课程设计报告步进电机控制

学院:电气学院

班级:电气 0904

姓名:王浩

学号:3090501097

单片机

一．设计任务

了解步进电机的原理，设计一套以 51 单片机为核心的步进

电机控制器，步进电机采用四相四拍或四相八拍工作方式，键 盘和显示器采用实验室试验箱。了解十六只键组成的键盘（用 于输入）及六只 LED 构成的显示器（用于显示）的原理，分 别设计他们的程序，在电脑上进行仿真。

具体要求

1、

从键盘上输入正、反转命令，转速参数（16 级）和转动 步数显示在 LED 显示器上。

2、

显示器上显示：第一位为 0 表示正转，为 1 表示反转；

第二位 0~F 为转速等级，第三到第六位设定步数。

3、 单片机依显示器上显示的正、反转命令，转速级数和转

动步数进行相应动作，转动步数减为零时停止转动。

二．工作原理

1、步进电机基本原理

如图,当有一相绕组被通电激励时，磁通从正相齿，经过软铁芯的转子，并

以最短路径流向负相齿，为使磁通路径最短，在磁场力的作用下，转子被迫 移动，使最近的一对齿与被激励的一相对准。

那么,通过对它每相线圈中电流的顺序切换可使电机作步进式旋转。 相数：产生不同对极 N、S 磁场的激磁线圈对数。

拍数：指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运 行方式即 AB-BC-CD-DA-AB 或 A-B-C-D-A,四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC- C-CD-D-DA-A.

步距角 步距角:对应一个脉冲信号电机转子转过的角位移.

=360/(转子齿数*拍数)

2、LED 显示器原理

LED 显示器由七条发光二极管组成显示字段，有的还带有一个小数点。 将七段发光二极管阴极连在一起，称为共阴极接法，当某个字段的阳极为高电 平时，对应的字段就点亮。共阳极接法是将 LED 的所有阳极并联后接到+5v 上，当某一字段的阴极为 0 时，对应的字段就点亮。

3、键盘接口原理

键盘实际上是又排列成矩阵形式的一系列按键开关组成，用户通过 键盘可以向 CPU 输入数据、地址和命令。本设计采用 8155 接口芯片构 成的 4*8 键盘的接口电路，其中 A 口为输出，作为列线；C 口为输入， 作为行线。当所有的键没有被按下时，C 口输入均为高；若某列线为低， 恰好该列上有键被按下，则键所在的行线为低。

三．设计原理

系统中使用 20BY-0 型号步进电机，它使用+5V 直流电源，步距角为 18 度， 电机线圈由 A、B、C、D 四相组成。

步进电机驱动原理是通过对它每相线圈中的电流的顺序切换来使电机旋转， 驱动电路由脉冲信号来控制，所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的 转速。

BA、BB、BC、BD 即为脉冲信号输入插孔，驱动器输出 A、B、C、D 接步进电 机。

四．连线图

步进电机模块插头接实验系统 J3 插座，（顺接）

把 P1.0~P1.3 分别接到 BA~BD 插孔。

五．设计说明及流程

1.数码管显示字形

LED 显示器是由发光二极管构成的字段组成的显示器。

显示程序任务：

设置显示缓冲区(7EH－ 79 H) ，存放待显示数据和字符（位置码）。 显示译码：程序存储器中建立字形码常数表，查表得出对应数据和字符

的字形码。

输出显示：输出字形码到显示端口 2.字位口表（从高位起） 位置 数值 G5 20H G4 10H G3 08H G2 04H G1 02H G0 01H 3.键盘显示原理图