示电路,采用动态方式显示。
8位段码、6位位码是由两片74LS374输出,将KEY/LEDCS接到CS0上,则段码地址为08004H,位码地址为08002H。
部分显示电路
五、程序设计
1、正反转程序
实验采用单四拍驱动方式,反转只需把START子程序中的#30H改为#34H即可,具体实现程序如下:
2、测速计算程序
实验以定时器T0作为计数器,定时器T1作为定时器每0.2ms中断一次,以方式2工作。
3、显示程序
由于使用实验箱的驱显示方式,将KEY/LEDCS接到CS0上,则段码地址为08004H,位码地址为08002H。
八拍
START:
MOVP1,#09H
ACALLDELAY
MOVP1,#01H
ACALLDELAY
MOVP1,#03H
ACALLDELAY
MOVP1,#02H
ACALLDELAY
MOVP1,#06H
ACALLDELAY
MOVP1,#04H
ACALLDELAY
MOVP1,#0CH
ACALLDELAY
MOVP1,#08H
ACALLDELAY
LJMPSTART
DELAY:
MOVR0,#100
LOOP:
MOVR1,#200
DJNZR1,$
DJNZR0,LOOP
RET
END
4、双四拍及八拍驱动程序
双四拍
START:
MOVP1,#09H
ACALLDELAY
MOVP1,#03H
ACALLDELAY
MOVP1,#06H
ACALLDELAY
MOVP1,#0CH
ACALLDELAY
LJMPSTART
DELAY:
MOVR0,#100
LOOP:
MOVR1,#200
DJNZR1,$
DJNZR0,LOOP
RET
END
六、程序流程图
程序由初始化程序、中断初始程序、步进电机正反转驱动程序、转速计算程序、显示程序等组成,总体流程图如下:
七、调试结果及分析
程序清单:
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG001BH;定时器1中断入口
LJMPT_1
ORG002FH
MAIN:
MOVSP,#6FH;给堆栈赋地址
;MOVSCON,#0C0H
MOVTMOD,#2EH;定时器T0作为计数器,定时器T1作为定时器每0.2ms中断一次,工作方式为方式2
MOVTL1,#37H;0.2ms
MOVTH1,#37H
MOVTL0,#00H;计数器低8位清零
MOVTH0,#00H;计数器高8位清零
SETBEA;允许中断
;SETBET1;允许定时器/计数器1中断
SETBTR1;启动定时器1
SETBTR0;启动计数器0
MOVP1,#00H
MOVR4,#200
MOVR5,#50
MOV30H,#01H;正转
MOV31H,#02H
MOV32H,#04H
MOV33H,#08H
MOV34H,#08H;反转
MOV35H,#04H
MOV36H,#02H
MOV37H,#01H
START:
MOVR0,#30H;#34H反转
MOVR3,#4
LOOP:
MOVA,R0
MOVP1,A
LCALLDELAY
INCR0
DJNZR3,LOOP
SJMPSTART
DELAY:
MOVR7,#25
DL1:
MOVR6,#100;25*100*2=5ms
DL2:
DJNZR6,DL2
DJNZR7,DL1
RET
SHUZI:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H;共阳极
;DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,07FH,6FH;共阴极顺
T_1:
DJNZR4,LOOP2
DJNZR5,LOOP1
MOVA,TL0;
LCALLLED
MOVTL0,#00H
MOVR4,#200
MOVR5,#50
LOOP2:
RETI
LOOP1:
MOVR4,#200
RETI
LED:
MOVB,#10;每2s读一次数,则转速n=m*60/2*3,即
n=10m
MULAB;脉冲数乘10得转速,存于A中
MOVB,#100
DIVAB
PUSHACC
MOVA,B
MOVDPTR,#SHUZI
MOVCA,A+DPTR
MOVDPTR,#8004H
MOVXDPTR,A
MOVDPTR,#8002H
MOVA,#01H
MOVXDPTR,A
LCALLDELAY1
POPACC
MOVB,#10
DIVAB
PUSHACC
MOVA,B
MOVCA,A+DPTR
MOVDPTR,#8004H
MOVXDPTR,A
MOVDPTR,#8002H
MOVA,#02H
MOVXDPTR,A
LCALLDELAY1
POPACC
JZOUT
MOVCA,A+DPTR
MOVDPTR,#8004H
MOVXDPTR,A
MOVDPTR,#8002H
MOVA,#04H
MOVXDPTR,A
LCALLDELAY1
OUT:
RET
DELAY1:
MOVR4,#40
LOOP3:
MOVR5,#25
DJNZR5,$
DJNZR4,LOOP3
RET
END
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