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[attach]291637[/attach]本設計介紹了一種基于51單片機的步進電機控制系統，該設計采用STC89C51單片機為主控芯片，步進電機由ULN2003A驅動跟單片機相連接，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，以此來實現步進電機的正反轉、加減速、角度設置，最終基本達到了預期目標。

利用單片機，實現用鍵盤控制步進電機的運轉，包括設定步進電機運轉的角度，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，考慮到需要設置步進電機運轉角度和其他的功能以及單片機接口的限制，獨立鍵盤的按鍵數量不能滿足要求，所以本設計中采用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容較多，LED顯示需要許多的LED數碼管；這樣會占用大量的控制芯片的資源使得顯示模塊的實現極為復雜。考慮到這些因素，本次設計中采用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，可以滿足設計需求。

驅動模塊的選擇，因控制芯片發出的控制信號過于微弱，無法直接驅動被控單元；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作為驅動模塊。ULN2003A具有很高的直流電流增益，可以很好的驅動步進電機。

被控單元的選擇，本設計采用了常見的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。

經過不斷的對比選擇，最終采用了以下方案完成設計；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動起電機，所以我們采用ULN2003A驅動芯片來驅動電機，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，也叫做單片機最小應用系統，是指用最少的原件組成單片機可以工作的系統。單片機最小系統的三要素就是電源、時鐘電路、復位電路，電源可使用外部穩定的5V電源供電模塊供給。

復位電路分為按鍵復位和上電復位。上電復位通常在復位引腳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位，在RST引腳上加兩個周期的高電平即可使單片機復位，隨后回歸到低電平進入正常工作狀態，這個電阻和電容的典型值為10K和10uF。按鍵復位就是在復位電容上并聯一個開關，當開關按下時電容被放電、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位。

因單片機內部帶有振蕩電路，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定。

圖3.1 單片機最小系統原理圖

#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
{
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;
}
}

復制代碼

鍵號	功能
按鍵‘0-9’	對應數字的輸入
按鍵‘開始’	設置完成按下啟動
按鍵‘清零’	輸錯可以用來歸零
按鍵‘方向’	設置步進電機的正反轉
按鍵‘加速’	加速運轉
按鍵‘減速’	減速運轉

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