单片机课程设计说明书
设计题目 两种方式控制步进电机控制
指导教师：
设计者：
系 别： 机械工程学院
班 级：
学 号：
目 录
序言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
一、步进电机介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
1.1步进电机的概念„„„„„„„„„„„„„„„„„4
1.1步进电机的特点„„„„„„„„„„„„„„„„„4
二、设计要求及任务„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
三、设计目的及原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
3.1设计目的„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
3.2设计原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
3.3步进电机工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„7
四、所需设备„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
五、设计思路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
5.1提出方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
5.2方案论证„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
六、调试程序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
七、设计程序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15
八、总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18
九、参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19
序 言
单片机技术是计算机技术发展的一个重要分支。由于单片机具有集成度高、体积小、可靠性高、价格便宜等特点，在机电一体化、工业控制、仪器仪表、家用电器、信息和通信产品、军事装备等领域均得到了广泛的应用。而步进电机就是其中的一小部分。
步进电机是把电脉冲信号变换成角位移以控制转子转动的微特电机。在自动控制装置中作为执行元件。每输入一个脉冲信号，步进电动机前进一步，故又称脉冲电动机。步进电动机多用于数字式计算机的外部设备，以及打印机、绘图机和磁盘等装置。 步进电动机的驱动电源由变频脉冲信号源、脉冲分配器及脉冲放大器组成，由此驱动电源向电机绕组提供脉冲电流。步进电动机的运行性能决定于电机与驱动电源间的良好配合。主要用于数字控制系统中，精度高，运行可靠。如采用位置检测和速度反馈，亦可实现闭环控制。步进电动机已广泛地应用于数字控制系统中，如数模转换装置、数控机床、计算机外围设备、自动记录仪、钟表等之中，另外在工业自动化生产线、印刷设备等中亦有应用。
第一章 设计要求及任务
用P1.0－P1.3口控制一台步进电机，用两种方法实现单双八拍控制。晶振频率12Mhz
第二章 所需设备
1、电脑一台
2、52单片机开发系统一块
3、步进电机一个
4、 usb转串口线，电源线
第三章 设计思路
5.1 提出方案
方案一：电机的运转一般由脉冲信号和方向信号来控制的，脉冲的频率控制电机的转速，脉冲的个数控制电机的转角，用单片机控制步进电机，可以用一个输出口发送脉冲：高电平->延时->低电平->延时->......延时的长短控制脉冲的频率，电平的转换次数就是脉冲个数。
因为步进电机的控制室通过脉冲信号来控制的，经电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件，所以怎样产生这个脉冲信
号和产生怎样的脉冲信号是电机控制的关键。
5.2 方案论证
用单片机来产生着个脉冲信号，通过单片机的P1口输出脉冲信号，因为所选电机是四相的，所以只需要P1口的低四位P1.0~P1.3分别接到电机的四根电线上。调试好程序之后转盘转动。
单片机的引脚功能:
1）VCC（40）：电源+5V。
2）VSS（20）：接地，也就是GND。
3）XTL1（19）和XTL2（18）：振荡电路。
4）PSEN（29）：片外ROM选通信号，低电平有效。
5）ALE/PROG（30）：地址锁存信号输出端/EPROM编程脉冲输入端。
6）RST/VPD（9）：复位信号输入端/备用电源输入端。
7）EA/VPP（31）：内/外部ROM选择 端
8）P0
9．P1
I/0口。
9）P2
口。
口（21-28）：准双向I/0口口（39-32）：双向I/O口。（1-8）：准双向通用
步进电机驱动和单片机连线图
第四章 调试程序
1、打开Keil软件，建立一个新工程，单机【Project】在下拉菜单中找到【New project...】选项，如图1所示
图1 建立新的工程组
2、选择工程要保存的路径，并且输入工程文件名。Keil的一个工程里通常含有很多小文件，为了方便管理，一般将一个工程放在一个独立的文件夹下，并且给文件命名，如图2所示。
图2 定义工程文件名
3、单击保存后会弹出一个对话框，要求选择单片机的机型，可以根据使用的单片机来选择。Keil C51几乎支持所有的51内核的单片机，在这里选择Atmel的AT89C52，如下图所示，选择后单机保存，如图3所示。
图3 选择单片机的型号
4、完成上一步骤后，窗口界面如图4所示。
图4 工程组界面
到此为止，还没建好一个完整的工程，虽然工程名有了，但工程当中还没有任何文件及代码，接下来就是添加文件及代码。
5、单击【File】菜单中的【new】菜单项，或者单机界面上的快捷图标，如图5所示。
图5 新建文件
6、新建文件后的窗口如图6所示。
图6 文件界面
7、此时光标在编辑窗口中闪烁，可以输入用户的应用程序，但此时这个新建文件与刚刚建立的工程还没有直接的联系，单机“保存”图标，窗口界面如图7所示。
图7 文件保存到工程组
输入要保存的文件名，同时必须输入正确的扩展名“.a”，然后单击【保存】按钮。
8、回到编辑界面，单机【Target1】前面的“+”号，然后在【Source Goup 1】单击右键，弹出如图8所示的菜单。
图8 添加程序至工程
然后选择【Add Files to Group‘Sourse Group 1’】菜单项弹出图9对话框
图9 选择文件
9、选中【Text 1】，单击【Add】按钮，再单击【Close】按钮，然后再单击左侧【Sourse Group 1】前面的“+”,屏幕窗口如图10所示。
图10 程序编写界面
10、编写好程序就要进行程序的编译，单机工具栏上的“编译”，在编译的过程中，如果出现错误，修改程序直到没有错误为止，然后一次点击“编译”“调试”，在此过程中出现错误的，也要修改程序直到没有错误为止，编译过程中出现警告一般不必考虑，但特殊时期也要通过修改程序消除警告。
第五章 设计程序
第一种方式
ORG 0000H
LJMP MAIN（跳转到主程序）
ORG 0100H（主程序存放地址0100H）
MAIN:
MOV SP,#60H ;设置堆栈指针（设置堆栈的长度为60H byte，首先
SP是堆栈指针指令，将立即数60H送SP，SP=（60H），即定义栈顶位置为 内部RAM的60H单元）
ACALL DELAY（ 调用delay子程序）
SMRUN: ;电机控制方式为单双八拍
MOV P1,#08H ;A
ACALL DELAY
MOV P1,#0CH ;AB
ACALL DELAY
MOV P1,#04H ;B
ACALL DELAY
MOV P1,#06H ;BC
ACALL DELAY
MOV P1,#02H ;C
ACALL DELAY
MOV P1,#03H ;CD
ACALL DELAY
MOV P1,#01H ;D
ACALL DELAY
MOV P1,#09H ;DA
ACALL DELAY
SJMP SMRUN ;循环转动
DELAY: ;延时程序
MOV R4,#10
DELAY1:
MOV R5,#250
DJNZ R5,$
DJNZ R4,DELAY1（总延时时间：t=2*250*10=5000μs)） RET
；
END
第二种方式
ORG 0000H (程序起始位置)
AJMP START (系统复位后跳转向主程序start) ORG 000BH （start的起始地址为00BH）
AJMP TT1 （跳转到TT1）
ORG 0030H （TT1起始地址0030H）
START:
MOV P1,#0FFH （P1口置1）
MOV TMOD,#01H （设置定时器0工作方式为1即16位定时器 ） MOV R2,#08H 08H赋值给R2
MOV R1,#02H 02H赋值给R1
MOV TH0,#0D8H 定时器0高八位初值
MOV TL0,#0F0H 低八位初始值
ORL IE,#82H 开启中断
MOV R0,#00H 00H赋值给R0
SETB TR0 启动定时器
LOOP:
MOV A,R0 R0的内容给定时器A
MOV DPTR,#NUM DPTR为间址寄存器
MOVC A,@A+DPTR
CJNE R1,#00H,LOOP 寄存器R1的内容与0比较，不等则跳loop MOV P1,A 累加器A中的数据传送到p1寄存器，也就是p1端口
MOV R1,#02H
INC R0 加一指令
DJNZ R2,LOOP （R2)-1放入R2，R2-1≠0
SJMP START 跳转到start
NUM:DB 0f1h,0f3h,0f2h,0f6h,0f4h,0fch,0f8h,0f9h
TT1: 定时中断程序
CLR TR0 复位定时器T0
DEC R1 寄存器R1减一再放入到R1中
MOV TH0,#0D8H }定时器高八位初值
MOV TL0,#0F0H 定时器低八位初值
SETB TR0 启动定时器T0
RETI 中断返回
END
图4.1 主程序流程图
如图所示，在主程序中ADC0809将采集到模拟数据（即电压值，通过改变电位器来获得不同的电压值）转换为数字量，再将此数字量传给单片机处理。单片机处理后送给数码管显示。
4.2 显示程序设计
图4.2显示程序流程图
如图所示，ADC转换后的数据经过单片机处理后送给数码管显示，单片机首先输出位选指令，选中要显示的那们数码管。然后输出段码指令，输出要显示的数字。依次输出各位要显示的数字、直到各位数字显示完为止。
总 结
通过这一学期单片机原理及其应用这门课程和本次课程设计,作为一名大四的学生，我们觉得做单片机的课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。
在课程设计环节中，我们觉得最困难的是程序设计，首先要理解原理，然后进行流程设计，转化为程序，进行调试，我们在调试的时候出现了很多错误，改错的过程是非常痛苦的，好在我们耐心地一一克服了，最后敲定了合理的程序。但问题并没有因此结束，当我们装上步进电机后，能否带动步进电机转起来等等一些列问题让我们感到手足无措，但是在老师的指导下也一一克服了，最后得到了较为满意的结果，在此感谢老师的悉心指导。
还有一点体会就是要养成注释程序的好习惯，一个程序的完美与否不仅是实现功能，而应该让人一看就明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便。通过这次的课程设计，我们懂得了学习的重要性，了解到了理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，相信这些对我们今后的工作与学习都会有很大的帮助。一个团队的合作是完成这次设计的关键，我们通过讨论，研究最佳方案，合理分工，使得这次设计能够较好的完成，在合作中，互相学习，在一起设计中发现自己的不足和缺陷，并一起进步，这也为我们今后的工作积累经验。
参考文献
[1] 赵巍 冯娜.单片机基础及应用（第二版），清华大学出版社,2014.
[2] 张毅刚.单片机原理及应用，高等教育出版社,2003.
[3] 陈理壁. 步进电机及其应用. 上海科学技术出版社,1989.
[4] 刘保延等. 步进电机及其驱动控制系统.哈尔滨工业大学出版社,1997.
[5]王福瑞. 单片微机测控系统设计大全 . 北京:北京航空航天大学出版社,1998.
单片机课程设计说明书
设计题目 两种方式控制步进电机控制
指导教师：
设计者：
系 别： 机械工程学院
班 级：
学 号：
目 录
序言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
一、步进电机介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
1.1步进电机的概念„„„„„„„„„„„„„„„„„4
1.1步进电机的特点„„„„„„„„„„„„„„„„„4
二、设计要求及任务„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
三、设计目的及原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
3.1设计目的„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
3.2设计原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
3.3步进电机工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„7
四、所需设备„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
五、设计思路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
5.1提出方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
5.2方案论证„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
六、调试程序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
七、设计程序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15
八、总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18
九、参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19
序 言
单片机技术是计算机技术发展的一个重要分支。由于单片机具有集成度高、体积小、可靠性高、价格便宜等特点，在机电一体化、工业控制、仪器仪表、家用电器、信息和通信产品、军事装备等领域均得到了广泛的应用。而步进电机就是其中的一小部分。
步进电机是把电脉冲信号变换成角位移以控制转子转动的微特电机。在自动控制装置中作为执行元件。每输入一个脉冲信号，步进电动机前进一步，故又称脉冲电动机。步进电动机多用于数字式计算机的外部设备，以及打印机、绘图机和磁盘等装置。 步进电动机的驱动电源由变频脉冲信号源、脉冲分配器及脉冲放大器组成，由此驱动电源向电机绕组提供脉冲电流。步进电动机的运行性能决定于电机与驱动电源间的良好配合。主要用于数字控制系统中，精度高，运行可靠。如采用位置检测和速度反馈，亦可实现闭环控制。步进电动机已广泛地应用于数字控制系统中，如数模转换装置、数控机床、计算机外围设备、自动记录仪、钟表等之中，另外在工业自动化生产线、印刷设备等中亦有应用。
第一章 设计要求及任务
用P1.0－P1.3口控制一台步进电机，用两种方法实现单双八拍控制。晶振频率12Mhz
第二章 所需设备
1、电脑一台
2、52单片机开发系统一块
3、步进电机一个
4、 usb转串口线，电源线
第三章 设计思路
5.1 提出方案
方案一：电机的运转一般由脉冲信号和方向信号来控制的，脉冲的频率控制电机的转速，脉冲的个数控制电机的转角，用单片机控制步进电机，可以用一个输出口发送脉冲：高电平->延时->低电平->延时->......延时的长短控制脉冲的频率，电平的转换次数就是脉冲个数。
因为步进电机的控制室通过脉冲信号来控制的，经电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件，所以怎样产生这个脉冲信
号和产生怎样的脉冲信号是电机控制的关键。
5.2 方案论证
用单片机来产生着个脉冲信号，通过单片机的P1口输出脉冲信号，因为所选电机是四相的，所以只需要P1口的低四位P1.0~P1.3分别接到电机的四根电线上。调试好程序之后转盘转动。
单片机的引脚功能:
1）VCC（40）：电源+5V。
2）VSS（20）：接地，也就是GND。
3）XTL1（19）和XTL2（18）：振荡电路。
4）PSEN（29）：片外ROM选通信号，低电平有效。
5）ALE/PROG（30）：地址锁存信号输出端/EPROM编程脉冲输入端。
6）RST/VPD（9）：复位信号输入端/备用电源输入端。
7）EA/VPP（31）：内/外部ROM选择 端
8）P0
9．P1
I/0口。
9）P2
口。
口（21-28）：准双向I/0口口（39-32）：双向I/O口。（1-8）：准双向通用
步进电机驱动和单片机连线图
第四章 调试程序
1、打开Keil软件，建立一个新工程，单机【Project】在下拉菜单中找到【New project...】选项，如图1所示
图1 建立新的工程组
2、选择工程要保存的路径，并且输入工程文件名。Keil的一个工程里通常含有很多小文件，为了方便管理，一般将一个工程放在一个独立的文件夹下，并且给文件命名，如图2所示。
图2 定义工程文件名
3、单击保存后会弹出一个对话框，要求选择单片机的机型，可以根据使用的单片机来选择。Keil C51几乎支持所有的51内核的单片机，在这里选择Atmel的AT89C52，如下图所示，选择后单机保存，如图3所示。
图3 选择单片机的型号
4、完成上一步骤后，窗口界面如图4所示。
图4 工程组界面
到此为止，还没建好一个完整的工程，虽然工程名有了，但工程当中还没有任何文件及代码，接下来就是添加文件及代码。
5、单击【File】菜单中的【new】菜单项，或者单机界面上的快捷图标，如图5所示。
图5 新建文件
6、新建文件后的窗口如图6所示。
图6 文件界面
7、此时光标在编辑窗口中闪烁，可以输入用户的应用程序，但此时这个新建文件与刚刚建立的工程还没有直接的联系，单机“保存”图标，窗口界面如图7所示。
图7 文件保存到工程组
输入要保存的文件名，同时必须输入正确的扩展名“.a”，然后单击【保存】按钮。
8、回到编辑界面，单机【Target1】前面的“+”号，然后在【Source Goup 1】单击右键，弹出如图8所示的菜单。
图8 添加程序至工程
然后选择【Add Files to Group‘Sourse Group 1’】菜单项弹出图9对话框
图9 选择文件
9、选中【Text 1】，单击【Add】按钮，再单击【Close】按钮，然后再单击左侧【Sourse Group 1】前面的“+”,屏幕窗口如图10所示。
图10 程序编写界面
10、编写好程序就要进行程序的编译，单机工具栏上的“编译”，在编译的过程中，如果出现错误，修改程序直到没有错误为止，然后一次点击“编译”“调试”，在此过程中出现错误的，也要修改程序直到没有错误为止，编译过程中出现警告一般不必考虑，但特殊时期也要通过修改程序消除警告。
第五章 设计程序
第一种方式
ORG 0000H
LJMP MAIN（跳转到主程序）
ORG 0100H（主程序存放地址0100H）
MAIN:
MOV SP,#60H ;设置堆栈指针（设置堆栈的长度为60H byte，首先
SP是堆栈指针指令，将立即数60H送SP，SP=（60H），即定义栈顶位置为 内部RAM的60H单元）
ACALL DELAY（ 调用delay子程序）
SMRUN: ;电机控制方式为单双八拍
MOV P1,#08H ;A
ACALL DELAY
MOV P1,#0CH ;AB
ACALL DELAY
MOV P1,#04H ;B
ACALL DELAY
MOV P1,#06H ;BC
ACALL DELAY
MOV P1,#02H ;C
ACALL DELAY
MOV P1,#03H ;CD
ACALL DELAY
MOV P1,#01H ;D
ACALL DELAY
MOV P1,#09H ;DA
ACALL DELAY
SJMP SMRUN ;循环转动
DELAY: ;延时程序
MOV R4,#10
DELAY1:
MOV R5,#250
DJNZ R5,$
DJNZ R4,DELAY1（总延时时间：t=2*250*10=5000μs)） RET
；
END
第二种方式
ORG 0000H (程序起始位置)
AJMP START (系统复位后跳转向主程序start) ORG 000BH （start的起始地址为00BH）
AJMP TT1 （跳转到TT1）
ORG 0030H （TT1起始地址0030H）
START:
MOV P1,#0FFH （P1口置1）
MOV TMOD,#01H （设置定时器0工作方式为1即16位定时器 ） MOV R2,#08H 08H赋值给R2
MOV R1,#02H 02H赋值给R1
MOV TH0,#0D8H 定时器0高八位初值
MOV TL0,#0F0H 低八位初始值
ORL IE,#82H 开启中断
MOV R0,#00H 00H赋值给R0
SETB TR0 启动定时器
LOOP:
MOV A,R0 R0的内容给定时器A
MOV DPTR,#NUM DPTR为间址寄存器
MOVC A,@A+DPTR
CJNE R1,#00H,LOOP 寄存器R1的内容与0比较，不等则跳loop MOV P1,A 累加器A中的数据传送到p1寄存器，也就是p1端口
MOV R1,#02H
INC R0 加一指令
DJNZ R2,LOOP （R2)-1放入R2，R2-1≠0
SJMP START 跳转到start
NUM:DB 0f1h,0f3h,0f2h,0f6h,0f4h,0fch,0f8h,0f9h
TT1: 定时中断程序
CLR TR0 复位定时器T0
DEC R1 寄存器R1减一再放入到R1中
MOV TH0,#0D8H }定时器高八位初值
MOV TL0,#0F0H 定时器低八位初值
SETB TR0 启动定时器T0
RETI 中断返回
END
图4.1 主程序流程图
如图所示，在主程序中ADC0809将采集到模拟数据（即电压值，通过改变电位器来获得不同的电压值）转换为数字量，再将此数字量传给单片机处理。单片机处理后送给数码管显示。
4.2 显示程序设计
图4.2显示程序流程图
如图所示，ADC转换后的数据经过单片机处理后送给数码管显示，单片机首先输出位选指令，选中要显示的那们数码管。然后输出段码指令，输出要显示的数字。依次输出各位要显示的数字、直到各位数字显示完为止。
总 结
通过这一学期单片机原理及其应用这门课程和本次课程设计,作为一名大四的学生，我们觉得做单片机的课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。
在课程设计环节中，我们觉得最困难的是程序设计，首先要理解原理，然后进行流程设计，转化为程序，进行调试，我们在调试的时候出现了很多错误，改错的过程是非常痛苦的，好在我们耐心地一一克服了，最后敲定了合理的程序。但问题并没有因此结束，当我们装上步进电机后，能否带动步进电机转起来等等一些列问题让我们感到手足无措，但是在老师的指导下也一一克服了，最后得到了较为满意的结果，在此感谢老师的悉心指导。
还有一点体会就是要养成注释程序的好习惯，一个程序的完美与否不仅是实现功能，而应该让人一看就明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便。通过这次的课程设计，我们懂得了学习的重要性，了解到了理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，相信这些对我们今后的工作与学习都会有很大的帮助。一个团队的合作是完成这次设计的关键，我们通过讨论，研究最佳方案，合理分工，使得这次设计能够较好的完成，在合作中，互相学习，在一起设计中发现自己的不足和缺陷，并一起进步，这也为我们今后的工作积累经验。
参考文献
[1] 赵巍 冯娜.单片机基础及应用（第二版），清华大学出版社,2014.
[2] 张毅刚.单片机原理及应用，高等教育出版社,2003.
[3] 陈理壁. 步进电机及其应用. 上海科学技术出版社,1989.
[4] 刘保延等. 步进电机及其驱动控制系统.哈尔滨工业大学出版社,1997.
[5]王福瑞. 单片微机测控系统设计大全 . 北京:北京航空航天大学出版社,1998.