基于C51的步进电机控制器设计
2024-06-03 13:02:05
基于C51的步进电机控制器设计
- 设计任务
- 一、步进电机是什么
- 二、程序设计
- 1.流程图
- 2.定时器中断调速程序
- 3.怎么可能只有一种写法呢?
- 总结
- 写在最后
提示：写完文章后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档
文章目录
- 设计任务
- 一、步进电机是什么
- 二、程序设计
- 1.流程图
- 2.定时器中断调速程序
- 3.怎么可能只有一种写法呢?
- 总结
- 写在最后
设计任务
控制器有三种运转模式：连续模式、点动模式、行程模式。四位数码管，从左到右，第一位显示模式，第二位显示方向，三四位显示速度或行程。各模式间采用<模式>键切换。
（1）连续模式：可以用+、—键增减速，FWR、REV键调整正反方向，<启/停>键启动或停止电机连续运转。
（2）点动模式：FWR为正转、REV为反转，按键不松开，电机一直运转。
（3）行程模式：可以用+、—键设置一个行程，<启/停>键启动电机运转，步进电机自动先加速，再匀速，最后减速停止走完整个行程。
提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考
一、步进电机是什么
本次使用的是五线四项步进电机28BYJ-48，八拍工作。L298N中VCC接5V，可正常工作。由于这款步进电机本身有1:64的减速比，所以程序装载后速度较慢，想加速在改变参数后电机本身会出现堵转、丢步等现象。
对步进电机工作原理不是很了解的同学可以百度一下哈，不过不用过于深究这个问题，接好线之后上手做就完事了，奥利给~
二、程序设计
1.流程图
大概是流程图吧，可能画的不太规范。
2.定时器中断调速程序
代码如下（示例）：
#include<reg52.h>
#include<intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int#define MotorData P0 //步进电机控制接口定义sbit plus=P2^0; //独立按键接口定义
sbit minus=P2^1;
sbit FWR=P2^2;
sbit REV=P2^3;
sbit start=P2^4;
sbit stop=P2^5;
sbit modelTranslat=P2^7;sbit DI1=P1^0; //数码管接口定义
sbit DI2=P1^1;
sbit DI3=P1^2;
sbit DI4=P1^3;
sbit DIO=P1^4;
sbit RCK=P1^5;
sbit SCLK=P1^6;uchar phasecw[8] = {0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09};//正转导通相序uchar DIG_CODE[11] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00};//数码管段选 以0起始uint modelFlag=0,directionFlag=0,speedNnumber=5,stepNnumber=0,stepTrue=0,startFlag=0xff,order=0;
//定时器中断 时间初始化 相序标记赋值
void Time0() interrupt 1 {uint speedTrue=2000*(10-speedNnumber); TH0=(65536-speedTrue)/256;TL0=(65536-speedTrue)%256;if(order==7){order=-1;}order+=1;
}
//小延时
void delay(uint i){while(i--);
}
//ms延时函数
void Delay_xms(uint x){uint i,j;for(i=0;i<x;i++){for(j=0;j<112;j++);}
}
//拆分并将待显示数据送达数码管 段选
void transitData(uchar display_data){uint i;SCLK=0;RCK=0;for(i=0;i<8;i++){SCLK=0;if((display_data<<i)&0x80){DIO=1;}else DIO=0;SCLK=1; }RCK=1;
}
//分模式对显示数据位选 调用段选 延时消隐
void Dislay(){if(modelFlag==0){DI1=1;DI2=0;DI3=0;DI4=0;transitData(DIG_CODE[modelFlag]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);DI1=0;DI2=1;DI3=0;DI4=0;transitData(DIG_CODE[directionFlag]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);DI1=0;DI2=0;DI3=1;DI4=0;transitData(DIG_CODE[0]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);DI1=0;DI2=0;DI3=0;DI4=1;transitData(DIG_CODE[speedNnumber]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);}if(modelFlag==1){DI1=1;DI2=0;DI3=0;DI4=0;transitData(DIG_CODE[modelFlag]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);DI1=0;DI2=1;DI3=0;DI4=0;transitData(DIG_CODE[directionFlag]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);DI1=0;DI2=0;DI3=1;DI4=0;transitData(DIG_CODE[0]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);DI1=0;DI2=0;DI3=0;DI4=1;transitData(DIG_CODE[speedNnumber]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);}if(modelFlag==2){uint disStep=stepNnumber-(stepTrue/512);DI1=1;DI2=0;DI3=0;DI4=0;transitData(DIG_CODE[modelFlag]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);DI1=0;DI2=1;DI3=0;DI4=0;transitData(DIG_CODE[directionFlag]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);DI1=0;DI2=0;DI3=1;DI4=0;transitData(DIG_CODE[disStep/10]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);DI1=0;DI2=0;DI3=0;DI4=1;transitData(DIG_CODE[disStep%10]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);}
}
//按键检测 标记赋值
void Keyscan(){//模式按键检测if(modelTranslat==0){Delay_xms(1);if(modelTranslat==0){if(modelFlag==2){modelFlag=0; }else modelFlag+=1; }Delay_xms(200);//松手检测 }//+-分模式判断if(plus==0 || minus==0){Delay_xms(1);if(modelFlag==0){if(plus==0){if(speedNnumber==9){speedNnumber=-1;}speedNnumber+=1; }if(minus==0){if(speedNnumber==0){speedNnumber=10;}speedNnumber-=1; } }if(modelFlag==1){if(plus==0){ if(speedNnumber==9){speedNnumber=-1;}speedNnumber+=1; }if(minus==0){ if(speedNnumber==0){speedNnumber=10;}speedNnumber-=1; } }//+不设上限 —不能为负if(modelFlag==2){if(plus==0){stepNnumber+=1; }if(minus==0){if(stepNnumber==0){stepNnumber=5;}stepNnumber-=1; }}Delay_xms(200);//松手检测}//方向键切换 正转标记为0 反转为1if(FWR==0){Delay_xms(10);if(FWR==0){directionFlag=0; }}if(REV==0){Delay_xms(10);if(REV==0){directionFlag=1; }}//启停标记 启动标记为0 停止为1if(start==0){startFlag=0;}if(stop==0){startFlag=1;}
}
//顺时针转动
void MotorCW(){MotorData=phasecw[order];TR0=1; stepTrue+=1;
}
//逆时针转动
void MotorCCW(){MotorData=phasecw[7-order];TR0=1; stepTrue+=1;
}
//停止转动
void MotorStop(){MotorData=0x00;stepTrue=0;stepNnumber=0;startFlag=0xff;TR0=0;
}
//分模式调电机正反转
void modelFirst(){if(directionFlag){MotorCCW(); }else{MotorCW(); }
}
void modelSecond(){if(FWR==0){MotorCW(); }if(REV==0){MotorCCW();}
}
void modelThird(){uint stepTarget=(stepNnumber*1024);//64*8=512 实测45°uint i,j;if(!directionFlag){for(i=0;i<stepTarget;i++){MotorCW(); }}else{for(i=0;i<stepTarget;i++){MotorCCW(); }}MotorStop();
}void main(){Delay_xms(50);//等待系统稳定TMOD=0X01;TH0=(65536-10000)/256;TL0=(65536-10000)%256;EA=1;ET0=1;while(1){Keyscan();Dislay();if(startFlag==0){ switch(modelFlag){case(0):modelFirst();break;case(1):modelSecond();break;case(2):modelThird();break;default:break; }}if(startFlag==1){MotorStop(); } }
}
3.怎么可能只有一种写法呢?
第二种调速方式：延时
我个人感觉这种做法有点耍赖皮的感觉，而且实际上机测试的时候数码管的显示效果会差很多，就断断续续的感觉，也有可能是八拍工作方式的问题，时间会有点久，如果换成四拍工作方式的话效果可能会好一些，有兴趣的同志们可以用四拍导通相序来试一下。
代码如下（示例）：
#include<reg52.h>
#include<intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int#define MotorData P0 //步进电机控制接口定义sbit plus=P2^0; //独立按键接口定义
sbit minus=P2^1;
sbit FWR=P2^2;
sbit REV=P2^3;
sbit start=P2^4;
sbit stop=P2^5;
sbit modelTranslat=P2^7;sbit DI1=P1^0; //数码管接口定义
sbit DI2=P1^1;
sbit DI3=P1^2;
sbit DI4=P1^3;
sbit DIO=P1^4;
sbit RCK=P1^5;
sbit SCLK=P1^6;uchar phasecw[8] ={0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09};//正转导通相序
uchar phaseccw[8]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08};//反转导通相序 uchar DIG_CODE[11] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x00};//数码管段选 以0起始uint modelFlag=0,directionFlag=0,speedNnumber=5,stepNnumber=0,stepTrue=0,startFlag=0xff;
//小延时
void delay(uint i){while(i--);
}
//ms延时函数
void Delay_xms(uint x){uint i,j;for(i=0;i<x;i++){for(j=0;j<112;j++);}
}void transitData(uchar display_data){uint i;SCLK=0;RCK=0;for(i=0;i<8;i++){SCLK=0;if((display_data<<i)&0x80){DIO=1;}else DIO=0;SCLK=1; }RCK=1;
}void Dislay(){if(modelFlag==0){DI1=1;DI2=0;DI3=0;DI4=0;transitData(DIG_CODE[modelFlag]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);DI1=0;DI2=1;DI3=0;DI4=0;transitData(DIG_CODE[directionFlag]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);DI1=0;DI2=0;DI3=1;DI4=0;transitData(DIG_CODE[0]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);DI1=0;DI2=0;DI3=0;DI4=1;transitData(DIG_CODE[speedNnumber]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);}if(modelFlag==1){DI1=1;DI2=0;DI3=0;DI4=0;transitData(DIG_CODE[modelFlag]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);DI1=0;DI2=1;DI3=0;DI4=0;transitData(DIG_CODE[directionFlag]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);DI1=0;DI2=0;DI3=1;DI4=0;transitData(DIG_CODE[0]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);DI1=0;DI2=0;DI3=0;DI4=1;transitData(DIG_CODE[speedNnumber]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);}if(modelFlag==2){uint disStep=stepNnumber-(stepTrue/64);DI1=1;DI2=0;DI3=0;DI4=0;transitData(DIG_CODE[modelFlag]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);DI1=0;DI2=1;DI3=0;DI4=0;transitData(DIG_CODE[directionFlag]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);DI1=0;DI2=0;DI3=1;DI4=0;transitData(DIG_CODE[disStep/10]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);DI1=0;DI2=0;DI3=0;DI4=1;transitData(DIG_CODE[disStep%10]);delay(1);transitData(DIG_CODE[10]);}
}void Keyscan(){//模式按键检测if(modelTranslat==0){Delay_xms(1);if(modelTranslat==0){if(modelFlag==2){modelFlag=0; }else modelFlag+=1; }Delay_xms(200);//松手检测 }//+-分模式判断if(plus==0 || minus==0){Delay_xms(1);if(modelFlag==0){if(plus==0){if(speedNnumber==9){speedNnumber=-1;}speedNnumber+=1; }if(minus==0){if(speedNnumber==0){speedNnumber=10;}speedNnumber-=1; } }if(modelFlag==1){if(plus==0){ if(speedNnumber==9){speedNnumber=-1;}speedNnumber+=1; }if(minus==0){ if(speedNnumber==0){speedNnumber=10;}speedNnumber-=1; } }//+不设上限 —不能为负if(modelFlag==2){if(plus==0){stepNnumber+=1; }if(minus==0){if(stepNnumber==0){stepNnumber=5;}stepNnumber-=1; }}Delay_xms(200);//松手检测}//方向键切换 正转标记为0 反转为1if(FWR==0){Delay_xms(10);if(FWR==0){directionFlag=0; }}if(REV==0){Delay_xms(10);if(REV==0){directionFlag=1; }}//启停标记 启动标记为0 停止为1if(start==0){startFlag=0;}if(stop==0){startFlag=1;}
}//顺时针转动
void MotorCW(){uchar i;for(i=0;i<8;i++){//Dislay();MotorData=phasecw[i];Delay_xms(10-speedNnumber);//转速调节//Dislay();}stepTrue+=1;
}
//逆时针转动
void MotorCCW(){uchar i;for(i=0;i<8;i++){//Dislay();MotorData=phaseccw[i];Delay_xms(10-speedNnumber);//转速调节//Dislay();}stepTrue+=1;
}
//停止转动
void MotorStop(){MotorData=0x00;stepTrue=0;stepNnumber=0;startFlag=0xff;
}void modelFirst(){if(directionFlag){MotorCCW(); }else{MotorCW(); }
}void modelSecond(){if(FWR==0){MotorCW(); }if(REV==0){MotorCCW();}
}void modelThird(){uint stepTarget=(stepNnumber*64);uint i;if(!directionFlag){for(i=0;i<stepTarget;i++){MotorCW(); }}else{for(i=0;i<stepTarget;i++){MotorCCW(); }}MotorStop();
}//主函数
void main(){Delay_xms(50);//等待系统稳定while(1){Keyscan();Dislay();if(startFlag==0){ switch(modelFlag){case(0):modelFirst();break;case(1):modelSecond();break;case(2):modelThird();break;default:break; }}if(startFlag==1){MotorStop(); } }
}
总结
以上就是我对本次实习任务的程序总结，其实这次实习让我收获最大的就是排查问题的思维方式，将可能导致问题出现的原因都穷举出来，想清楚了以后一项一项的检查，可以按照个人直觉（按可能性从高到低的去查），也可将原因分层，逐级排查，，一定要有耐心不要着急，最后一定是能够完成的。
写在最后
针对程序如有疑问可以私信联系我，看到之后我会尽力解答。祝大家学业有成&别墅靠海&终成眷属！
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