51单片机步进电机全套资料（启停+正反转+加减速+显示速度+中断）【源程序+流程图+接线图+视频+答辩报告】综合设计首选

一、设计目标

设计程序实现按键控制步进电机启动、停机、正反转、加减速、转速及转向显示。

二、主要功能

功能1：步进电机的启动、重启、停机；

功能2：步进电机正反装；

功能3：静态数码管显示速度等级；

功能4：步进电机的加减速；

三、硬件部分

51单片机，导线，5161BS静态数码管，独立按键，四线双极性步进电机。

图1

图2

图3

图4

图5

图6

图1为单片机接线图；

图2为静态数码管的内部电路图；

图3为控制步进电机的部分的内部电路图；

图4为独立按键设置；

图5为四线双极性步进电机内部原理图；

图6为步进电机转动的原理图：

①A加正极，A-加负极，B加负极，B-加负极（电机状态，N极朝上）。

②A加负极，A-加负极，B加正极，B-加负极（电机状态，N极朝右，旋转90度）。

③A加负极，A-加正极，B加负极，B-加负极（电机状态，N极朝下）。

④A加负极，A-加负极，B加负极，B-加正极（电机状态，N极朝左）。

只要依次给相应引脚相应的电平就可以使得电机转动，转动的最小角度为90度。为了实现更加小角度的供电，本次设计中的供电顺序：A、AB、B、BA-、A-、A-B-、B-、B-A，转动的最小角度为45°。

四、程序框图

五、代码说明

代码由延时函数、按键扫描函数、模式判断函数、中断初始化函数、调速函数、主函数组成。

延时函数用于调节给电机供电的时间，从而实现调速。

按键扫描函数用来判断哪个键被按下，从而实现对应功能。

模式判断函数根据按键扫描的返回值执行相应功能。

中断初始化函数定义了两个中断。

调速函数通过两个中断函数实现电机转动的加减速。

主函数调用并执行子函数。

1.主函数

主函数声明两个中断函数，并进入子程序的循环，即先按键扫描，返回值再进入模式判断函数。

/****************************主函数**********************************/
void main(void)
{Int0Init();//声明加速的中断Int1Init();//声明减速的中断while(1){mode(key());//先按键扫描，后选择模式}
}

声明部分。定义顺时针和逆时针转动时供电的顺序，分别放到两个数组里；定义数码管显示的供电；定义全局变量V用来调节转速、全局变量D用来调节显示的速度档。

#include <REGX51.H>unsigned char SSZ[] = {0x08,0x0a,0x02,0x06,0x04,0x05,0x01,0x09};//顺时针数组
unsigned char NSZ[] = {0x09,0x01,0x05,0x04,0x06,0x02,0x0a,0x08};//逆时针数组
smg[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//用于显示档速
int V=500,D=1;//V在延时函数中，用于调速；D用来控制数码管显示的数字
int i=4;//先使电机处于停机状态
int n=0;//用于循环给电机通电

2.子函数1

延时函数用于调节给电机供电的时间，从而实现调速。

/***************************延时函数*******************************/
void delay(unsigned int t)//调节给电机供电的时间，从而调速
{while(t--);
}

3.子函数2

按键扫描函数用来判断哪个键被按下，从而实现对应功能。

/***************************按键扫描***************************************/
int key()
{if(P0_0==0) i=1;//顺时针if(P0_1==0) i=2;//逆时针if(P0_2==0) i=3;//启动/回到初速度if(P0_3==0) i=4;//停机return i;
}

4.子函数3

模式判断函数根据按键扫描的返回值执行相应功能。停机即不给电机供电并使数码管显示0。启动会首先给全局变量V赋值500保证一定的延时，达到一定的转速，并且速度档先为1。正转使用顺时针数组内规则供电，反转使用逆时针数组内规则供电，并根据全局变量D的值显示速度档。

/****************************模式判断**************************************/
void mode(int i)//由按键扫描返回值判断
{switch(i){
/****************停机****************/    case 4:P2=0X00;//不给电机供电P1=~smg[0];//数码管显示0break;
/****************启动/重启****************/ case 3:V=500;//启动的速度/初速度D=1;//速度1档，自动进入模式1
/****************模式1 正转****************/case 1:while(1){for(n=0;n<8;n++)//循环供电{P2=SSZ[n];//供电delay(V);//延时P1=~smg[D];//显示速度档}break;}  break;
/****************模式2 反转****************/case 2:while(1){for(n=0;n<8;n++)//循环供电{P2=NSZ[n];//供电delay(V);//延时P1=~smg[D];//显示速度档}break;}break;          }
}

5.子函数4

中断初始化函数定义两个外部中断从而实现控制电机的加速和减速。

/*************************中断初始化*****************************/
void Int0Init()//加速
{IT0=1;EX0=1;EA=1;
}void Int1Init()//减速
{IT1=1;EX1=1;EA=1;
}

6.子函数5

调速函数的实质是两个中断函数。如果对应按键按下，会使全局变量V加或减相应值实现转速的改变，同时全局变量D也会加或减1，从而改变数码管显示的速度档。

/*************************调速函数****************************/
void Int0() interrupt 0  //加速
{if(P3_2==0)//判断加速键是否被按下{delay(2000);//消抖if(P3_2==0)//消抖后再次判断{V=V-50;//延时时间减少，所以速度增加D=D+1;//速度档加1}}
}void Int1() interrupt 2     //减速
{if(P3_3==0)//判断减速键是否被按下{delay(2000);//消抖if(P3_3==0)//消抖后再次判断{V=V+50;//延时时间增加，所以速度减少D=D-1;//速度档减1}}
}

六、结束语

本函数实现了步进电机的基本控制，但是可拓展的地方还有很多，比如使用动态数码管显示，使用LCD1602液晶显示屏显示均可。还可以通过计算延时函数的长短，计算出电机转一圈的时间，从而计算转速。另外还可以使用计数器来计算电机1s内转了多少圈，也可以用来计算转速。留待后期开发，还有很多可以探索的功能。

七、演示视频

步进电机视频

八、源代码

#include <REGX51.H>unsigned char SSZ[] = {0x08,0x0a,0x02,0x06,0x04,0x05,0x01,0x09};//顺时针数组
unsigned char NSZ[] = {0x09,0x01,0x05,0x04,0x06,0x02,0x0a,0x08};//逆时针数组
smg[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//用于显示档速
int V=500,D=1;//V在延时函数中，用于调速；D用来控制数码管显示的数字
int i=4;//先使电机处于停机状态
int n=0;//用于循环给电机通电
/***************************延时函数*******************************/
void delay(unsigned int t)//调节给电机供电的时间，从而调速
{while(t--);
}
/***************************按键扫描***************************************/
int key()
{if(P0_0==0) i=1;//顺时针if(P0_1==0) i=2;//逆时针if(P0_2==0) i=3;//启动/回到初速度if(P0_3==0) i=4;//停机return i;
}
/****************************模式判断**************************************/
void mode(int i)//由按键扫描返回值判断
{switch(i){
/****************停机****************/    case 4:P2=0X00;//不给电机供电P1=~smg[0];//数码管显示0break;
/****************启动/重启****************/ case 3:V=500;//启动的速度/初速度D=1;//速度1档，自动进入模式1
/****************模式1 正转****************/case 1:while(1){for(n=0;n<8;n++)//循环供电{P2=SSZ[n];//供电delay(V);//延时P1=~smg[D];//显示速度档}break;}  break;
/****************模式2 反转****************/case 2:while(1){for(n=0;n<8;n++)//循环供电{P2=NSZ[n];//供电delay(V);//延时P1=~smg[D];//显示速度档}break;}break;          }
}
/*************************中断初始化*****************************/
void Int0Init()//加速
{IT0=1;EX0=1;EA=1;
}void Int1Init()//减速
{IT1=1;EX1=1;EA=1;
}
/*************************调速函数****************************/
void Int0() interrupt 0  //加速
{if(P3_2==0)//判断加速键是否被按下{delay(2000);//消抖if(P3_2==0)//消抖后再次判断{V=V-50;//延时时间减少，所以速度增加D=D+1;//速度档加1}}
}void Int1() interrupt 2     //减速
{if(P3_3==0)//判断减速键是否被按下{delay(2000);//消抖if(P3_3==0)//消抖后再次判断{V=V+50;//延时时间增加，所以速度减少D=D-1;//速度档减1}}
}
/****************************主函数**********************************/
void main(void)
{Int0Init();//声明加速的中断Int1Init();//声明减速的中断while(1){mode(key());//先按键扫描，后选择模式}
}

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