基于单片机的带LCD的步进电机控制.doc
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基于单片机的带LCD的步进电机控制.doc
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山东科技大学毕业设计(论文)
图书分类号:
密级:
毕业设计(论文)
基于单片机的带LCD的步进电机控制
LCD-BASEDSCMWITHTHESTEPPERMOTORCONTROL
学生姓名
贾俊杰
学院名称
山东科技大学
专业名称
自动化
指导教师
2008年
06月
03日
72
山东科技大学学位论文原创性声明
本人郑重声明:
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日期:
年 月 日
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论文作者签名:
导师签名:
日期:
年 月 日日期:
年 月 日
摘要
本课题的主要任务是设计一个脉冲信号发生器。
该设计包括两方面的内容:
硬件平台和软件平台。
这两部分不是独立的,而是互相联系构成整个系统的运作。
硬件平台是利用键盘和AT89S51单片机的连接技术,向单片机输出信号,通过驱动控制单元,即硬件控制电路,来实现液晶显示器的字符显示、步进电机的正反转、加减速以及步进电机的点动控制。
软件平台主要是根据设计的需要,编写正确的C语言程序来实现液晶显示器上要显示的字符,以及步进电机所需要的各种转速。
综合调试每个平台,从而实现本课题的设计要求。
关键词:
步进电机;AT89S51单片机;液晶显示器;键盘
Abstract
Thisissue'smaintaskistodesignapulsegenerator.Thedesignincludestwoaspects:
thehardwareplatformsandsoftwareplatforms.Thesetwopartsarenotindependentbutinterrelatedconstitutetheentiresystem.HardwareplatformistousethekeyboardandAT89S51SCMconnectiontechnology,theoutputsignaltothemicrocontrollerthroughthedrivercontrolunit,thatis,hardwarecontrolcircuits,liquidcrystaldisplaytoachievethecharacter,positiveandthesteppermotor,accelerationanddecelerationAndthesteppermotortomovethecontrol.Softwareplatformsarebasedmainlyontheneedsofthedesign,preparationofthecorrectprocedurestoachieveClanguageontheLCDtodisplaythecharacters,andthesteppermotorrequiredbythevariousspeed.Comprehensivedebuggingeachplatform,thusrealizingthesubjectofdesignrequirements.
KeywordssteppermotorAT89S51MCULCDmonitorskeyboards
目录
1绪论 1
1.1脉冲信号发生器的研究背景 1
1.2脉冲信号发生器的研究意义 1
1.3脉冲信号发生器设计的要求 1
1.4设计的指导思想和主要研究内容 2
1.4.1指导思想 2
1.4.2主要研究内容 2
2总体设计方案 3
2.1框架结构体系设计 3
2.2各功能模块方案设计 3
2.2.1液晶显示模块 3
2.2.2步进电机及其驱动模块 4
2.2.3电源模块 4
2.2.4核心控制模块 4
2.3本章小结 5
3液晶显示模块的设计 6
3.1液晶显示器的优点 6
3.2液晶显示简介 6
3.31602字符型LCD简介 7
3.3.11602LCD的基本参数及引脚功能 8
3.3.21602LCD的指令说明及时序 9
3.3.31602LCD的RAM地址映射及标准字库表 11
3.3.41602LCD的一般初始化(复位)过程 13
3.4液晶显示模块的设计 13
3.5本章小结 14
4其它模块的设计 15
4.1步进电机及驱动模块的设计 15
4.1.1步进电机的工作原理 15
4.1.2BL-210的性能介绍 15
4.1.3步进电机及其模块的设计 19
4.2键盘模块的设计 20
4.2.1键盘的介绍 20
4.2.2键盘模块的设计 23
4.3本章小结 23
5硬件电路设计和软件的设计 24
5.1AT89S51单片机的介绍 24
5.1.1AT89S51单片机简介 24
5.1.2主要性能参数 24
5.1.3引脚功能说明 25
5.2硬件电路设计方案 27
5.2.1硬件控制的设计方案 27
5.2.2硬件电路的设计 27
5.2.3本设计总接线原理图 28
5.3软件设计 29
5.3.1软件设计模块 29
5.3.2设计软件流程图及程序 30
5.3本章小结 30
6总体调试 31
6.1液晶显示的调试 31
6.2步进电机正反转调试 33
6.3步进电机加减速调试 33
7总结 34
7.1设计过程总结 34
7.1.1硬件设计过程总结 34
7.1.2软件设计过程总结 34
7.2展望 35
7.2.1对硬件设计的展望 35
7.2.2对软件设计的展望 35
结论 36
致谢 37
参考文献 38
附录 39
附录一(主程序) 39
附录二(英文原文) 50
附录三(中文翻译) 57
1绪论
随着科学技术的发展,步进电机在现代工业发展中扮演着越来越重要的角色,但是对于一般的消费者来说,怎样测试步进电机是个很难实现的问题,而且市场上现在也没有专门测试步进电机的仪器,其次数控机床教学也缺少相应的实验教具,对纯理论的教学学生留下的印象可能不是很深刻,脉冲信号发生器的设计和研究可以解决以上两个问题。
其次随着工业自动化水平的提高,很多工业设备的要求也逐渐提高,特别是对其驱动部件步进电机的位移和速度控制的要求越来越高,用单片机机对二维步进电机实施精确位移和速度控制有极大的优越性,二维步进电机数控运行系统是由PC(工业控制计算机)发出控制指令,通过与单片机之间的通信,使单片机产生控制步进电机运转的脉冲波形、使二维步进电机分别作正传、反转、快转、慢转和停止等。
1.1脉冲信号发生器的研究背景
步进电机是一种将数字信息直接转换成相应角位移或线性位移的控制驱动装置,具有快速启动和停止的特点,其驱动速度和指令脉冲能严格同步,具有较高的重复定位精度,并能实现正反转和平滑速度调节,它的运行速度和步距也不受电源电压波动及负载的影响,因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统,使系统结构简单、性能稳定、工作可靠和成本低廉。
步进电机的最大特点是通过输入脉冲信号来进行控制,即电机的总转动角度由输入脉冲数决定,而电机的转速由脉冲信号频率决定。
它具有输入脉冲与电机轴转角成比例的特征,将脉冲信号转变成角位移,即给一个脉冲信号,步进电机就转动一个角度,因此非常适合于单片机控制。
1.2脉冲信号发生器的研究意义
本设计课题的意义在于制作一套简易步进电机脉冲信号发生器,采用LCD作为人机交互界面,对步进电机进行升降速手动控制,亦可实现点动控制。
该发生器具有操作方便,显示直观的特点,可用于专门测试步进电机的仪器,也可作为简易型数控机床实验教具。
1.3脉冲信号发生器设计的要求
简易步进电机脉冲信号发生器可以作为培养与提升学生综合能力的试验平台,也可作简易的试验教具,但简易步进电机脉冲信号发生器对一般的学生来说存在硬件焊接复杂软件编程难的问题,使其在应用过程中受到了一定的限制。
为了克服以上缺点有必要对脉冲信号发生器的设计提出如下要求:
(1)设计并分析单片机的带LCD的步进电机控制的架构;
(2)设计相应的电路控制板;
(3)设计计算机软件,实现零件判别功能;
(4)能实现全功能模型的展示;
1.4设计的指导思想和主要研究内容
1.4.1指导思想
本设计的指导思想是通过键盘界面去控制两部分内容:
单片机控制步进电机,单片机控制液晶的显示。
故脉冲信号发生器有两大方面的内容:
软件平台和硬件平台。
软件平台包括键盘扫描程序的设计、液晶显示程序设计、步进电机控制程序设计;硬件平台包括键盘的连接电路、步进电机的驱动电路、液晶模块的连接电路。
1.4.2主要研究内容
(1)总体设计
总体设计包括软硬件的设计,对设计的具体内容进行分析,确定各平台的设计方案。
(2)硬件选型和各元件调试
根据确定的硬件方案选择适当的芯片元件和电子元件,并做相关的调试,最终确定可行的硬件方案。
(3)电路设计、焊接和调试
完成电路板原理图和电路图的设计,并完成最终的布板、焊接以及硬件调试。
(4)软件设计
完成液晶显示和步进电机控制的设计和调试。
(5)综合调试
软硬件联合调试,最终完成脉冲信号发生器的设计。
(6)撰写毕业论文
总结毕业设计的过程,完成毕业论文。
2总体设计方案
脉冲信号发生器的总体方案设计是根据其功能和设计要求,从全局的角度,以系统的观点而进行整体方面的设计,主要包括液晶显示模块设计,步进电机模块设计和键盘模块设计等内容。
2.1框架结构体系设计
本设计主要依据图2-1的框架结构进行设计。
AT89S51
单片机
步进电机
步进电机驱动器(外置)
按键模块
1602液晶显示模块
2-1总体框架结构图
其中AT89S51单片机作为本系统的中控模块。
单片机可把由键盘传来的信号利用软件来进行处理,从而把数据传输到显示模块,实现有关字符的显示。
液晶显示屏为主要的显示模块,把单片机传来的数据显示出来,并且可以实现滚动显示,提示操作者对步进电机进行控制。
在显示模块上,主
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- 关 键 词:
- 基于 单片机 LCD 步进 电机 控制