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1、目录摘要1一、 课程设计目的与要求11.课程设计目的22设计要求2二、 电路设计原理及原理图21.设计方案22.电路原理22.1开关控制电路22.2晶振电路32.3复位电路32.4电机驱动电路43.原理图44.流程图55.软件设计6三、 设计过程61.筹备过程62.制作过程73.调试过程74.元件清单7四、总结71.结论总结82.心得体会8五、 致谢8六、参考文献8附件8单片机步进电机控制器摘要本设计就是以单片机AT89C51为核心，附以外围电路，实现步进电机正反转及停止的系统；运用单片机的运算和处理能力和ULN2003A电机驱动芯片来实现电机的正转、反转、停止等功能，并运用软件Proteus
2、进行仿真来得到实验结果。一、 课程设计目的与要求1.课程设计目的设计一采用单片机实现控制小车的前进、后退、停止功能的控制器。并熟练对单片机编程及软件的实际应用。2设计要求（1）采用单片机控制（2）所控制小车由步进电机驱动（3）能实现小车的前进、后退、停止的功能二、 电路设计原理及原理图1.设计方案本设计通过AT89C51单片机的I/O口对ULN2003A电机驱动芯片赋值来控制电机，单片机的P1 口的低四位作为步进电机的控制输出, P0. 0, P0. 1连接两点动开关,作为电机运行模式的切换控制方式。图1. 系统框图图2. 系统功能图2.电路原理AT89C51是集成40个I/O口的单片机，拥有
3、12MHZ的晶振周期，电路拥有可控复位电路。ULN2003A电机驱动电路可以实现电机的速度调整。本电路实现电机调速主要利用了ULN2003A的引脚的电平控制，让其电平的高低变化可以跟据单片机程序来进行调节，本电路分别进行了设置，当正转开关闭合时，可以控制电机正转，当反转开关闭合时，可以控制电机反转。 2.1开关控制电路当正转开关闭合时，电机正转；当反转开关闭合时，电机反转；当两开关都断开时，电机停止转动。图3. 开关控制电路2.2晶振电路为AT89C51提供晶振。图4. 晶振电路2.3复位电路给单片机提供复位功能。图5. 复位电路2.4电机驱动电路图6. 电机驱动电路3.原理图首先在PROTE
4、US文件下创建步进电机电路原理图。根据设计需求打开器件模型库,在MCU库查找AT89C51 模型,在电机类库中查找步进电机模型,在模拟IC库查找电机驱动器ULN2003A模型,依次在相应器件模型子库中查找单片机的外围复位电路、晶振电路等的常用器件模型;然后将软件左侧的器件拾取框将相应器件拖入原理图工作区,基于单片机控制的电机原理图如图7所示。图7. 单片机步进电机控制原理图4.流程图图8. 单片机直流调速系统流程图5.软件设计步进电机的驱动编写是通过时下最流行的KEIL UV ISION3一体化集成编程软件完成，在KE IL环境下编写程序并生成二进制文件。软件流程图如图2所示。主要是设置两个按
5、键对电机进行正反转控制,在驱动程序中设定每次按键的步进值。在软件设计部分,首先要进行数据初始化,然后进行首要操作判决,执行如下语句即可实现对按键的扫描,其中第一句为步进电机的初始角度定义,一般定义起始角度为0。POS为正转控制子程序,NEG为反转控制子程序。WA IT:MOVP1, R0MOVP0, #0FFHJNBP0. 0, POSJNBP0. 1,NEGSJMPWA IT在按键判断完成后,进行数据处理,如下为正转子程序,在执行以下语句后还要判断按键是否持续,若持续按键,则步进值递增,对步进电机进行连续驱动,否则当按键松开时按键步进电机停止转动。POS:MOVA, R4MOVCA, A +
6、DPTRMOVP1,AACALLDELAYINCR4当为反转控制时,控制方式同正转相同。下面为反转处理子程序。在此次设计中将步进制设为9度。NEG:MOVR4, #6MOVA, R4MOVCA, A +DPTRMOVP1,A在初始化中必须包含步进数据模型TAB1,在数据处理过程中进行不断查表输出控制量,从而实现电机的正反转控制。在数据处理完成后送出P1口低四位,经电机驱动器驱动电机运转。TAB1:DB02H, 06H, 04H, 0CHDB08H, 09H, 01H, 03H三、 设计过程1.筹备过程上网及到图书馆查找关于步进电机控制的资料，查找控制方案，确定方案。再查找关于AT89C51的相
7、关书籍及其控制电机调速系统的方案，查找电机驱动ULN2003A的相关资料，同时学习软件Proteus仿真的使用教程及编程语言编程技巧。2.制作过程安装完Proteus仿真软件后，根据设计原理图从库文件Library中调用相应的器件，在新建的制作图纸上设计电路、连接电路、标注器件，检查完毕后导入写好的程序文件，然后进行调试，在出现错误提示后进行修改电路完善电路并同时进行相应程序的修改直至完成准确无误的设计电路。在完成设计电路后进行设计报告内容的填写及修改。3.调试过程本设计在调试过程中主要控制电机驱动ULN2003A的端口的电平高低，通过调整正反转开关的闭合与断开来实现对电机正反转的控制。4.元
8、件清单表1. 元件清单器件名称规格数量 单片机AT89C511电机驱动ULN2003A1 步进电机 MOTOR-STEPRER1开关按式2电解电容20pF2 电阻R1 47K2导线 若干四、总结1.结论总结由于设计中使用的是单片机作为核心的控制元件，附以外围电路使本本设计具有功能强、性能可靠、电路简单、成本低的特点，加上经过优化的程序，使其有很高的智能化水平。在我们设计和调试的过程中，已经能实现对电机正反转及停止控制的仿真。2.心得体会通过本次单片机课程设计，我提高了利用单片机原理、汇编语言及电工电子技术等课程知识进行单片机应用系统设计的能力，了解了单片机应用系统的整个设计过程，培养了设计单片
9、机应用系统的初步能力。五、 致谢 本课题在选题及进行过程中得到陈志刚老师的悉心指导。调试过程中，陈老师多次帮助我分析思路。在此，谨向陈老师致以诚挚的谢意。六、参考文献1.电子技术基础(模拟部分) 高等教育出版社 康华光著2.C程序设计题解与上机指导 清华大学出版社 谭浩强著3.单片机应用的C语言应用程序设计 北京航空航天大学出版社 周航慈著4.8051单片机彻底研究基础篇 人民邮电出版社 林伸茂著5.单片机原理及应用 高等教育出版社 张毅刚著6.C程序设计 清华大学出版社 谭浩强著附件程序：ORG 00HSTART: MOV DPTR,#TAB1 MOV RO,#03 MOV R4,#0 MO
10、V P1,#3WAIT: MOV P1,RO ;初始角度,0度 MOV P0,#OFFH JNB P0.0,POS ;判断键盘状态 JNB P0.1,NEG SJMP WAITJUST: JB P0.1,NEG ;首次按键处理POS: MOV A,R4 ;正转9度 MOVC A,A+DPER MOV P1,A ACALL DELAY INC R4 AJMP KEYNEG: MOV R4,#6 ;反转9度 MOV A,R4 MOVC A,A+DPTR MOV P1,A ACALL DELAY AJMP KEYKEY: MOV P0,#03H ;读键盘情况 MOV A,P1 JB P0.0,FZ1
11、 CJME R4,#8,LOOPZ ;是结束标志 MOV R4,#0LOOPZ: MOV A,R4 MOVC A,A+DPTR MOV P1,A ;输出控制脉冲 ACALL DELAY ;程序延时 INC R4 ;地址加1 AJMP KEYFZ1: JB P0.1,KEY CJNE R4,#255,LOOPF ;是结束标志 MOV R4,#7LOOPF: DEC R4 MOV A,R4 MOVC A,A+DPER MOV P1,A ;输出控制脉冲 ACALL DELAY ;程序延时 AJMP KEYDELAY: MOV R6,#5DD1: MOV R5,#080HDD2: MOV R7,#0DD3: DJNZ R7,DD3 DJNZ R5,DD2 DJNZ R6,DD1 RETTAB1: DB 02H,06H,04H,0CH DB 08H,09H,01H,03H :正转模型 END 12互联网络