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標題: 我的單片機步進電機設計 含源程序,模擬電路圖,Proteus仿真圖 [打印本頁]
作者: RoLain    時間: 2025-12-8 20:40
標題: 我的單片機步進電機設計 含源程序,模擬電路圖,Proteus仿真圖
這是我最近做的一個步進電機設計
使用的單片機是AT89C51
需要用到軟件Keil5，Proteus8.9
是根據我們的設計要求做的
附件里包含步進電機的單片機源代碼，以及Proteus模擬電路圖，設計文件
對該作品的介紹可能不是很嚴謹，還請大家多包涵
如果該設計存在學術性錯誤，還請為我指正！
以下是設計內容，希望它可以幫到你：

所涉及到的知識：

一、步進電機是什么？

步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進電
機來控制變的非常的簡單。

二、步進電機的主要特性有哪些？

1.  步進電機必須加驅動才可以運轉，驅動信號必須為脈沖信號，沒有脈沖的時候，步進電機靜止，如果加入適當的脈沖信號，就會以一定的角度（稱為步角）轉動。轉動的速度和脈沖的頻率成正比。

2.  本次使用的步進電機是 28BYJ48 5V 驅動的 4 相 5 線的步進電機，而且是減速步進電機，減速比為 1：64，步進角為 5.625/64 度。如果需要轉動 1 圈，那么需要 360/5.625*64=4096 個脈沖信號。

3.  步進電機具有瞬間啟動和急速停止的優越特性。

4.  改變脈沖的順序，可以方便的改變轉動的方向。


本設計將通過實現一個基于單片機的，可以通過按鍵精確控制電機正反轉，加減速，開始和停止的控制電路，來說明單片機如何工作

具體操作步驟如下：

第一步：Keil編程（此處省略了文件創建步驟）

第一部分   這一串代碼可以控制電機的轉向

#include<reg51.h>
#define uchar unsigned char
bit flag;
uchar  a= 1,t = 100;
uchar code tab1[] = {0xf1,0xf3,0xf2,0xf6,0xf4,0xfc,0xf8,0xf9};
uchar code tab2[] = {0xf9,0xf8,0xfc,0xf4,0xf6,0xf2,0xf3,0xf1};
sfr   P1M1   = 0X91;
sfr   P1M0   = 0X92;
sfr  P2M1   = 0X95;
sfr  P2M0   = 0X96;

第二部分  這一串代碼可以實現對電機的接近毫秒級延時的控制，原理是通過嵌套循環消耗 CPU 時間實現延時

void delay(uchar ms)
{ uchar j;
while(ms--)
for(j=0;j<100;j++);}

第三部分   這一串代碼可以實現電機的轉向切換、調速、啟停控制

void keyscan()
{   P1M1 = 0;
    P2M1 = 0;
P1M0 = 0XFF;
P2M0 = 0XFF;
if(P2!=0xff)
  {  delay(5);
  if(P2!=0xff)
  {  switch(P2)
   {
    case 0xfe:a=1;break;//正轉
    case 0xfd:a=2;break;//反轉
    case 0xfb:if(t>50)t=t-10;else t=50;break;//加速
    case 0xf7:if(t<150)t=t+10;else t=150;break;//減速
    case 0xef:flag=1;break;//開始
    case 0xdf:flag=0;break;//停止
   }
   while(P2!=0xff);
  }
}
}

第四部分   這一段代碼可以通過定時器 0 實現定時中斷

void time0_init() //定時器T0初始化
{
TMOD=0x01;   //設置定時器0工作方式1
TH0=(65536-50000)/256;//定時50ms取高八位
TL0=(65536-50000)%256; //取低八位
ET0=1; //開定時器0中斷使能
EA=1;  //開總中斷使能
TR0=1; //開啟中斷
}
void time0() interrupt 1 //定時器T0入口函數
{
TH0=(65536-50000)/256; //定時50ms重新賦初值
TL0=(65536-50000)%256;
keyscan();
}

第五部分   這一段是主函數，根據flag（啟停標志）和a（轉向標志）控制電機運行

void main()
{   uchar i;
     time0_init();
while(1)
{  if(flag)
  {  if(a==1)
   { for(i=0;i<8;i++)
    {  P1=tab1;
     delay(t);}
   }
   if(a==2)
   { for(i=0;i<8;i++)
    {   P1=tab2;
     delay(t);
    }
   }
  }
  else
   P1=0x00;
}  
}

Keil5內的代碼如下圖







第二步：使用Proteus仿真電路（此處省略了文件創建步驟）


放置元件AT89C51（單片機）與L298（電機驅動芯片）
將單片機的P1 口（P1.0~P1.5）連接 L298 的IN1~IN4和ENA/ENB（使能端），用于輸出步進電機的相序控制信號和使能信號
將單片機的P2 口（P2.0~P2.5）連接 6 個按鍵（正轉、反轉、加速、減速、啟動、停止），用于接收用戶操作指令
XTAL1/XTAL2 預留晶振接口（外接晶振和電容構成時鐘電路）
RST 為復位引腳（外接復位電路）

L298 電機驅動芯片的IN1~IN4接口連接單片機 P1 口，接收相序控制信號；ENA/ENB連接單片機 P1 口，控制驅動模塊的使能（可用于調速）
VCC接 5V 邏輯電源，VS接電機驅動電源（需根據電機功率選擇，通常≥12V）；OUT1~OUT4連接步進電機的 4 個繞組，輸出驅動電流。
SENSA/SENSB為電流檢測引腳（本電路中未使用，直接接地），可用于過流保護。

電機的 4 個繞組對應連接 L298 的OUT1~OUT4，由驅動芯片輸出的相序電流驅動轉動。




Proteus內的電路連接情況如下圖




實驗模型搭建完成，接下來進行第三步



第三步：在Proteus內進行模擬實驗


點擊左下角的按鍵啟動模擬，點擊各個按鈕，觀察電機的旋轉情況



點擊“啟動”，電機開始旋轉



點擊“加速”，電機轉速變快



點擊“反轉”，電機朝反方向轉動



點擊“停止”，電機停轉



實驗成功

由上述結果證明：

步進電機必須加驅動才可以運轉，驅動信號必須為脈沖信號，沒有脈沖的時候，步進電機靜止，如果加入適當的脈沖信號，就會以一定的角度轉動。轉動的速度和脈沖的頻率成正比，而且改變脈沖的順序，可以改變電機轉動的方向。

本設計到此結束，謝謝您的觀看！
仿真程序下載: 步進電機.zip (939.21 KB, 下載次數: 0)
作者: kpffq    時間: 2025-12-10 09:06
T0定時器初值是不是搞反了，以12M主頻為例，如果定時50ms，應該是65536-15536吧？
作者: RoLain    時間: 2025-12-10 12:24
發表于 2025-12-10 09:06
T0定時器初值是不是搞反了，如果定時50ms，應該是65536-15536吧？

我用人工智能搜了一下，它告訴我應該是65536-50000，說是“需要計數 50000 次才能達到 50ms 定時”這樣
作者: kpffq    時間: 2025-12-10 19:58
RoLain 發表于 2025-12-10 12:24
我用人工智能搜了一下，它告訴我應該是65536-50000，說是“需要計數 50000 次才能達到 50ms 定時”這樣

你是對的，不好意思我搞錯了。
作者: RoLain    時間: 2025-12-11 10:34
kpffq 發表于 2025-12-10 19:58
你是對的，不好意思我搞錯了。

沒事，謝謝你能提出問題
作者: 白水大蝦2016    時間: 2025-12-11 11:54
能運行嗎？

作者: RoLain    時間: 2025-12-11 15:46
白水大蝦2016 發表于 2025-12-11 11:54
能運行嗎？

我在Proteus里成功運行了，是遇到什么問題了嗎？
作者: 白水大蝦2016    時間: 2025-12-12 10:34
RoLain 發表于 2025-12-11 15:46
我在Proteus里成功運行了，是遇到什么問題了嗎？

我做了實驗速度可調但快不了
作者: RoLain    時間: 2025-12-13 14:19
白水大蝦2016 發表于 2025-12-12 10:34
我做了實驗速度可調但快不了

按加速鍵也轉不了更快嗎？還請詳細說明



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