實驗四 步進電機原理及應用

1、實驗目的和要求

     瞭解步進電機的工做原理，學習用單片機的步進電機控制系統的硬件設計方法，掌握定時器和中斷系統的應用，熟悉單片機應用系統的設計與調試方法。

 

2、實驗設備

     1.單片機測控實驗系統

     2.步進電機控制實驗模塊

     3.Keil開發環境

     4.STC-ISP程序下載工具

3、實驗內容

 

     1.編制MCS-51程序使步進電機按照規定的轉速和方向進行旋轉，並將已轉動的步數顯示在數碼管上。

     2.步進電機的轉速分爲兩檔，當按下S1開關時，進行快速旋轉，速度爲60轉/分。當鬆開開關時，進行慢速旋轉，速度爲10轉/分。當按下S2開關時，按照順時針旋轉；當鬆開         時，按照逆時針旋轉。

     3.本程序要求使用定時器中斷來實現，不許使用程序延時的方式。

4、實驗步驟

    1.預習       參考輔助材料，學習C51編程語言使用和步進電機原理。

    2.簡單程序錄入和調試

      本程序須要使用定時器定時，並使用中斷來同步。

      中斷程序的典型例子以下：

       格式：void 函數名()interrupt 中斷號 using 工做組 　

 　  { 　　

           中斷服務程序內容 　　

       } 　

   　注意：中斷不能返回任何值，因此前面是 void 後面是函數名，名字能夠本身起，但不要與c語言的關鍵字相同；中斷函數不帶任何參數，因此 函數名後面的（）內是 空的，中       斷號是指單片機的幾個中斷源的序號。這個序號是單片機識別不一樣中斷的惟一標誌。因此必定要寫正確。 後面的using 工做組 是指這個這個中斷使用單片機內存中 4 個工做寄      存器的哪一組，c51 編譯後會自動分配工做組，所以最後這句話咱們一般省略不寫。

      c51 中斷寫法實例 　

     　void T1-time() interrupt 3 　　

       { 　　

              TH1=(65536-50000)/256; 　

           　TL1=（65536-50000）%256; 　　

       }

       上面的意思是定時器 1 的中斷服務程序，定時器 1 的中斷服務序號是 3 ，所以咱們要寫成 interrupt 3 ，服務程序的內容是給 兩個初值寄存器裝入新值。。 　　

       寫中斷前的準備:

       2.1. TMOD 賦值 肯定工做方式。T0 仍是T1 的工做方式。 　

    　2.2.計算初值 裝入 TH0 TL0 或者 TH1 TL1 　　

       2.3.中斷方式時 ，對 IE 賦值，開放中斷。 　　

       2.4. 使 TR0 和 TR1 置位，啓動定時器/計數器 定時/計數。

 

   3.程序調試及現象觀測

      用單步、斷點、連續方式調試程序，觀察狀態指示燈及電機狀態，檢查運行結果。若是須要，能夠將四個輸出信號的狀態同時輸出到P0口的某些位上，便於觀察。

5、實驗原理

      1. 定時器中斷

       使用定時器時，首先應由外部條件獲得要定時的時間長度t，如本實驗中，就是根據要求的速度計算出的每一步之間的間隔。而後選擇適當的定時器工做方式，去計算想要設定        的計數器初值s，使用以下方程。

     （2定時器最大位數 － s）× 定時週期 =t    (2的多少次方)

       定時週期 = 12/CPU晶振頻率

注意#1. 獲得的s須要分紅高8位和低8位，分別放入計數器THx和TLx中（x爲0或1）。若是s爲負數，說明須要的定時時間太長，即便定時器的最大時間也沒法知足要求。這                    種狀況下，須要加入軟件循環才能實現。咱們能夠將須要的定時時間分紅n份，利用定時器達到t/n的時間長度，而後在定時器處理程序中，累計某一變量，若是到達                    n，說明總的時間t已經達到。

      #2.要想使用定時器中斷，除了上面的定時器初值設定外，還須要將其餘相關的特殊功能寄存器也都設置好。若是使用方式0和方式1，不要忘記在計數結束後從新恢復計數器初           值。

   2.咱們使用的單片機系統的頻率是12M；步進電機轉動一週須要24步。

      本步進電機實驗板，使用FAN8200做爲驅動芯片。CPU經過以下4個引腳與FAN8200相連。

cpu	FAN8200
P1.1	CE1
P1.4	CE2
P3.2	IN1
P1.0	IN2

       本實驗使用簡單的雙四拍工做模式便可，這也是FAN8200比較方便的工做方式。只要將CE1和CE2分別置爲高，而後IN1和IN2按照預約的脈衝輸出，即01->11->10->00-        >01這個循環構成一個方向旋轉的輸出脈衝，將此序列翻轉，就是相反方向的輸出脈衝。

 

6、思考題

      1. 如採用單四拍工做模式，每次步進角度是多少，程序要如何修改？

      2. 如採用單雙八拍工做模式，每次步進角度是多少，程序要如何修改？

      3. 步進電機的轉速取決於那些因素？有沒有上、下限？

      4. 如何改變步進電機的轉向？

      5. 步進電機有那些規格參數，如何根據須要選擇型號？

如下是彙編程序：

ORG 0000H ;復位起始地址
LJMP START
ORG 000BH ;中間地址保留給中斷向量表
LJMP EINT0 ;定時器0中斷程序入口地址
ORG 0040H ;程序實際起始地址
START:
P4 EQU 0C0H
P4SW EQU 0BBH
CLK EQU P4.4 ;時鐘線
DAT EQU P4.5 ;數據線
SW EQU P3.6

MOV P4SW,#70H
MOV DPTR,#TAB ;s = 23869 --5D3E

LP:
MOV R3,#0 ;計數
MOV R4,#0
MOV R5,#0
I1: MOV TMOD,#01H ; 選擇工做方式，即對TMOD 賦初值。T0都工做在方式1，16位的計數器 GATE(GATE －門控位，控制定時器的兩種啓動方式，)等於0，不受外部控制

MOV IE,#82H ;全局中斷，T0中斷容許 中斷控制字;直接對中斷容許寄存器IE 和 優先級寄存器 IP 設置
;ORL IP,#2H ;邏輯或，T0中斷優先級高

SETB P1.1 ;CE1置高
SETB P1.4 ;CE2置高



NEXT:
JB P3.7,OPP ;若是P3.7等於1則轉移
MOV R0,#00101101B ;按下，順時針
MOV 20H,R0

LJMP SS1
OPP: MOV R0,#01111000B ;鬆開，逆時針
MOV 20H,R0
SS1:
JB P3.6,SPD
MOV R2,#0H ;按下，快速 ;23870 5D3E
LJMP L0
SPD: MOV R2,#1H ;鬆開，慢速


L0: MOV R1,#4
MOV R0,20H
L1: MOV A,R0
RLC A ;循環左移操做
MOV P3.2,C ;IN1
RLC A
MOV P1.0,C ;IN2
MOV R0,A
LCALL NUM
LCALL TIME
DJNZ R1,L1

LJMP NEXT

TIME:
CJNE R2,#1,QUICK
MOV R6,#6 ;慢速 ;分6次來記時
TIM2: MOV TH0,#5DH
MOV TL0,#3EH
SETB TR0
MOV R7,#0H
TIM3: CJNE R7,#1H,TIM3
DJNZ R6,TIM2
LJMP OUT

QUICK: MOV TH0,#5DH ;定時器0啓動;;快速,60轉/分
MOV TL0,#3EH
SETB TR0
MOV R7,#0H
TIM1: CJNE R7,#1H,TIM1
OUT:
RET
EINT0:
MOV R7,#1
RETI
NUM: ;顯示已轉動的步數，每轉動一次顯示一個數
S0: MOV A,R3
CALL EXP
MOV A,R4
CALL EXP
MOV A,R5
CALL EXP

CJNE R3,#10,S1
MOV R3,#0
CJNE R4,#10,S2
MOV R4,#0
CJNE R5,#10,S3
MOV R5,#0

S1: INC R3
LJMP STOP
S2: INC R4
LJMP STOP
S3: INC R5
LJMP STOP
STOP:
RET

EXP:
MOV 21H,R0
MOVC A,@A+DPTR
MOV R0,#8
CLY: CLR CLK ;P4.4 ;時鐘線低電平
RLC A ;累加器A 的邏輯操做指令
MOV DAT,C
SETB CLK ;P4.4 ;時鐘線高電平

DJNZ R0,CLY
MOV R0,21H
RET

TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90HEND