1、精選優質文檔-傾情為你奉上電子科技大學中山學院學生實驗報告院別：電子信息學院 課程名稱：微處理器實驗 班級： 12電信A 姓名： 學號： 實驗名稱：十、 步進電機與直流電機控制實驗 實驗時間：2014年12月1日成績： 教師簽名： 批改時間：1、 實驗原理與目的1、掌握步進電機工作原理、單片機接口電路及程序控制方法。2、掌握直流電機工作原理、單片機接口電路及程序控制方法。步進電機和直流電機是機電一體化系統中常用的兩種電動執行設備。步進電機可在電脈沖信號的控制下，實現快速啟停以及精確的角位移控制。直流電機可通過H橋電路切換轉向，并可利用PWM技術進行調速。ZSC-1實驗箱為MCU1配置了一個四相

2、步進電機（其最小步距角為5.625°/64）和一個減速直流電機。圖3.10.1為步進電機實驗電路。P2.4P2.7某根口線輸出低電平時，相應的功率三極管導通，其所連接的一相線圈通電，口線輸出高電平時線圈斷電。程序以一定的時間間隔依次輸出單4拍、雙4拍或4-8拍方式對應的相序字，便可控制步進電機轉動，顛倒相序字順序，或改變時間間隔，步進電機的轉向和轉速也隨之改變。圖中按鍵KX0KX3可用于步進電機轉向、轉速的控制輸入。圖3.10.1 步進電機實驗電路圖3.10.2為直流電機實驗電路，其核心為功率三極管T104T107組成的H型全橋驅動電路。在單片機控制信號作用下，4個功率管呈現多種不同

3、的通斷組合，使電機處于相應工作狀態。圖中按鍵KX0KX3可用于直流電機轉向、轉速的控制輸入。圖3.10.2 直流電機實驗電路表10-1為不同控制信號組合對應的直流電機狀態。進行調速控制時，單片機先將FWD、REV置為10或01組合，再通過ENM輸出PWM信號，利用PWM信號的不同占空比來調節電機繞組的平均電壓，從而實現電機轉速的控制。表3.10.1 直流電機控制功能表ENMFWDREV電機狀態ENMFWDREV電機狀態000制動100制動001惰行101反轉010惰行110正轉011惰行111制動二、實驗設備1、PC機一臺（已安裝Keil uVision、STC_ISP等軟件）；2、ZSC-1

4、單片機實驗箱一臺。三、實驗內容與分析1、設計程序，控制四相步進電機以4-8拍方式（步距角為5.625°/64）正轉90°，停2s，然后反轉90°，再停2s，如此循環。 在Keil中編寫源程序。C語言參考程序如下（請將下劃線部分補充完整）：/*頭文件聲明*#include <reg51.h> /*數據類型定義*typedef unsigned char uint8;typedef unsigned int uint16;/*常量數組聲明*uint8 code FWD_TABLE8= 0xEF,0xCF,0xDF,0x9F,0xBF,0x3F,0x7F ,

5、0x6F ; /4-8拍正轉相序字uint8 code REV_TABLE8= 0x6F,0x7F,0x3F,0xBF,0x9F,0xDF,0xCF,0xEF ; /4-8拍反轉相序字 /*函數原型聲明*void Delay(uint16 ms);/*主函數*void main() uint8 i,j; while(1) for(j=0;j< 128 ;j+) /正轉90°（1024步） for(i=0;i<8;i+) P2=FWD_TABLEi; /查表并輸出正轉相序字 Delay(5); /軟件延時（控制步進電機轉速） Delay(2000); for(j=0;j&l

6、t; 128 ;j+) /反轉90°（1024步） for(i=0;i<8;i+) P2=REV_TABLEi ; /查表并輸出反轉相序字 Delay(5); /軟件延時（控制步進電機轉速） Delay(2000); /*軟件延時函數*void Delay(uint16 ms) uint16 i; do for(i=700;i;i-); while(-ms); /*程序結束* 在Keil中創建工程，加入源程序文件，設置選項，進行編譯、連接、轉換處理，生成HEX格式的單片機程序文件。 用串行電纜連接實驗箱和PC機各自的串行通信口，并運行PC機上的STC_ISP程序，進行單片機程序

7、下載（注意MCU1要先斷電再上電）。 驗證程序運行效果。也可對程序做適當修改，試驗多種不同的控制方案和運行效果。2、設計程序，通過按鍵KX0、KX1調節步進電機的轉速，通過按鍵KX2、KX3切換其轉向。C語言參考程序如下（請將下劃線部分補充完整）：/*頭文件聲明*#include <reg51.h>/*數據類型定義*typedef unsigned char uint8;typedef unsigned int uint16;/*口線聲明*sbit P32 = P32;sbit P34 = P34;sbit P35 = P35;sbit P37 = P37;/*常量數組聲明*uin

8、t8 code PHASE_TABLE8= 0xEF,0xCF,0xDF,0x9F,0xBF,0x3F,0x7F,0x6F ; /4-8拍相序字/*函數原型聲明*uint8 ScanKey();void Delay(uint16 ms);/*主函數*void main() int i=0,j,k,SpeedTime=25; uint8 Key,Direction=0; while(1) P2= PHASE_TABLEi ; /查表輸出當前相序字 if(Direction=0) /準備下一個相序字 if(+i>= 8 ) i=0; else if(-i<0) i=7; for(j=0

9、;j<SpeedTime;j+) /由SpeedTime控制總延時 for(k=700;k;k-); /以1ms為延時單位 Key=ScanKey(); if(Key=0xFF) continue ; /無鍵按下，則繼續延時循環 while(ScanKey()!=0xFF); /有鍵按下，等待按鍵釋放后再處理 if(Key=0) if(SpeedTime>5) SpeedTime-=5; /KX0按下，則加速 else if(Key=1) if(SpeedTime<50) SpeedTime+=5; /KX1按下，則減速 else if(Key=2) Direction= 0

10、 ; /KX2按下，則正轉 else if(Key=3) Direction= 1 ; /KX3按下，則反轉 break; /從延時循環中跳出 /*獨立鍵盤掃描函數*uint8 ScanKey() if(P32=1&&P34=1&&P35=1&P37=1) return 0xFF; /無鍵按下時，返回0xFF Delay(10); /延時消抖 if(P32=0) return 0; /KX0KX3按下，分別返回0,1,2,3 if(P34=0) return 1; if(P35=0) return 2; if(P37=0) return 3; retur

11、n 0xFF; /無鍵按下時，返回0xFF/*軟件延時函數*void Delay(uint16 ms) uint16 i; do for(i=700;i;i-); /以1ms為延時單位 while(-ms); /*程序結束*3、設計程序，控制直流電機全速正轉2s，反轉2s，然后再慢速正轉2s，反轉2s，如此循環。C語言參考程序如下（請將下劃線部分補充完整）：/*頭文件聲明*#include <reg51.h> /*數據類型定義*typedef unsigned char uint8;typedef unsigned int uint16;/*特殊功能寄存器聲明*sfr P1M1=0

12、x91;sfr P1M0=0x92;/*口線聲明*sbit ENM = P14 ;sbit REV = P16;sbit FWD = P17;/*全局變量聲明*uint16 PwmHighTiming,PwmLowTiming;uint8 PwmHighTH0Buff,PwmHighTL0Buff,PwmLowTH0Buff,PwmLowTL0Buff;bit PwmPhase=1;/*函數原型聲明*void PWMInit();void PWMOut(uint8 Duty);void Delay(uint16 ms);/*中斷服務函數*void T0ISR() interrupt 1 if(

13、PwmPhase=1) /切換輸出電平及定時時間 PwmPhase=0; ENM=0; TH0=PwmLowTH0Buff; TL0=PwmLowTL0Buff; else PwmPhase=1; ENM=1; TH0=PwmHighTH0Buff; TL0=PwmHighTL0Buff; /*主函數*void main() P1M1=0x00; P1M0=0x10; /設置P14(ENM)為強推挽輸出 PWMInit( ); /PWM（定時/計數器）初始化 while(1) PWMOut(100); /全速 FWD=1; /正轉2s REV=0; Delay(2000); REV=1; /反

14、轉2s FWD=0; Delay(2000); PWMOut(50) ; /慢速 FWD=1; /正轉2s REV=0; Delay(2000); REV=1; /反轉2s FWD=0; Delay(2000); /*PWM初始化函數*void PWMInit() TMOD=0x01; TR0=1; ET0=1; EA=1 ; /*PWM占空比更新函數*void PWMOut(uint8 Duty) /Duty=0.100 if(Duty=0) TR0=0; ENM=0; /占空比為0時,停止定時,固定輸出低電平 else if(Duty=100) TR0=0; ENM=1; /占空比為100時,停止定時,固定輸出高電平 else PwmHighTiming=10*Duty; /根據占空比計算高、低電平定時時間 PwmLowTiming=1000-PwmHighTiming; PwmHighTH0Buff=(65536-PwmHighTiming)>>8; PwmHighTL0Buff=(65536-PwmHighTiming)&0xff; PwmLowTH0Buff=(65536-PwmLowTiming)>>8; PwmLowTL0Buff=(65536-PwmLowTiming)&a