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[attach]291637[/attach]本設(shè)計介紹了一種基于51單片機的步進電機控制系統(tǒng)，該設(shè)計采用STC89C51單片機為主控芯片，步進電機由ULN2003A驅(qū)動跟單片機相連接，LCD顯示屏實時顯示步進電機信息。步進電機采用八拍運行方式，由單片機發(fā)出脈沖信號控制步進電機的通電順序，從而達到控制步進電機運轉(zhuǎn)的目的。開啟后，通過矩陣鍵盤向單片機輸入脈沖控制信號，以此來實現(xiàn)步進電機的正反轉(zhuǎn)、加減速、角度設(shè)置，最終基本達到了預(yù)期目標。

利用單片機，實現(xiàn)用鍵盤控制步進電機的運轉(zhuǎn)，包括設(shè)定步進電機運轉(zhuǎn)的角度，方向及速度，并顯示其信息。

主控模塊使用STC89C51單片機來作為控制芯片。

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

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；這樣會占用大量的控制芯片的資源使得顯示模塊的實現(xiàn)極為復(fù)雜。考慮到這些因素，本次設(shè)計中采用LCD的顯示方式，對比了幾款LCD顯示屏，最終選擇了LCD1602作為顯示模塊。LCD1602可以顯示16×2個字符，可以滿足設(shè)計需求。

驅(qū)動模塊的選擇，因控制芯片發(fā)出的控制信號過于微弱，無法直接驅(qū)動被控單元；所以必須在控制芯片與被控單元之間加入一個信號放大模塊，經(jīng)過幾種信號放大方式的對比，最終決定采用最為可靠的ULN2003A作為驅(qū)動模塊。ULN2003A具有很高的直流電流增益，可以很好的驅(qū)動步進電機。

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

經(jīng)過不斷的對比選擇，最終采用了以下方案完成設(shè)計；STC89C51單片機作為主控芯片，4×4矩陣鍵盤輸入步進電機控制信息，步進電機采用28-BYJ-48步進電機。因單片機無法直接驅(qū)動起電機，所以我們采用ULN2003A驅(qū)動芯片來驅(qū)動電機，步進電機的運行信息由最后由LCD1602液晶顯示屏顯示。

單片機最小系統(tǒng)，也叫做單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的原件組成單片機可以工作的系統(tǒng)。單片機最小系統(tǒng)的三要素就是電源、時鐘電路、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上連接一個電容到VCC，再連接一個電阻到GND，由此形成一個RC充放電回路保證單片機在上電時RST腳上有足夠時間的高電平進行復(fù)位，在RST引腳上加兩個周期的高電平即可使單片機復(fù)位，隨后回歸到低電平進入正常工作狀態(tài)，這個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)一個開關(guān)，當開關(guān)按下時電容被放電、RST也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會保持一段時間的高電平來使單片機復(fù)位。

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

圖3.1 單片機最小系統(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)//點動
{
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	功能
按鍵‘0-9’	對應(yīng)數(shù)字的輸入
按鍵‘開始’	設(shè)置完成按下啟動
按鍵‘清零’	輸錯可以用來歸零
按鍵‘方向’	設(shè)置步進電機的正反轉(zhuǎn)
按鍵‘加速’	加速運轉(zhuǎn)
按鍵‘減速’	減速運轉(zhuǎn)

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