步进电机控制管理论文范文

步进电机控制管理论文范文第1篇

关键词：电气控制高炉;助燃风机;电气控制

一、电气控制说明

电气控制指的是通过控制电气设备的电压、电流、频率、通断、连锁、速度等，完成工艺过程的动作要求。对于工艺过程程序及功能相对固定的机电设备，我們通常采用继电接触控制。

机电设备电气控制基本原理是，通过电器控制线路，即由各种有触电的接触器、继电器、按钮、行程开关等按不同连接方式组合而成的控制系统，实现对机电设备的启动、正反转、制动、调速和保护，满足生产工艺要求，实现生产过程自动化。常见的基本控制线路有：点动控制线路、正转控制线路、正反转控制线路、位置控制线路、顺序控制线路、多地控制线路、降压启动控制线路、调速控制线路、制动控制线路。

电气控制除了在满足生产工艺，控制电压的要求的同时，必须要考虑控到制电路工作的安全性、可靠性，便于操作、维修和电路简明等一系列的问题。

二、改造措施

1、变频器闭环控制改造

变频控制系统原设计仅有变频器电流内反馈闭环控制，电机抗扰稳速性能差，是减速机产生剧烈晃动的原因之一。国内同行如天铁集团采用的是带编码器速度反馈的速度闭环控制，其每台电机通过编码器将速度反馈给变频器，当负载变化影响电机转速时，变频器能够很好的调整输出，保持电机恒速，使电机具有良好的抗扰稳速性能。但目前的现状是，电机未设计编码器接手，安装编码器必须全部更换新电机，而且型钢炼钢厂建设时未严格按照变频器EMC导则进行设计施工，电机距变频器距离长，信号线、电机线混放且接地系统不完善，改造使用编码器速度反馈可能存在强烈的信号干扰，埋有更大的事故隐患，因此采用待编码器反馈的速度闭环控制不适合应用。经过反复研究变频器功能图，结合现场实测，在输出频率5Hz以上时变频器内部检测的速度反馈值与实际电机速度差别不大，完全可以用变频器自身检测的速度反馈代替编码器速度反馈，实现速度内反馈闭环控制。因现场基本用不到5Hz以下的运行频率，速度内反馈闭环控制完全可以代替速度外反馈闭环控制，且实际应用效果良好。

2、西门子矢量型变频器初始化参数优化

要消除高速制动，首先必须将保证电机速度减速至接近零速时控制抱闸抱死，同时还必须避免减速时间过长导致炉子停不住产生下滑现象。研究变频器矢量大全中关于减速功能方面的参数设置，P464减速时间的设置对减速快慢起决定性作用。但在实际调试过程中，无论如何修改减速时间的大小，实际减速时变频器并未按设定曲线减速，而像是自由停车，即系统不能实现设定的减速时间。经过系统排查分析，我们人为变频器本身不存在硬件问题，变频器减速时间不起作用的原因应该与变频器初始化参数设置不正确有关。因此将电机全部脱开，重新做电机自学习，对变频器初始化参数进行了重新优化。电机辨识及优化功能全部实现后，将电机连接上减速机，带负载进行调试。调试结果显示，变频器可以正常按设定减速曲线减速，功能良好。经过反复试验，将变频器P464减速时间设定为1.5S，实际动作时，电机从最高速开始停车，减速至接近零速的时间为1.5S以内，完全满足控制要求。

3、优化抱闸控制程序

重新设计PLC抱闸控制程序，要求抱闸得电条件为一主两从变频器抱闸打开信号输出;抱闸失电条件为一主两从变频器抱闸打开信号取消或有停止信号后PLC延时3S强制抱闸失电。程序修改后抱闸动作条件全部交给变频器分析判断，为提高系统可靠性，变频器控制抱闸信号未直接控制抱闸接触器动作，而是首先接入PLC，经过PLC分析必要条件满足后再输出控制抱闸接触器。PLC保留紧急情况下急停功能和变频器停止后延时3S强制抱闸失电功能，确保在异常情况下抱闸可靠抱死。设置合适的变频器抱闸控制参数，并调试满足设备平稳运行的要求，启动：阀值选择力矩参数，阀值力矩值必须设置准确，既要杜绝各个位置启动发生点头还要保证启动无冲击，经过反复调试选择力矩阀值为5%额定值，延时时间为0S;制动：阀值选择速度参数，理想状况下速度阀值为零速，但考虑抱闸制动过程有时间，速度降落时力矩要保持满力矩防止下滑，因此速度阀值的设定必须慎重，经过反复试验和分析历史曲线，选择速度阀值为7%额定值，可以保证制动轮停止的同时抱闸可靠抱死。

4、改变变频器主从控制方式解决电机速度不同步

改造后抱闸失电抱死时，变频器速度反馈值已降低至很小，现场观察基本接近零速，但存在的问题是制动时明显可以观察到有的电机对轮要反转一下，减速机仍然有较强烈震动，由改造前的纵向衰减震动变为了横向振动，对减速机冲击仍然十分大。经过分析，从曲线也可以看到，减速期间电机速度不同步，特别是有的电机速度还反向，这是造成电机反转、减速机横向振动的根本原因。

速度不同步的原因分析是由于变频器固定采用主从控制方式，主变频器为速度控制，从变频器跟随主变频器是力矩控制，即变频器力矩始终保持一致，而速度不受控。正常转动期间因电机相当于同轴连接，因此速度可以保持基本一致，但在制动减速期间，因载荷变化剧烈，电机减速特性不完全相同，因此若仍然采用力矩同步控制，必然导致速度不一致现象发生，在不同载荷的情况速度不一致的程度不尽相同，反映到负荷端，即发生上述异常现象。要消除此现象，只能从改变变频器主从控制方式入手，曾做试验取消变频器主从控制，电机全改为速度控制，电机力矩不受控产生的严重后果是电机不同步导致变频器频繁过流故障，无法正常使用。经过研究变频器矢量大全，制定了可靠的解决方案：取消各台变频器固定的主从参数设定，改为由PLC通讯控制字控制;编写PLC程序自动判断炉子进入减速制动状态，从变频器控制字相应位置0，变频器自动切换为速度控制;程序自动判断制动结束，将从变频器的控制字相应位置1，主变频器控制字状态保持不变，变频器自动切换回主从控制方式。按此方式改造，启动及运行期间主从控制方式保证电机力矩同步，减速期间速度控制方式保证电机速度保持一致，彻底解决了制动时电机速度不同步的现象，减速机停车制动变得十分平稳，高速停车时减速机也无振动现象发生。

结束语

机电一体化是现代工业发展的总趋势，目前国内的机电一体化工作已初具规模，但在很多方面还应加强重视和改进。高炉助燃风机电机电气控制对于设计出高效能、低造价的现代化设备，有效利用其特点和效能有重要意义。

参考文献：

[1]陈伯时.电力拖动与自动控制原理[M].机械工业出版社，2002.

[2]郭选明.试论电气控制设计中应注意的几个问题[J]煤炭技术，2012(10)

[5]包文礼，涂林鹏.两种典型的掘进机电控系统[J]科技资讯，2009，(22)

步进电机控制管理论文范文第2篇

“分空间”是指系统或产品的内部空间可被划分为不同的功能区，包括分隔、分格和分层等。例如可以把长方形的餐盘分隔成多格以分别放置菜、饭和汤，称为分格餐盘，常用于公共餐厅和自助餐厅中。类似的还有分格饭菜碗、分格保鲜盒、绘画用的分格调色盘、分格零件箱、多格层保健药箱和多格储物箱等等，存放和取用东西时都很方便。分层不仅指实体的分层，还可以是虚体分层，如企业管理中的分层负责和分层授权。商品市场中的消费人群是按收入分层的，商家必须面向不同层次的消费人群来定位，明确目标顾客群。分层教学就是教师根据学生现有的知识、能力水平和潜力倾向把学生科学地分成几组各自水平相近的群体并区别对待、分类指导，从好、中、差各类学生的实际出发，确定不同层次的目标，进行不同层次的教学和辅导，组织不同层次的检测，使各类学生都得到充分的发展和提高。

不同的存储介质各有特点，就有存取速度的不同层次和其相应的应用场合。磁带具有容量大、成本低、可靠性高的特点，但是存取速度慢，适合大规模数据后备：光盘则存取速度中等，成本适当，适合离线档案管理、数字图书馆等，可用于对在线存储的数据进行备份，以防范可能发生的数据灾难；而磁盘的存取速度快，成本也较高，适合在线高速数据存取，是高速的数据存储设备，可满足计算平台对数据访问的速度要求。可以根据需要将企业数据分类、分层，将不重要的或者不常用的甚至是时间比较久的数据储存在磁带介质上：将不重要但经常用的数据放到普通硬盘上，将非常重要的数据保存在配置了独立冗余磁盘阵列而不会轻易造成数据损坏的磁盘上。分层存储的核心就是对不同情况的数据采取不同的保存方式和介质来储存。数据的分层存储可以灵活处置，当信息处于最重要时期时，将它放在价格昂贵的快速存储设备上，等一段时间后信息变得不重要时，就将它放在价格低廉的存储设备上：而将最后需要归档的数据存放到光盘上；从而在保持或提高服务水平的同时降低了硬件成本和管理成本。

为了生活方便，居民住宅通常按功能分设客厅、卧室、卫生间、厨房、储物间和车库等，而且按面积、质量和装修也分不同档次。

产品的一个部件或者系统的一个子系统在空间中分开放置的称为“分体”。单元楼房和公寓楼的门禁对讲系统必须是分体的。楼房的单元门口或楼门口设备包括键盘和开锁用的读卡器等的对讲主机；而包括视频屏幕和话机等设在室内。门禁对讲系统既方便了客人的来访，同时又防止了非法人员的闯入，保护了住户的安全。分体式液压千斤顶的手动泵和千斤顶是分开的，使用前才接好，体积小，特别适用于在空间位置狭窄的地方使用。夏天酷暑时人们用的空调器是利用制冷剂的循环蒸发冷凝工作而制冷的。由于其压缩机噪音大和为了向外散热，一般把压缩机和冷凝器移到室外，并用风扇强力冷却并将制冷剂冷凝放出的热量散放到室外，因而称为室外机；从室外机循环回的制冷剂因蒸发吸热而制冷，并用风扇吹出冷风到室内房间内来降温，蒸发器等放在室内，称为室内机。分体式太阳能热水器集热器与水箱分离，接受太阳能的集热器必须置于室外的屋顶或挂于阳台外壁，而水箱安装在室内或阳台内，可避免风吹雨打来延长寿命，也减少了热损失。

按不同时间间歇地工作、做不同工作或为不同对象服务就是“分时”。由于地球有昼夜和季节之分，人分时地在白天生活工作、夜晚休息睡眠，并且有节假日。用电因而有峰谷期之分。为了节约电能就有了用电谷期价低的分时计价政策。蓄热式分时工作的节电家用电器如蓄热式电热水器、电冰箱、电暖器及蓄热式电锅炉等都是利用分时计电价而采用分时工作，用电峰期蓄热，谷期工作的办法来节省电费的。而分时蓄冷空调器则是利用低谷期电来制冰蓄冷，而在用电高峰期时以融冰供冷来满足空调负荷要求；时尚服装、旅游和民航等有淡旺季，也就有淡季打折的服装、旅游费和机票，也是分时计价；酒店业有淡旺季，淡季客房利用率低，就创造出分时度假(即分时休闲旅游)。游客可用锁定的价格，按每年若干天，共若干年的时间，一次性购买度假村公司的别墅或宾馆的一个房间的使用权，并享有转让、馈赠、继承等权益及对公共配套设施的优惠使用权。游客还可以将购买的分时度假村的使用权，去交换隶属于该公司全球服务网络的任何一家度假村或宾馆的一个房间的使用权，从而达到异地休闲旅游目的。高速公路、机场、地铁、车体和楼顶等户外广告过去有极度分散、发布期长的问题。户外大牌广告的传统发布周期一般为一年，但根据调研，其影响效果最佳时间为7周，这样就形成了广告资源的浪费。户外分时广告通过分时间、多点位、大范围、高频次、灵活性的投放模式，根据广告主的需求来进行户外广告的投放并利用电子商务平台，使分散的户外广告资源实现整合，实现户外广告的精准投放，也使分别以1个月、2个月和3个月为期的大面积覆盖的户外广告投放成为可能，从而降低了广告成本，为广告主创造最大的投放价值。在发光二极管显示屏中，通过分时轮流控制各个数字管的公共极端，就可使各个数字管轮流显示，每位数字管的点亮时间为1～2毫秒，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，因此只要扫描的速度足够快，就不会有闪烁感，能够节省大量的输入／输出端口，而且功耗更低。对锌电解过程进行最优调度的分时供电，不仅能够最大限度地减少用电费用，降低生产成本，还能为稳定电网负荷、确保发供电设备安全运行以及功率因素的提高作出贡献。电脑数值控制器能定量地定位和定速控制多台步进电机的多段分时运行，用于能精确加工出复杂零件的数控复合加工机床和雕刻机、切割机、焊接机及纸箱打样机等的自动控制中。

如果能够既分空间又分时，将会带来更多的益处。在北京奥运会期间，既在空间上划分出奥运专用车道，又在时间上进行分时分段地实施交通通行管理，如采用汽车按单双号分天限行等，在广大市民的支持下有效地保证了奥运会开闭幕式和比赛交通的畅通。计算机的多用户分时操作系统如Linux和Unix操作系统，是将系统处理机的时间与内存空间按一定的时间间隔，微观上轮流地切换给各终端用户的程序在不同时刻轮流使用中央处理器。由于时间间隔很短，使宏观上每个用户并不感到有别的用户存在，这样一台计算机主机就可以供许多个终端的用户使用，同时可有效增加计算机时间和空间资源的使用率。

巧分时空法是适用于各个领域的通用发明方法。空间和时间是系统或产品的宝贵资源，加以适当划分或分开使用，可以提高系统的空间和时间的利用率，并方便产品的使用或节能。

步进电机控制管理论文范文第3篇

2、关于异步电动机相关保护策略探究

3、高压电机的自动化控制技术及电气调试

4、风电电气自动化中的问题及优化措施研究

5、基于PLC的电气自动化综合实训装置开发与实践

6、“互联网+教育”背景下基于学习轨迹分析的多教师协作模块化教学模式探究

7、对煤矿供电设备的安全防护与电气保护技术研究

8、民办高职院校《电机与电气控制技术》课程探索

9、分析感应式电气变速器的电磁耦合与解耦控制技术

10、项目教学法在电机与电气控制课程中的应用

11、《电机与电气控制技术》课程教学改革与实践

12、电气工程概论综述与发展方向浅析

13、直流与交流运动控制系统对比研究

14、浅析电机拖动与控制技术课程改革

15、35KV10KV电气系统常见故障探析

16、关于对新能源汽车及电机驱动的控制技术的探析

17、高压电机及开关电气试验自动化测试系统研究

18、浅谈《电机与电气控制技术》一体化教学模式

19、高职《电机与电气控制技术》教学改革刍议

20、优化教学模式提高人才培养质量

21、综合工程实验教学示范中心的建设与思考

22、关于新能源汽车及电机驱动的研究

23、基于超星学习通的《电气控制与PLC》课程混合式教学探索与实践

24、浅谈电气工程自动化实验的操作

25、项目教学法在电机拖动与控制技术课程教学中的实践、反思与建议

26、变频调速技术在电气自动化控制中的运用

27、创新人才培养模式的探索

28、浅谈电机拖动与控制课程教学改革的实践

29、面向行业的地方高校自动化专业人才培养模式探讨

30、《电机与电气控制》课程改革

31、电机与电气控制课程考核方式改革研究

32、电气工程与智能控制专业课程体系建设探索与实践

33、电气自动化理论与实训课程改革研究

34、“电气控制与PLC”课程教学研究

35、简述电气自动化在机电工程中应用

36、浅谈《电机与电气控制技术》课程“师生互动”教学新模式

37、《电机控制设备的安装调试与维修技术》课程改革的探究

38、浅谈电气控制系统（ECS）的应用和发展

39、人工智能技术在电气自动化控制中的应用思路分析

40、新能源汽车电机驱动控制技术的研究

41、浅谈《电气运行与控制技术》课程的教学方法探究

42、基于工程教育认证的自动化类专业课程体系探究

43、机电设备电气安装调试运行中的常见质量故障及策略探析

44、《电机与电气控制技术》课程改革与研究之我见

45、高校建筑电气与智能化专业改革的实践探索

46、老课程走新路，三个转型提升“电机学”教学水平

47、基于“理工融合”理念的“电机学”课程教学的改革与实践

48、电气工程及其自动化专业应用型人才培养探索

49、浅谈《电机与电气控制技术》实验教学改革

步进电机控制管理论文范文第4篇

摘要：文章通过对折弯机双缸同步运行设计的改造，笔者认为除了要考虑到能实现其工况要求外，还要从其他各个方面进行综合研究。要在力求结构简单，操作方便，安装、维修保养容易、制作简单，外表美观的同时，还要考虑其能量利用率、生产成本和生产效率。

关键词：电动折弯机 数控系统 同步控制

折弯机分为手动折弯机，液压折弯机和数控折弯机。手动折弯机又分为机械手动折弯机和电动手动折弯机，液压折弯机按同步方式又可分为：扭轴同步、机液同步，和电液同步。液压折弯机按运动方式又可分为：上动式、下动式。折弯机包括支架、工作台和夹紧板，工作台置于支架上，工作台由底座和压板构成，底座通过皮带与夹紧板相连，底座由座壳、线圈和盖板组成，线圈置于座壳的凹陷内，凹陷顶部覆有盖板。使用时由导线对线圈通电，通电后对压板产生引力，从而实现对压板和底座之间薄板的夹持。由于采用了电磁力夹持，使得压板可以做成多种工件要求，而且可对有侧壁的工件进行加工，操作上也十分简便。

1 电动折弯机数控系统设计

本系统的硬件主要由PC机、运动控制接口板卡、伺服驱动装置、伺服电机和反馈装置五部分组成。PC机实现整个系统的管理功能，选用RTLinux作为系统软件操作平台，通过数控软件EMC2实现系统的人机操作界面和任务分配，实时显示各轴的位置数据和各种状态信息，并通过该界面向运动控制板卡发送控制指令，从而驱动伺服系统实现对板料的折弯控制。运动控制接口板卡的主控芯片采用FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)，板卡通过PCI总线与PC机进行相连，一方面接收PC机发下来的命令，另一方面实时反馈给PC机各轴的位置数据和系统状态信息。对光栅尺反馈回来的轴位置信息与给定位置信息进行比较，实现系统位置的闭环控制，进而通过伺服接口去不断调整各轴的位移，从而保证折弯控制精度的实现。伺服驱动装置和伺服电机实现对X轴后档料板、Y轴滑块的驱动，伺服电机自带编码器实现电机速度的闭环控制；光栅尺作为反馈装置，把y轴滑块的位置数据实时反馈同运动控制接口板卡进行处理，构成滑块位置系统的闭环控制。

2 折弯机工作原理简介

折弯机主要实现两个方向的自由运动，分别为后档料的水平运动(即本文中由伺服电机控制的X轴运动)和滑块垂直方向的运动(即本文中由伺服电机控制的Y轴运动)。其使用一定的通用模具，通过控制X轴和Y轴的位置，即可折成各种不同形状的零件。具体实现过程为：后挡料板首先移至一确定位置限制折弯工件的折弯边长和折弯位置，滑块根据所需折弯角度下降至下模内一定深度进行折弯，然后回程，重复以上过程直至折弯工件加工完毕。

数控折弯机的优势在很大程度上决定于它的控制精度，主要体现在滑块两端的同步性问题上。基于伺服电机直接驱动的电动折弯机滑块两端同步性控制上，一般采用主从结构和并行结构两种方式。由于并行结构方式不容易产生累积定位误差，也不易发生谐振现象，可使系统具有较强的抗干扰能力。由于本系统设计为大功率折弯系统，滑块梁较长，为了有效的防止滑块梁在向下折弯用力时发生弓形弯曲以及提高滑块的平行度，使得折弯控制精度更好，采用了3个支撑柱及3台伺服电机共同驱动滑块进行折弯，分别安置在滑块的左端(Y1轴)、中端(Y2轴)和右端(Y3轴)，其中，Y1和Y2轴互为主从、Y2和Y3轴也互为主从。三台伺服电机在同时获得相同的位置指令后相互协调同步运动，以免滑块倾斜造成折弯精度下降甚至机械损伤。这也是数控折弯机区别于一般数控机床的不同点和难点。为保证三轴在任何时刻位置误差都控制在规定的范围内，从而实现滑块的同步移动。

3 电动折弯机的作用分析

折彎机在钣金制造加工中起着十分重要的作用。折弯机是用于制造尺寸大、外形准确度要求较高，相对弯曲半径大的变曲率型材，已发展成为板料折弯成型行业的重要技术载体。因此，对折弯机控制系统的研究也在不断发展中。目前在国内液压型折弯机数控系统占据着绝对的优势，但其和所有的液压系统一样，具有易污染环境、液压缸响应慢、生产效率低、结构较为复杂、维修成本较高等缺点，且自上世纪八十年代以来再无重大技术改进。基于伺服电机直接驱动的折弯机数控技术则是一门新兴的技术。还有一种基于PC机的开放式折弯机数控系统，设计了基于CPLD的位置控制卡来实现数字-脉冲伺服接口和其他I／O接口功能，但对材料的折弯实现是由液压系统来完成。本文提出一种基于PC机的开放式电动折弯机数控系统，它采用伺服电机直接驱动滑块，在滑块两端的同步控制上采用并行结构方式，同时，它采用基于PC机、运动控制接口板卡、伺服系统的硬件结构和实时Linux操作系统、专业数控软件EMC2的软件结构。实验证明，该系统具有成本低、可靠性高等优点；在对材料的折弯上，X轴和Y轴的定位精度都能很好地满足工业实际要求。

4 结束语

电动折弯机是折弯机发展的趋势，而开放式数控系统是数控系统发展的主流方向，把二者结合起来，不仅可以克服传统液压折弯机的固有缺点，而且可以很好地降低系统成本，使系统具有较高的性价比。本文设计的开放式大功率电动折弯机数控系统，采用PC机、运动控制接口板卡和伺服系统的结构，在Y轴上采用并行结构的方式，利用==台伺服电机去共同驱动滑块的运动，使系统更平稳、控制精度更高，同时也具有开放性、软硬件丰富、可移植性好、人机交互方便等优点。实验验证，系统在X轴和Y轴上的定位精度达到都很好地满足了工业实际要求。另一方面，系统GUI有待进一步改善，使GUI更加简洁美观；采用性价比更高的设备、提高系统对反馈数据的运算处理能力，则能进一步降低系统成本和提高折弯控制精度，这有望在下一阶段的研究中实现。

参考文献

[1] 肖跃加，马黎，陈宝萍等.板料折弯机自动控制技术的发展及实现[J].锻压机械，2006(1)：14-15

[2] 王倩，张爱民，戚红利等.开放式折弯机数控系统设计[J].锻压技术，2007，32(4)：73-75

[3] 夏强志，陈柏金.电动折弯机控制系统关键技术研究[J].华中科技大学学报，2004，32(6)：63-65

步进电机控制管理论文范文第5篇

摘要：介绍了一款基于H8Sx／1544的总线式汽车组合仪表。该汽车仪表使用步进电机驱动指针，并带有LCD图形显示，可以通过CAN网络和LIN网络获取数据，功能强大，可扩展性强。

关键词：汽车仪表；H8Sx／1544；步进电机；CAN；LIN

引言

汽车仪表由各种仪表、指示器，特别是驾驶员用警示灯和警报器等组成，为驾驶员提供所需的汽车运行参数信息。按汽车仪表的工作原理不同，可大致分为三代。第一代汽车仪表是机械机心表；第二代汽车仪表称为电气式仪表：第三代为全数字汽车仪表，它是一种网络化、智能化的仪表，其功能更加强大，显示内容更加丰富，线束连接更加简单。

目前的汽车仪表多为第三代仪表，它可以利用A／D转换或是数字脉冲直接从传感器获得数据，也可以利用CAN总线通过汽车网络获得数据；它可以通过步进电机来驱动仪表指针，也可以利用LCD屏直接显示图形或文字信息。同时它还有智能处理单元、可以与汽车其他控制单元交互信息。

总体需求及设计

汽车仪表的功能就是获取需要的数据并采用合适的方式显示出来。以前的仪表一般限制在3～4个量的显示和4-6个警告功能，现在新式仪表则达到有约15个量的显示和约40个警告监测功能。导致仪表显示信息量快速增长的主要原因有以下几方面：

·汽车上的新功能部件不断增加，如ABS、安全气囊、倒车雷达等：

·对汽车行驶中的状态要求更加实时的了解，如胎压、水温、油耗等：

·对汽车各部件的工况要求更加细致的掌握，如灯光、车门、车锁、安全带等。

不同的信息有不同的获取方式和显示方式，目前新式仪表信息获取方式主要有三种：

·通过车身总线传输：

·通过A／D采样转化：

·通过10状态变化获取。

对于显示方式，主要有五种方式：通过驱动步进电机带动指针转动：通过点阵LCD屏显示图形或数字信息；通过段式LCD屏或数码管显示：通过LED灯的开关显示：通过蜂鸣器的不同鸣音指示当前状态。

根据以上要求，本文设计的汽车仪表盘节点由MCU系统、步进电机驱动、LED显示、LCD显示、报警功能、记忆功能、按键处理、LIN总线通信、高速CAN通信、低速容错CAN总线通信以及电源供给等几个方面构成(图2)。

硬件电路设计

HSSx／1544是一款完全符合第三代汽车仪表需要的芯片，它具有高速运算能力的32位MCU，带有两路CAN通道，能直接驱动步进电机和LCD模块，性能参数满足汽车工业级要求。外围模块包括步进电机控制PWM定时器，LCD

模块接口，16位定时器脉冲单元(TPU)，DMA控制器(DMAC)，CAN总线控制器、串行接口，A／D转换器，警示灯和报警器的输出，LED PWM调光等。这些模块可以满足车速、转速、油量、冷却水液位的信号采集和显示，可以很容易地实现外设元件很少的仪表板电路。基于H8Sx／1544的汽车仪表板框图如图3所示。

6组步进电机可直接通过H8sx／1544的PWM引脚驱动，分别用于指示汽车行驶的车速、发动机转速、冷却液温度、燃油箱的油量、机油压力和发电机电压。选用具有并行8080接口的点阵式液晶模块，可直接与MCU相连，用于显示图形和其他信息。高速CAN和低速CAN分别与汽车内的两个CAN网络相连，必要时可作为网关使用。汽车车速传感器和发动机转速传感器通常采用霍尔器件，为了改善波形，在输入捕获定时器管脚外使用了施密特电路进行整形。

软件设计

为了提高代码的可重用性、可读性以及可维护性，软件编写的基本思想是在满足系统功能的前提下，尽可能使应用软件标准化、模块化。每一个模块是一个具有独立功能的程序，可以单独设计、调试与管理。

软件模块主要有主程序模块、初始化模块、数据采集模块、步进电机驱动模块、CAN通讯模块、LIN通讯模块、SPI通讯模块、显示模块、存储记忆模块、报警模块、中断模块等。

报警模块实现异常情况下控制告警信号输出，如冷却液温度升高近沸点或燃油箱内的燃油量少于某一规定值时，音频告警会发出不同频率的告警信号，点亮指示灯。中断模块有四种中断源：按键信号、车轮转速信号、发动机转速信号及掉电保护信号，分别完成面板功能设置、测速和掉电时的数据保存。数据采集模块根据输入参数对相应的模拟信号进行采样、量化，并对采样信号进行抗干扰处理。显示模块完成LCD的初始化，并显示各种需要符号和数值。步进电机驱动模块采用微步方式驱动步进电机，有加速、匀速、减速三种模式，以克服电机在启动时滞后、停止时过冲的现象。

结语

本文通过对汽车仪表系统基本功能的分析，完成了一款高集成、嵌入式、总线化的汽车组合电子仪表。该仪表能实现步进电机带动表盘指针实时指示以及LCD的图形化显示，实现了功耗低、容错性强、模块化程度高的设计要求。该组合电子仪表精度高、线性度好、响应速度陕、适应性强、记录准确、性能稳定，各方面性能均达到了国内领先水平。

步进电机控制管理论文范文第6篇

目录

摘要................................................................................................................................ 1 1设计任务与要求......................................................................................................... 2 1.1设计目的 ............................................................................................................. 2 1.2设计要求和设计指标 ......................................................................................... 2 2方案分析..................................................................................................................... 3 3系统硬件部分............................................................................................................. 4 3.1主控模块 ............................................................................................................. 4 3.2键盘输入模块 ..................................................................................................... 7 3.3电机模块 ............................................................................................................. 8 3.4显示模块 ........................................................................................................... 11 4系统软件部分........................................................................................................... 13 4.1整体流程图及主程序 ....................................................................................... 13 4.2按键流程图及程序 ........................................................................................... 14 4.3显示模块程序 ................................................................................................... 19 4.4电动机模块流程图及程序 ............................................................................... 20 4.5中断程序 ........................................................................................................... 22 5仿真运行................................................................................................................... 24 6心得体会................................................................................................................... 25 参考文献...................................................................................................................... 26 附录一：Protues硬件仿真图................................................................................... 27 附录二：系统程序...................................................................................................... 28

Ⅰ

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

摘要

步进电机在控制系统中具有很广泛的应用。它可以把脉冲信号转换成角位移，并且可用作电磁制动轮、电磁差分器或角位移发生器等。

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

此次设计使用C语言作为编程语言。C语言是一种计算机程序设计语言，它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它的应用范围广泛，具备很强的数据处理能力，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到C语言，适于编写系统软件、三维、二维图形和动画，具体应用例如单片机以及嵌入式系统开发。

硬件部分使用89C51作为主控芯片，并使用ULN2003A将单片机的信号放大以控制步进电机，同时使用4位数码管显示转动角度及次数。

关键词：步进电机

C语言

AT89C51 ULN2003A 转动角度

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

1设计任务与要求

1.1设计目的

设计制作和调试一个由8086组成步进电机角度测控系统。通过这个过程学习熟悉键盘控制和七段数码管的使用，掌握步进电机的角度控制和角度显示方法。

1.2设计要求和设计指标

1.在显示器上显示任意四位十进制数

2.将8个键定义键值为0~7，按任意键在显示器上显示对应键值 3.实现：

(1)定义键盘按键：5个为数字键1～5;3个功能键：设置SET、清零 CLR、开始START;

(2)显示器上第一位显示次数，后三位显示每次行走的角度;

(3)通过键盘的按键，设置步进电机各次的角度值;第一位设置次数，后三位设置角度值。

(4)按START键启动步进电机开始转动，按SET键停止;按CLR键清零。

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

2方案分析

课程设计要求设计一个直流电机微型计算机角度控制系统，定义8个键盘按键：5个为数字键1～5;3个功能键：设置SET、清零 CLR、开始START;显示器上的四位可显示转动次数和每次转动角度;通过键盘的按键，设置步进电机转动次数和每次转动角度;按START键启动电机开始转动，按SET键停止;按CLR键清零。

综合分析之后，我们应该将电路实现利用键盘按键通过89C51的P3口实现输入功能，并通过89C51的P0口和P1口实现对数码管显示的控制。同时我们可以通过P2口控制ULN2003A驱动电动机运行。

我们可以将整体电路设计成几个相对独立而又有机结合的模块，来逐一进行分析。

通过分析我们可以画出系统图，如图2-1所示。

键 盘 模 块显示模块主控模块电机模块 图2-1 系统图

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

3系统硬件部分

3.1主控模块

3.1.1 AT89C51芯片

本次设计是使用AT89C51作为主控芯片，AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

AT89C51的40个引脚主要有一下几种 (1)VCC：供电电压。 (2)GND：接地。

(3)P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

(4)P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。

(5)P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

(6)P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出

4武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。

P3口还有其他一些特殊功能，本事设计没有使用，故在此不做叙述。 (7)RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

(8)ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

(9)/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

(10)/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间为外部程序存储器(0000H-FFFFH)，不管是否有内部程序存储器读取外部ROM数据。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时，单片机读取内部程序存储器。(扩展有外部ROM时读取完内部ROM后自动读取外部ROM)。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。

(11)XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 (12)XTAL2：来自反向振荡器的输出

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

图3-1 AT89C51芯片

3.1.2时钟电路及复位电路

在本次课程设计中，我们用到AT89C51单片机。而他需要一些特定的控制电路的控制才能更好地工作。具体到本次课设中，我们需要时钟电路、防抖电路、复位电路等。

如图3-2所示是我们的时钟电路，由电容C

1、C2以及晶振组成。

图3-2 时钟电路

如图3-3所示是我们的复位电路。

图3-3 复位电路

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

3.2键盘输入模块

在微机化仪器仪表中，键盘是最常用的一种输入设备，用于输入数据和命令。键盘的每一个按键都被赋予一个代码，称为键码。键盘系统的主要工作包括及时发现有键闭合，求闭合键的键码。根据这一过程的不同，键盘可以分为两种，即全编码键盘和非编码键盘。全编码键盘多是商品化的计算机输入设备，自动提供对应于被安检的ASCII码，且能同时产生一个控制信号通知微处理器。此外，这种键盘具有处理抖动和多键串键的保护电路，具有使用方便、价格较贵、体积较大、按键较多等特点。非编码键盘恰如一组开关，一般组成行和列矩阵。其全部工作过程，如按键的识别、键的代码获取、防止串键及消抖等问题，都靠程序完成。因此，它所需要的硬件少，价格便宜，一般作为单板机、智能仪表等简单的输入设备。

键盘电路常用的有两种，一种是独立式键盘电路，另一种是矩阵式键盘。独立式键盘每个按键独占一根I/O线。因此键识别软件非常简单。对于只有几个按键的系统，常采用这种电路。对于多按键系统来讲，这种电路忧郁将占用更多的I/O线而变得无法实用。

矩阵式键盘电路将I/O口线的一部分作为行线，另一部分作为列线，按键设置在行线和列线的交叉点上，这就构成了行列式键盘。行列式键盘中按键的数量可达行线数n乘以列线数m。由此可以看到行列式键盘在按键较多时，可以节省I/O线。按键开关的两端分别接在行线和列线上。行线通过一个电阻接到+5V电源上，在没有键按下时，行线处于高电平状态。

判断是否有键按下的方法是：向所有的列线I/O口输出低电平，然后将行线的电平状态读入累加器中，若无键按下，行线仍保持高电平状态，若有键按下，行线至少应有一条为低电平。当确定有键按下后，即可进行求键码的过程。其方法是：依次从一条列线上输出低电平，然后检查各行线的状态，若全为高电平，说明闭合键不在该列;若不全为1，则说明闭合键在该列，且在变为低电平的行的交点上。

在键盘处理程序中，每个键都被赋予了一个键号，由从列线I/O口输出的数据和从行线I/O口读入的数据可以求出闭合键的键号。

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

图3-4键盘模块原理图

3.3电机模块

3.3.1步进电机结构及工作原理

步进电机又叫脉冲电机，它是一种将电脉冲信号转换为角位移的机电式数模转换器。在开环数字程序控制系统中，输出控制部分常采用步进电机作为驱动元件。步进电机控制线路接受计算机发来的指令脉冲，控制步进电机作为驱动元件。步进电机控制线路接收计算机发来的指令脉冲，控制步进电机做相应的转动。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。

步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由8086通过8255A产生。 此次设计采用四相式步进电机。

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

图3-5步进电机励磁线圈

(1) 步进电机工作原理说明

步进电机由转子和定子组成。转子由一个永久磁铁构成，定子分别由四组绕组组成。步进电机组成和电气连接分别如图3-6和3-7所示。

图3-6 转子和定子示意图图3-7 电气连接示意图

当S1连通电源后，定子磁场将产生一个靠近转子为N极，远离转子为S极才磁场，这样的定子磁场和转子的固有磁场发生作用，转子就会转动，正确地S

1、S4的送电次序，就能控制转子旋转的方向。

例如：若送电的顺序为S1闭合断开S4闭合

断开

S2闭合

断开

S3闭合

断开，周而复始的循环，在定子和转子共同作用下，电机就瞬时针旋转：

若送电的顺序为S4闭合开 S1闭合

断开

S3闭合

断开

S2闭合

断断开，周而复始的循环，则电机就逆时针旋转，原理同理。

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

3.3.2 电机驱动ULN2003A简介

ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN达林顿管组成。ULN2003 是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。ULN2003A管脚如图3-8所示。

图3-8 ULN2003A管脚图

ULN2003 的每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻,在5V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。ULN2003工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V 的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。 ULN2003内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，可用来驱动继电器。它是双列16脚封装,NPN晶体管矩阵,最大驱动电压=50V,电流=500mA,输入电压=5V,适用于TTL COMS,由达林顿管组成驱动电路。ULN是集成达林顿管IC,内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管,它的输出端允许

通过电流为200mA，饱和压降VCE约1V左右，耐压BVCEO约为36V。用户输出口的外接负载可根据以上参数估算。采用集电极开路输出，输出电流大，故可直接驱动继电器或固体继电器，也可直接驱动低压灯泡。通常单片机驱动ULN2003时，上拉2K的电阻较为合适，同时，COM引脚应该悬空或接电源。ULN2003是一个非门电路，包含7个单元，单独每个单元驱动电流最大可达350mA，9脚可以悬空。

由于ULN2003有这些特点，所以经常作为显示驱动、继电器驱动、照明灯

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

驱动、电磁阀驱动、伺服电机、步进电机驱动等电路中。

ULN2003A内部结构如图3-9所示。

图3-9 ULN2003A内部结构图

图3-10 电机模块原理图

3.4显示模块

数码管是数码显示器的俗称。常用的数码显示器有半导体数码管，荧光数码管，辉光数码管和液晶显示器等。译码和数码显示电路是将数字钟和计时状态直观清晰的反映出来，被人们的视觉器官所接受。显示器件采用七段数码管。在译码显示电路输出的驱动下，显示出直观、清晰的数字符号。本设计所采用的是半导体数码管，是用发光二极管(简称LED)组成的字形来显示数字，七个条形发光二极管排列成七段组合字形，便构成了半导体数码管。半导体数码管有共阳极和共阴极两种类型，共阳极数码管的七个发光二极管的阳极连在一起，而七个阴极则是独立的。共阴极数码管与共阳极数码管相反，七个发光二极管的阴极连在一起，而阳极是独立的。

当共阳极数码管的某一阴极接低电平时，相应的二极管发光，可根据字形使

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

某几段二极管发光，所以共阳极数码管需要输出低电平有效的译码器去驱动。共阴极数码管则需要输出高电平有效的译码器去驱动。七段显示数码管的外部引线排列如图3-11，共阳极数码管结构示意图如图3-12所示。

图3-11 数码管外引线排列

图3-12 共阳极数码管结构示意图

在多位LED显示时，为了节省I/O口线，简化电路，降低成本，一般采用动态显示方式。动态显示方式是一位一位地分时轮流各位显示器，对每一位显示器来说，每隔一段时间轮流点亮一次，形成动态显示。

图3.13 显示模块原理图

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

4系统软件部分

4.1整体流程图及主程序

系统的整体软件流程图如图4-1所示

开始按下某一数字键数码管显示转动次数和转动角度按下开始键电机按数码管显示的数字开始运行停止键是否被按下是电机停止运行否电机完成指定运行次数后停止清零键是否被按下否是数码管清零

图4-1 系统流程图

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

主程序如下： void main() {

TMOD=0x01; TH0=0xd8;

//T0工作方式1

//主函数

//设初值，0.01秒触发一次

TL0=0xf0;

TR0=0;

ET0=1;

EA=1;

P2=0x03; while(1) {

scan();

show();

if(num1==0)

{

TR0=0;

status=0;

} } } 4.2按键流程图及程序

按键流程图如图4-2所示

//关闭T0定时器

//允许T0定时器中断

//开启总中断允许

//若电机运行次数已达到设定值，则关时器

//并将状态位置0

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

开始某一数字键被按下，则寄存器被赋予相应值开始键被按下，寄存器将值传给电机模块，电机开始转动停止键被按下，则寄存器被清零，电机停止转动结束

图4-2 按键模块流程图

按键模块程序如下： void scan() { if(START==0&&status==0)

//开始键：只有当电机不运行时才有效，

//按键扫描

且将状态位置1;

{

//并开启定时器(电机重新开始转动)。

delay(10); if(START==0&&status==0) { status=1; TR0=1;

//开定时器0

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

num1=num;

} } if(SET==0&&status==1) 态位置0;

{

delay(10);

if(SET==0&&status==1)

{

status=0;

TR0=0;

} }

if(CLR==0&&status==0)

才有效

{

delay(10);

if(CLR==0&&status==0)

{

P1=0;

P0=0xff;

sh=0;

} } if(k1==0&&status==0)

运行时，数字键才有效

//停止键：只有当电机运行是有效，将状

//并关闭定时器(电机停止转动)。

//关定时器0

//清零键：只有当电机不运行时，清零键

//数字键1：设置为3 045。只有当电机不

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

{ delay(10); if(k1==0&&status==0) {

num=3;

num1=3;

bai=0;

shi=4;

ge=5;

sh=1;

key=1; } } if(k2==0&&status==0) { delay(10); if(k2==0&&status==0) {

num=4;

num1=4;

bai=0;

shi=9;

ge=0;

sh=1;

key=2; } }

//数字键2：设置为4 090

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

if(k3==0&&status==0) { delay(10); if(k3==0&&status==0) {

num=5;

num1=5;

bai=0;

shi=9;

ge=0;

sh=1;

key=2; } } if(k4==0&&status==0) { delay(10); if(k4==0&&status==0) {

num=6;

num1=6;

bai=0;

shi=4;

ge=5;

sh=1;

key=1; } }

//数字键3：设置为5 090

//数字键4：设置为6 045

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

} if(k5==0&&status==0) {

} delay(10); if(k5==0&&status==0) {

} num=7; num1=7; bai=0; shi=9; ge=0; sh=1; key=2;

//数字键5：设置为7 090 4.3显示模块程序

由于使用的是4为数码管，每一位需要显示不同的数字，故让各位数码管按照一定的顺序轮流显示，只要扫描频率足够高，由于人眼的“视觉暂留”现象，就能连续稳定的显示。

程序如下： void show() {

//数码管显示

if(sh==1) {

P1=0x01;

//显示第一位

P0=smg[num]; P0=0xff;

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

}

P1=0x02;

//显示第二位

P0=smg[bai]; P0=0xff;

P1=0x04;

//显示第三位

P0=smg[shi]; P0=0xff;

} P1=0x08; P0=smg[ge]; P0=0xff;

//显示第四位

4.4电动机模块流程图及程序

要是步进电机模块按一定方向转动，需要轮流给P2.0~P2.3口脉冲，故采用移位的方法实现，流程图如图4-3所示。(X初始值为0x01，Y初始值为0x02)

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

开始45度判断所需 90度角度为45度还是90度奇判断此次转动是为奇或偶偶X、Y均左移一位X左移一位Y左移一位X、Y进行或运算并将值送到P2口运行次数寄存器减一运行次数寄存器是否为0是停止电机否结束

图4-3电机模块流程图

电机模块程序如下：

21

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

void motor() {

} if(key==1) {

} if(key==2) {

}

//电机运行

//每次转动角度为45度时

if(c%2==0) {

} else {

} c=c+1; P2=x|y; y=_crol_(y,1); y=y|_crol_(y,4); x=_crol_(x,1); x=x|_crol_(x,4);

//每次转动角度为90度时

x=_crol_(x,1); x=x|_crol_(x,4); y=_crol_(y,1); y=y|_crol_(y,4); P2=x|y; 4.5中断程序

每次设计采用定时器来完成步进电机的转动速度，每次中断便是计数存储器加一，当计数存储器达到设定值时便使电机转动一次。

22

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

中断程序如下：

void time0(void) interrupt 1

//中断处理程序

{ TR0=0; TH0=0xd8; TL0=0xf0; clk++; if(clk==100) {

clk=0;

num1--;

motor(); } TR0=1; }

//每一秒电机运转一次

//调用电机运行程序

23

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

5仿真运行

(1)按下数字键后数码管显示数字

图5-1 数码管显示

(2)按下开始键后，电机开始运行

图5-2 电机运行图

(3)按下停止键后，电机停止运行 (4)按下清零键后，数码管被清零。

图5-3 电机停止运转

24

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

6心得体会

在我们的大三即将结束的时候，我进行了《步进电机微型计算机角度控制系统的设计》。总体来说，本次训练主要是针对《计算机控制技术》所学理论知识的检测以及对protues软件的学习和使用。

随着不断深入的学习，我感受到了这个软件的强大。以前我们学习《计算机控制技术》，需要绞尽脑汁的计算分析各电路。而使用这种方法，不但计算量大、分析不太准确、结果准确性差、费时费力，通过学习protues，并通过使用protues，非常方便准确的得到了仿真电路的正确连线方法以及最优化电路。分析起来又快又准确。大大促进了我们的学习效率。

这次课程设计不仅锻炼了我们的自学能力以及我自己的耐力。而且我也深切的感受到了计算机控制技术在日常生活中的广泛应用，作为工科生我们更要加强理论联系实际，为以后成为一名技术人才奠定坚实的理论实践基础。

25

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

参考文献

[1] 郭天祥.新概念51单片机C语言教程.北京：电子工业出版社，2009 [2] 周润景.基于PROTEUS 的电路及单片机系统设计与仿真.北京：北京航空航天出版社，2006 [3] 陈伯石.电力拖动自动控制系统.北京：机械工业出版社，2003. [4] 李光飞.单片机课程设计实例指导.北京:北京航空航天出版社，2004 [5] 陈光东.单片微型计算机原理与接口技术(第二版).武汉：华中科技大学出版社，1999

26

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

附录一：Protues硬件仿真图

27

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

附录二：系统程序

#include"reg51.h" #include"intrins.h"

sbit k1=P3^0; sbit k2=P3^1; sbit k3=P3^2; sbit k4=P3^3; sbit k5=P3^4; sbit START=P3^5; sbit SET=P3^6; sbit CLR=P3^7;

intsmg[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; int status=0,sh=0; int num,bai,shi,ge,num1,key=0; intclk=0; int c=0,x=0x1,y=0x2;

void delay(int a); void scan(); void show(); void motor();

void delay(int a) { inti,j; for(i=a;i>0;i--)

28

//延时程序

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

} for(j=1000;j>0;j--); void scan() {

//按键扫描

if(START==0&&status==0)

//开始键：只有当电机不运行时才有效，且将状态位置1;

{

delay(10);

if(START==0&&status==0)

{

status=1;

TR0=1;

num1=num;

} } if(SET==0&&status==1)

态位置0;

{

delay(10);

if(SET==0&&status==1)

{

status=0;

TR0=0;

} } if(CLR==0&&status==0)

//并开启定时器(电机重新开始转动)。

//开定时器0

//停止键：只有当电机运行是有效，将状

//并关闭定时器(电机停止转动)。

//关定时器0

//清零键：只有当电机不运行时，清零键

29

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

才有效

{

delay(10);

if(CLR==0&&status==0)

{

P1=0;

P0=0xff;

sh=0;

} } if(k1==0&&status==0)

运行时，数字键才有效

{

delay(10);

if(k1==0&&status==0)

{

num=3;

num1=3;

bai=0;

shi=4;

ge=5;

sh=1;

key=1;

} }

if(k2==0&&status==0) {

//数字键1：设置为3 045。只有当电机不

//数字键2：设置为4 090

30

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

delay(10); if(k2==0&&status==0) {

num=4;

num1=4;

bai=0;

shi=9;

ge=0;

sh=1;

key=2; } } if(k3==0&&status==0) { delay(10); if(k3==0&&status==0) {

num=5;

num1=5;

bai=0;

shi=9;

ge=0;

sh=1;

key=2; } } if(k4==0&&status==0) //数字键3：设置为5 090

//数字键4：设置为6 045

31

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

{

delay(10);

if(k4==0&&status==0)

{

num=6;

num1=6;

bai=0;

shi=4;

ge=5;

sh=1;

key=1;

} }

if(k5==0&&status==0)

{

delay(10);

if(k5==0&&status==0)

{

num=7;

num1=7;

bai=0;

shi=9;

ge=0;

sh=1;

key=2;

} } }

//数字键5：设置为7 090

32

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

void show()

//数码管显示

{ if(sh==1) {

P1=0x01;

P0=smg[num]; P0=0xff;

P1=0x02;

P0=smg[bai]; P0=0xff;

P1=0x04;

P0=smg[shi]; P0=0xff;

P1=0x08;

P0=smg[ge];

P0=0xff; } }

void motor()

{ if(key==1)

{

if(c%2==0) {

//电机运行

//每次转动角度为45度时33

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

x=_crol_(x,1);

x=x|_crol_(x,4);

}

else

{

y=_crol_(y,1);

y=y|_crol_(y,4);

}

c=c+1;

P2=x|y; } if(key==2)

{

x=_crol_(x,1);

x=x|_crol_(x,4);

y=_crol_(y,1);

y=y|_crol_(y,4);

P2=x|y; } }

void main()

{ TMOD=0x01;

TH0=0xd8;

TL0=0xf0;

TR0=0;

ET0=1;

EA=1;

//每次转动角度为90度时

//主函数

//T0工作方式1

//设初值，0.01秒触发一次

//关闭T0定时器

//允许T0定时器中断

//开启总中断允许

34

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书

P2=0x03; while(1) {

scan(); show(); if(num1==0)

//若电机运行次数已达到设定值，则关定时器

{

TR0=0;

status=0;

} } }

void time0(void) interrupt 1

{ TR0=0; TH0=0xd8; TL0=0xf0; clk++; if(clk==100)

{

clk=0;

num1--;

motor();

} TR0=1; }

//并将状态位置0

//中断处理程序

//每一秒电机运转一次

//调用电机运行程序