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基于ARM的步進電機控制課程設計.doc

'基于ARM的步進電機控制課程設計.doc'
?《基于ARM的步進電機控制》課程設計報告目 錄1.設計目的與要求 …………………………………………………………21.1設計目的 …………………………………………………………2 1.2設計要求 ……………………………………………………………2 2.方案設計與論證 ……………………………………………………………2 2.1設計分析 …………………………………………………………………2 2.2方案論證……………………………………………………………………2 2.3方案選擇……………………………………………………………………23. 硬件電路 ………………………………………………………………2 3.1硬件結構………………………………………………………………………3 3.2器件連接說明 …………………………………………………………………44.軟件設計………………………………………………………………………55調試 ……………………………………………………………………………76.結論與心得……………………………………………………………………77.參考文獻………………………………………………………………………7附錄 程序 …………………………………………………………………81、設計的目的與要求1.1 設計目的(1)本次課程設計是在學習了《深入淺出ARM7——LPC213X/214X》課程之后綜合利用所學知識完成一個計算機應用系統設計并在實驗室實現。(2)通過課程設計,鞏固和加深了對“微機原理與接口技術”課程中所學的理論知識和實驗能力,基本掌握計算機接口應用電路的一般設計方法,提高電子電路的設計和實驗能力。(3)加深對計算機軟硬知識的理解,獲得初步的應用經驗,為以后從事生產和科研工作打下一定的基礎。1.2 設計要求(1)設計一個步進電機的控制系統。(2)可通過鍵盤設定轉速和方向。(3)能夠顯示當前的轉速。2、方案的設計與論證2.1 設計分析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。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。本次課程設計所設計的步進電機的控制系統可通過鍵盤設定轉速和方向,并能顯示轉速。2.2 方案論證 方案一:采用ARM7的脈寬調制器PWM產生脈沖對步進電機進行控制。 方案二:利用定時器定時中斷進行步進電機的控制。2.3 方案選擇 第一種方案中PWM技術是采用脈寬調制技術,即占空比不同的方波電壓產生不同的平均電流使步進電機轉動,通過調節占空比即可調節電機轉速。雖然很精確,但設置較繁瑣。 第二種方案中采用定時器定時中斷的方式,只需要幾條簡單的指令就可以產生具有一定頻率和數目的脈沖信號,而且在整個脈沖產生過程中,CPU 可用來處理其他工作,大大提高了系統的實時處理能力。 考慮到系統的實時性及程序的繁簡程度我選擇了第二種方案。3、硬件電路3.1 硬件結構 (1)EasyARM2138開發板是周立功公司設計的EasyARM系列開發套件之一,采用了PHILIPS公司基于ARM7TDMI-S 核、單電源供電、LQFP64封裝的LPC2138,具有JTAG仿真調試、ISP編程等功能。 開發板上提供了一些鍵盤、LED、蜂鳴器等常用功能部件,還具有RS232接口電路、I2C存儲器電路。另外,用戶也可以更換兼容的CPU進行仿真調試,如LPC2132、LPC2138、LPC2142等。靈活的跳線組合(開發板使用的所有I/O均可斷開連接),還有用戶I/O接口,極方便了用戶進行32位ARM嵌入式系統的開發實驗。 (2) 定時器(3)中斷LPC2138 通過向量中斷控制器(VIC )管理中斷。外設中斷信號需要經過2 個開關才能 到達ARM 核,真正產生異常,邏輯示意圖如下圖所示。如果在VIC中使能了相應外 設的中斷,外設中斷才能到達VIC并向核發送中斷請求;只有使能了核中斷IRQ或者 FIQ,核才能真正產生異常。硬件圖如下中斷的過程示意圖如下:(4)按鍵的連接圖不按下時為高電平,按下時變為低電平。(5) UART0 特性:管腳描述:(6) 步進電機接口 由于LPC2138的GPIO驅動能力有限,必須通過ULN2003達林頓集成驅動芯片驅動步進電機,在步進電機和驅動電路間連接了電阻,防止控制紊亂而造成的電機損壞。3.2 器件連接說明(1)在EasyARM2138開發板上,當跳線JP6分別選擇TXD0和RXD0端時方可進行UART0通信實驗。(2)KEY1連接P0.16;KEY2連接P0.17;KEY3連接P0.18, KEY4連接P0.19, KEY5連接P0.20,KEY6連接P0.21。(3)步進電機的四個輸入端口分別接EasyARM2138開發板上P2.2~P2.5四個端口。4、軟件設計系統軟件采用C語言編程,程序詳情請參見附錄。程序的流程圖如下: 開始初始化參數:設置SPI管腳連接,P0.30連接到AD0.3,P1[25:16]連接GPIO,設置bjdj_qd控制口為輸出,初始化SPI,IRQ中斷使能,定時器0初始化,啟動定時器,設置并啟動定時器0中斷IRQ 。步進電機進入最近一次設定的模式(初始時為模式0)是否有按鍵按下 否進入模式0:八拍正轉。在數碼管上顯示0,同時在上位機上顯示轉速。 是KEY1按 下? 是進入模式1:八拍反轉。在數碼管上顯示1,同時在上位機上顯示轉速。KEY2按 下? 否 是進入模式2:雙四拍正轉。在數碼管上顯示2,同時在上位機上顯示轉速。KEY3按 下? 否 是KEY4按 下? 否進入模式3:雙四拍反轉。在數碼管上顯示3,同時在上位機上顯示轉速。 是 否進行減速。在數碼管上顯示5,同時在上位機上顯示轉速。KEY5按 下? 是 否進行加速。在數碼管上顯示6,同時在上位機上顯示轉速。KEY6按 下? 是4、調試按照器件連接說明連接好EasyARM2131開發板上的跳線,然后將步進電機與EasyARM2131開發板連接上。運行程序,開始調試。在一開始的時候,由于用定時器設置的中斷時間太長導致看不見電機有明顯的轉動。通過修改定時時間,漸漸地電機轉動變得明顯了。然后測試按鍵功能時發現,案件的檢測不夠靈敏,有時候需要按幾下才能檢測到,后來經過修改延時消抖的時間,將其變短且在每次按下按鍵時不急于松開而保持一會兒,這樣按鍵檢測變得較為靈敏了。在調試中發現:單雙八拍和雙四拍要比單四。省略部分。 } } if((IO0PIN & KEY5) == 0) { DelayNS(10); if((IO0PIN & KEY5) == 0) { i=5; zhuansu2+=20;zhuansu1=zhuansu; // 按鍵KEY5減速 MSPI_SendData(DISP_TAB[i]); // 發送到數碼管顯示 if(zhuansu2!=zhuansu1)zhuansu=zhuansu2; // 發送到上位機顯示 while((IO0PIN & KEY5) == 0); } } if((IO0PIN & KEY6) == 0) { DelayNS(10); if((IO0PIN & KEY6) == 0) { i=6; zhuansu2-=20; // 按鍵KEY6加速 zhuansu1=zhuansu; MSPI_SendData(DISP_TAB[i]); // 發送到數碼管顯示 if(zhuansu2!=zhuansu1)zhuansu=zhuansu2; // 發送到上位機顯示 while((IO0PIN & KEY6) == 0); } } sprintf(str, "ADC_Data:M",ADC_Data); ISendStr(0,0,0x30,str); sprintf(str, "zhuansu:M",zhuansu); // 發送到上位機顯示 ISendStr(0,2,0x30,str); } return 0;}/*******************************End*********************************/袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈
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