单片机51---步进电机的设计（4相5线步进电机的驱动控制）

单片机51—步进电机的设计

禁止作为商用，仅供学习交流。

0.本文主要内容

本文主要介绍了为实现步进电机的控制，先在电脑编写程序，仿真成功后，在进行实物的制作，最终独立自主的完成51单片机的编程，硬件电路的设计，画原理图，画PCB板，购买电子元器件，PCB板的焊接和检测，实物的展示等工作。
个人的观点，这个设计的现实意义不大，因为步进电机真正特点是利用脉冲信号去控制步进电机转动的角度。主要用于房间空调器分体系列室内机导风板、暖风器导风板、移动空调、壁炉更洁宝和各种智能气阀(燃气热水器、燃气灶等)。转动的速度很慢不占优势。（为什么我做了呢？因为这是一个课程设计。哈哈）

1.主要功能

本设计可采用STC89C51/52、AT89S51/52或AT89C51/52单片机作为主控制器；
（1）按键功能：
• 按键1：正转
• 按键2：反转
• 按键3：速度加
• 按键4：速度减
• 按键5：暂停/开始
（2）LED使用:五个红色LED，一个为电源指示，四个指示电机的转速。

2.Proteus软件仿真

（1）硬件电路

四位数码管为共阴极的。
4相5线步进电机28YBJ-48 28BYJ48不熟悉，你可以不用管，你只要知道对它输送一定的脉冲波形他就可以转动就行了。
uchar code turn[ ]={0x02,0x06,0x04,0x0c,0x80,0x09,0x01,0x03};//正转脉冲顺序
uchar code durn[ ]={0x03,0x01,0x09,0x80,0x0c,0x04,0x06,0x02};//反转脉冲顺序
仿真文件在文末连接
（2）软件程序

/* Main.c file generated by New Project wizard
 *
 * Created:   周日 9月 19 2021
 * Processor: AT89C51
 * Compiler:  Keil for 8051
 */
#include "reg51.h"
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define out P2
uchar code turn[ ]={
     0x02,0x06,0x04,0x0c,0x80,0x09,0x01,0x03};
uchar code durn[ ]={
     0x03,0x01,0x09,0x80,0x0c,0x04,0x06,0x02};
uchar code smgduan[17]={
     0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};//显示0~F的值
uchar i; //脉冲的第几个状态
uint dang=0;//挡位
uint fang;//转向
uint ci=0;//中断出发次数
uint dan;//备份挡位
uint fan;//备份转向
uchar gao;
uchar di;
sbit P34=P3^4;
sbit P35=P3^5;
sbit P36=P3^6;
sbit P37=P3^7;
void delayms(uint j)
{
     
    uchar a;
    for(;j>0;j--)//0.5ms
    {
     
        a=250;
        while(--a);
	a=249;
        while(--a);	
     }
}

void xuan( )
{
     
     P1=0Xff;
   if(P1!=0xff)//读取按键是否按下
	{
     
		delayms(100);//延时10ms进行消抖
		if(P1!=0xff)//再次检测键盘是否按下
		{
     	
                     switch(~P1)   
                     {
     
                        //case(0x00):fang=1;break;
                        case(0x01):if(i<8) {
     i++;} else{
     i=0;} out=turn[i];fang=1;delayms(50);break;   
                        case(0x02):if(i<8) {
     i++;} else{
     i=0;} out=durn[i];fang=0;delayms(50);break;
		        case(0x04):dang++;break;
		        case(0x08):dang--;if(dang>15){
     dang=0;};break;
                      } 
                 }
	   }
}
void DigDisplay()
{
     
        uint j;
	for(j=0;j<4;j++)
	{
     
		switch(j)	 //位选，选择点亮的数码管，
		{
     
		  case(0):P34=0;P0=~smgduan[fang];break;	 
		  case(1):P35=0;P0=0x40;break;
		  case(2):P36=0;P0=~smgduan[dang/10%10];break;
		  case(3):P37=0;P0=~smgduan[dang%10];break;						
		}
	delayms(1); //间隔一段时间扫描	
	P0=0x00;//消隐	
	P3=0xff;
	}
}
void dang_wei()
{
     
switch(dang)
	{
     
	        case(0):ET1=0;break;
		case(1):ET1=1;gao=0x88,di=0x00;break;
		case(2):ET1=1;gao=0x90,di=0x00;break;
		case(3):ET1=1;gao=0x98,di=0x00;break;
		case(4):ET1=1;gao=0xa0,di=0x00;break;
		case(5):ET1=1;gao=0xa8,di=0x00;break;
		case(6):ET1=1;gao=0xb0,di=0x00;break;
	        case(7):ET1=1;gao=0xb8,di=0x00;break;
		case(8):ET1=1;gao=0xc0,di=0x00;break;
		case(9):ET1=1;gao=0xc8,di=0x00;break;
		case(10):ET1=1;gao=0xd0,di=0x00;break;
		case(11):ET1=1;gao=0xd8,di=0x00;break;
		case(12):ET1=1;gao=0xe0,di=0x00;break;
		case(13):ET1=1;gao=0xe8,di=0x00;break;
		case(14):ET1=1;gao=0xf0,di=0x00;break;
		case(15):ET1=1;gao=0xf8,di=0x00;break;
		case(16):ET1=1;gao=0xfa,di=0x00;break;
	}
}   

void main (void)
{
     
          EA=1;
	  EX0=1;
	  IT0=1;
	  TMOD=0x10;
	  TR1=1;
	  TH1=0xfc;
	  TL1=0x00;
    while(1)
    {
     
     xuan( );
    
     if(dang<=0)
      {
     
	 dang=0;
      }
     if(dang>16)
      {
     
	 dang=16;
      }
       dang_wei();
      DigDisplay();
    }   
}

void int0() interrupt 0 using 1
{
        
	 EX0=0;
   if(ci==0)//第一次按下，暂停。
   {
     
	         dan=dang;
		 fan=fang;
		 dang=0;
		 ci++;
	 }
   else//第二次按下，继续。
   {
     
	    dang=dan;
		  fang=fan;
		  ci=0;
	 }
   EX0=1;	 
}
void time1(void) interrupt 3 using 0
{
     
	 TH1=gao;
	 TL1=di;
	 if(fang==1)
	 {
     
	   out=turn[i];
	 }
	 else
	 {
     
	   out=durn[i];
	 }
	 i++;
	 if(i>8)
	 {
     i=0;}
}

这里的编程并不是很巧妙，而是采用列举法，出现一个挡位值，列举对应情况的条件，16个挡位，对应16种情况，这样真的很笨，是可以改进的。
软件仿真成功后，接下来做实物。
我用的画PCB软件是Altium Designer Summer 09。

3.原理图

原理图上每个元器件都需要有封装，所谓的封装，简约版本就是显示元器件在PCB板引脚属性（引脚的个数，引脚的大小，是贴片安装还是直插安装等）和元器件的大小范围，这个可以自己画。
豪华板就是3D封装，会显示元器件的3D模型。需要注意PCB板制作出来是否能用，关键看引脚属性，并不是看3D封装是否好看。
原理图放在在文末连接。

4.PCB板的制作

（1）初级版本

（2）升级版本

升级版本PCB板上注释了电阻的阻值，发光二级管和极性电容的正负极，上拉电阻的VCC注释需要注意，按照PCB板的注释即可。51单片机引脚可以独立驱动数码管，上拉电阻可以不要，但是还要重新改变原理图，PCB重新布线。我时间有限就没有改，也能用。
对于学生来说淘宝上PCB打板费用还是比较贵的。下面是几个免费pcb制作网站。给初学者带来一定的支持。
捷多邦 每天有一次免费制版的机会，需要在固定时间去领。
捷配 注册后每月有两个免费卷，连续三个月未下实付订单的账号，将取消免费打样券领取资质。只能白嫖6次。
嘉立创 需要在电脑下载app,注册后注册后每月有两个免费机会，无需领卷。
以上免费的条件：单层/两层板必须是10cm*10cm以内的。都是包邮的不要钱的。
注意焊接完成后，不要立即接上电源，而是要看PCB板焊接时是否短路。用万用表中欧姆表（兆欧表）测升级版本PCB板中P4（排针）0V–5V之间的阻值，如果显示为0欧姆，恭喜您，您焊废了，连上电源就短路了。（我就焊坏了一个，当然并不是焊错了，而是电阻阻值选的不合适）。如果显示为多少多少兆欧姆，你就可以安心接上电源了。

5.元器件购买清单

我的原件封装有的是自己画的，并不规范，生成的BOM表不可用，所以要自己一个一个去通过元器件的封装尺寸去淘宝购买元器件。我的消息比较闭塞，如果有什么好的办法，可以告诉我，谢谢。注意一定要注意规格！！！，市场上一个原件有不同的规格（形状尺寸不同，极性不同，封装不同），这里的元器件都是直插式的，因为条件有限。。。

6.实物展示

（1）四次制作的PCB板

（2）焊接成品

（3）运行演示

再一次强调，焊接的时候一定按照PCB板的注释焊接，一定要细心。
这是一个压缩包文件，里面含有许多东西，有图有真相，嘻嘻。

文件包