蓝牙的步进电机控制系统设计
目录
一、 引言 1
（一） 步进电机控制系统的发展背景 1
（二） 步进电机控制系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 常用单片机的比较与选择 3
（二） AT89C51单片机 4
（三） LCD1602型液晶屏介绍 4
（四） 步进电机简介 5
（五） HC05主从一体式蓝牙模块介绍 6
三、 硬件系统设计 8
（一） 步进电机系统的硬件结构框图设计 8
（二） 最小系统设计 8
1. 时钟电路设计 8
2. 复位电路设计 9
（三） 液晶屏电路设计 10
（四） 步进电机及其驱动器电路设计 10
（五） HC05蓝牙模块电路设计 11
（六） 按键电路 11
四、 软件系统设计 13
（一） 步进电机系统的软件工作流程设计 13
（二） 液晶屏显示流程设计 14
1. 写指令流程 14
2. 写数据流程 14
（三） 步进电机工作流程图设计 15
（四） HC05蓝牙模块收发信息流程设计 16
五、 实物制作 18
六、 实物调试 19
总 结 21
参考文献 22
致 谢 23
*景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
附录一 原理图 24
附录二 PCB图 25
附录三 元件列表 26
附录四 程序 27
引言
步进电机控制系统的发展背景
步进电机控制系统就是指一种内部嵌入单片机等微处理器作为主控芯片，在单片机片外搭配步进电机驱动器、高精度驱动脉冲生成器、测速装置、报警器以及某些无线收发模块，这些系统所表现出的特点往往是以单片机作为核心部分，在软件上以SPI、IIC或者串口等一些典型接口进行相互之间数据收发。本设计将要设计的这种步进电机控制系统主要为了完成转速改变、转速测量等功能，能够实现这种功能的系统或者机械结构在很早以前就已经出现了，较早期的步进电机控制系统在组成上以继电器控制占据主要部分，在功能的实现上也主要是以机械结构来实现的，随着电子技术逐渐发展后，设计者将一些简易的电子功能融入到传统步进电机控制系统中，虽然这些功能在实现难度上非常容易，但是诸如速度自动测量、负反馈调节以及PID等算法的加入，使得传统步进电机控制系统更加具有实用性，使用者在用这种传统步进电机控制系统时能够得到更高的使用体验感，因此设计者们意识到这一趋势之后，不断将当时较为先进的电子技术和成熟控制技术嵌入到传统步进电机控制系统内部。在二十世纪后半页半导体技术和单片机技术实现大发展后，传统步进电机控制系统迎来了发展的新契机，单片机丰富的控制方式和成熟的控制性能得到了设计师的一致好评，这一时机的步进电机控制系统设计人员纷纷将单片机控制系统进行嵌入，通过将脉冲生成器、驱动器以及测速器等模块的搭配，实现了步进电机转速快速调节、快速稳定以及高精度转速测量等新型智能功能。上世纪七十年代后期集成传感器技术的成熟为新型步进电机控制系统的发展注入了新鲜的血液，这些外型小巧、测量灵敏的传感器探头往往能够按照被测对象的变化而按规律输出相应能够被测量到的电压/电流信号，通过单片机等微处理器与集成传感器的搭配，是实现更高性能步进电机控制系统的最佳搭配。
步进电机控制系统的国内外发展现状
高性能步进电机控制系统在我国的研究起步期相对较晚，其开始时间大约可以追溯到二十世纪初，当时单片机控制系统在国内飞速普及后，使得国内一些技术从业人员开始将目光对准了将单片机系统嵌入到步进电机控制系统内部，国内的相关技术人员不断从国外一些先进的成熟系统中进行学习，在此基础上能够实现一些简单的开环控制系统，但是对于步进电机控制系统的复杂控制，相对于当时国外一些发达国家还有一定的差距。目前国内外对于步进电机控制系统的研究仍旧处于一种热情的状态，由于微处理器技术不断发展，这在很大程度上不断促进步进电机控制系统向前发展，得益于微处理器的处理速度、处理性能、生产成本以及稳定性的逐渐提升，使得步进电机控制系统也在不断提高其性价比。
本文主要研究内容
本设计在经过对当前市面上相关产品的大量调研后，结合自身的专业知识掌握程度，最终确立了如下的设计研究内容：
1）使用AT89C51单片机作为主控芯片，结合其他模块构建一个51单片机最小系统，实现一款能够实现手机蓝牙遥控步进电机进行正反转、加减速以及液晶参数显示等功能的步进电机控制系统；
2）系统采用直流正5V电压进行供电，具有较低的功率消耗；
3）配置HC05型蓝牙模块电路，通过该模块实现系统接收手机发来的电机控制指令。；
4）能实现51单片机对液晶屏的驱动，实现对步进电机控制系统的相关参数显示；
5）通过单片机对步进电机的驱动，能够实现步进电机的正反装以及加减速等功能，运行方式可通过按键或者蓝牙无线遥控进行控制。
方案选择及元器件介绍
常用单片机的比较与选择
本文结合了自身当前的知识掌握情况以及对于单片机的学习经历，最终制订了两个单片机的待选方案。
第一个方案是选用ATMEL公司的AT89C51单片机，C51单片机的数据处理宽度为八位，如果采用该单片机作为本次毕业设计的主控单片机，那么将能够带来极高的性价比，目前AT89C51单片机的平均价格为2RMB左右，作为系统的主控核心，成本能够控制在如此之低的水平，那么能够大大地提高控制系统的性价比。另外大学三年中对于AT89C51单片机的学习过程中，对其内部21个寄存器的配置以及使用已经有了很充分的经验和操作经历，因此如果使用AT89C51单片机，那么将能够给本次的毕业设计的成功带来足够的保障性。在电路构建方面以及PCB布局方面，由于AT89C51单片机体积较大，40个管脚全部采用直插形式，没有任何贴片引脚，因此对于PCB的布局以及焊接工作，能够大大降低设计难度，并且也能够在一定程度上增强系统的稳定性。
第二个方案时选用ATMEL公司的AVR单片机，所谓的AVR单片机指的是一种经过技术改进的并且采用RISC指令结构的单片机，其名称AVR的由来——该单片机是由ATMEL公司的A和V两位员工（A和V是他们名字的首字母）共同设计出来的，在51单片机的基础上，去除51单片机的复杂指令结构，而采用RISC指令结构，因此去RISC的首字母R，将A、V和R三个字母相连，这就是AVR单片机名称的由来。AVR单片机在一定意义上来讲，是51单片机的一种改进品，因为随着单片机技术的飞速发展，一开始设计人员威乐增强51单片机的稳定性，因此将外部输入的时钟频率经过多次分频，使得51单片机的主频变得非常小，通过牺牲主频的方式来保证单片机的稳定性。而AVR单片机经过了内部结构的改进，使得单片机不用经过大幅度分频，就可在较高速的主频频率下就能够稳定的工作，因此AVR单片机的运行速度相对来说比51单片机要高。AVR单片机的管脚封装形式与51单片机相同，同样能够大大有利于系统电路以及PCB布局的设计。
原文链接：http://www.jxszl.com/dzxx/txgc/47173.html
