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[attach]291637[/attach]本設(shè)計(jì)介紹了一種基于51單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)采用STC89C51單片機(jī)為主控芯片，步進(jìn)電機(jī)由ULN2003A驅(qū)動(dòng)跟單片機(jī)相連接，LCD顯示屏實(shí)時(shí)顯示步進(jìn)電機(jī)信息。步進(jìn)電機(jī)采用八拍運(yùn)行方式，由單片機(jī)發(fā)出脈沖信號(hào)控制步進(jìn)電機(jī)的通電順序，從而達(dá)到控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的目的。開(kāi)啟后，通過(guò)矩陣鍵盤向單片機(jī)輸入脈沖控制信號(hào)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、加減速、角度設(shè)置，最終基本達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

利用單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)用鍵盤控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，包括設(shè)定步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的角度，方向及速度，并顯示其信息。

主控模塊使用STC89C51單片機(jī)來(lái)作為控制芯片。

輸入模塊的選擇中，考慮到需要設(shè)置步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)角度和其他的功能以及單片機(jī)接口的限制，獨(dú)立鍵盤的按鍵數(shù)量不能滿足要求，所以本設(shè)計(jì)中采用4×4矩陣鍵盤；只需占用一個(gè)I/O口，就可以提供16個(gè)按鍵。

顯示模塊的選擇，有LED和LCD兩種顯示方式可供選擇，但考慮到需要顯示的內(nèi)容較多，LED顯示需要許多的LED數(shù)碼管；這樣會(huì)占用大量的控制芯片的資源使得顯示模塊的實(shí)現(xiàn)極為復(fù)雜。考慮到這些因素，本次設(shè)計(jì)中采用LCD的顯示方式，對(duì)比了幾款LCD顯示屏，最終選擇了LCD1602作為顯示模塊。LCD1602可以顯示16×2個(gè)字符，可以滿足設(shè)計(jì)需求。

驅(qū)動(dòng)模塊的選擇，因控制芯片發(fā)出的控制信號(hào)過(guò)于微弱，無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)被控單元；所以必須在控制芯片與被控單元之間加入一個(gè)信號(hào)放大模塊，經(jīng)過(guò)幾種信號(hào)放大方式的對(duì)比，最終決定采用最為可靠的ULN2003A作為驅(qū)動(dòng)模塊。ULN2003A具有很高的直流電流增益，可以很好的驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。

被控單元的選擇，本設(shè)計(jì)采用了常見(jiàn)的28-BYJ-48步進(jìn)電機(jī)。它是一款永磁式、減速型，四相八拍步進(jìn)電機(jī)，有三種工作模式可供選擇。

經(jīng)過(guò)不斷的對(duì)比選擇，最終采用了以下方案完成設(shè)計(jì)；STC89C51單片機(jī)作為主控芯片，4×4矩陣鍵盤輸入步進(jìn)電機(jī)控制信息，步進(jìn)電機(jī)采用28-BYJ-48步進(jìn)電機(jī)。因單片機(jī)無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)起電機(jī)，所以我們采用ULN2003A驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行信息由最后由LCD1602液晶顯示屏顯示。

單片機(jī)最小系統(tǒng)，也叫做單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的原件組成單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。單片機(jī)最小系統(tǒng)的三要素就是電源、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路，電源可使用外部穩(wěn)定的5V電源供電模塊供給。

復(fù)位電路分為按鍵復(fù)位和上電復(fù)位。上電復(fù)位通常在復(fù)位引腳RST上連接一個(gè)電容到VCC，再連接一個(gè)電阻到GND，由此形成一個(gè)RC充放電回路保證單片機(jī)在上電時(shí)RST腳上有足夠時(shí)間的高電平進(jìn)行復(fù)位，在RST引腳上加兩個(gè)周期的高電平即可使單片機(jī)復(fù)位，隨后回歸到低電平進(jìn)入正常工作狀態(tài)，這個(gè)電阻和電容的典型值為10K和10uF。按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個(gè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)按下時(shí)電容被放電、RST也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會(huì)保持一段時(shí)間的高電平來(lái)使單片機(jī)復(fù)位。

因單片機(jī)內(nèi)部帶有振蕩電路，所以外部只要連接一個(gè)晶振和兩個(gè)電容即可，電容容量一般在15pF至30pF之間。電容的作用是幫助晶振起振，并維持振蕩信號(hào)的穩(wěn)定。

圖3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖

#include<stdio.h>
#include<reg51.h>
#include<lcd1602.h>
#define Motor P3
void SetAngle(uint angle);
uchar keyscan();
uchar code Motortab[]={0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x09,0x01};
uchar flag=2;
uint T=5;
void main()
{
static int keyvalue=0;
static int num=0;
Init();
printf("Angle=%5d",0);
while(1)
{
keyvalue=keyscan();
if(keyvalue)
{
if(keyvalue>=0&&keyvalue<=10)
{
if(keyvalue==10)
keyvalue=0;
num=num*10+keyvalue;
SetRowCol(0,0);
printf("Angle=%5d%s",num," ");//角度輸入
}
else if(keyvalue==15)
{
T--;
if(T<1)
T=10;
SetRowCol(1,6);
printf("speed=%2d%s",T," ");
}
else if(keyvalue==16)
{
T++;
if(T>10)
T=0;
SetRowCol(1,6);
printf("speed=%2d%s",T," ");
}
else if(keyvalue==11) //開(kāi)始
{
if(flag==0)
{
SetRowCol(1,0);
printf("STRAT");
SetAngle(-(num)*11.5);
SetRowCol(1,0);
printf("END ");
SetRowCol(1,4);
printf("NAngle=%d%s",-num," ");
num=0;
SetRowCol(0,0);
printf("Angle=%5d%s",num," ");
flag=2;
}
else if(flag==1)
{
SetRowCol(1,0);
printf("STRAT");
SetAngle(num*11.5);
SetRowCol(1,0);
printf("END ");
SetRowCol(1,4);
printf("NAngle=%s%d%s"," ",num," ");
num=0;
SetRowCol(0,0);
printf("Angle=%5d%s",num," ");
flag=2;
}
else
{
SetRowCol(0,0);
printf("Angle=%5d%s",num," ");
flag=2;
}
}
else if(keyvalue==12) //輸入清零
{
num=0;
SetRowCol(0,0);
printf("Angle=%5d%s",num," ");
SetRowCol(1,0);
printf(" ");
}
else if(keyvalue==13) //正反轉(zhuǎn)
{
flag=!flag;
if(flag==0)
{
SetRowCol(0,0);
printf("Angle=%5d%s",num," FZ");
}
else if(flag==1)
{
SetRowCol(0,0);
printf("Angle=%5d%s",num," ZZ");
}
}
else if(keyvalue==14)//點(diǎn)動(dòng)
{
if(flag==0)
{
num--;
SetRowCol(0,0);
printf("Angle=%5d%s",num," FZ");
SetAngle(num*11.5);
}
else if(flag==1)
{
num++;
SetRowCol(0,0);
printf("Angle=%5d%s",num," ZZ");
SetAngle(num*11.5);
}
}
}
}
}
void SetAngle(uint angle)
{
static uint FirAngle=0;
static uint i=0;
int d;
uint j;
d=angle-FirAngle;
if(d>0)
{
for(j=0;j<d;j++)
{
i++;
i=(i&0x0007);
Motor=Motortab[i];
delay(T);
}
FirAngle=angle;
}
else
{
for(j=0;j<-d;j++)
{
i--;
i=i&0x0007;
Motor=Motortab[i];
delay(T);
}
FirAngle=angle;
}
}

復(fù)制代碼

鍵號(hào)	功能
按鍵‘0-9’	對(duì)應(yīng)數(shù)字的輸入
按鍵‘開(kāi)始’	設(shè)置完成按下啟動(dòng)
按鍵‘清零’	輸錯(cuò)可以用來(lái)歸零
按鍵‘方向’	設(shè)置步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)
按鍵‘加速’	加速運(yùn)轉(zhuǎn)
按鍵‘減速’	減速運(yùn)轉(zhuǎn)

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