51单片机如何实现步进电机的启停？

51单片机实现步进电机（39BYG316/28BYJ48）的启停，圈数设定，正反转，速率调整，LCD1602显示等调节
一、方案设计
方案1：采用89C51+ULN2003+28BYJ48，28BYJ48是一种常见的四相五线步进减速电机，其减速比为1/64，步进角1.8°，即如果采用四相四拍运行，若使步进电机转一周则需要64*(360/1.8)个脉冲；如果采用四相八拍运行，若使步进电机转一周则需要64*(360/0.9)个脉冲；
方案2：采用89C51+ULN2003+39BYG316，39BYG316是一种常见的四相五线步进电机，步进角1.8°，即如果采用四相四拍运行，若使步进电机转一周则需要6360/1.8个脉冲；如果采用四相八拍运行，若使步进电机转一周则需要360/0.9个脉冲；
二、硬件设计
硬件设计分为MCU模块、LCD和按键模块、电源模块、驱动模块共四大模块。
MCU模块采用较为常见的STC89C52RC，一般的淘宝店都能买到，设计时要特别注意P0口需要配置上拉电阻，晶振选取11.0592M的。
LCD和按键模块，四个按键的功能分别是K1启停，K2设定圈数，K3方向转换，K4速率调整，LCD选取LCD1602。
电源模块的设计比较简单，测试用的输入为7.2V电源，因此仅采用一稳压芯片AMS1117-5.0即可得到所需要的单片机供电电压，并添加了一个自锁开关方便及时断电，电源指示灯用于指示电源状态。
驱动模块采用最最常用的达林顿管驱动器ULN2003，并在输出端口设置四路LED显示当前驱动状态。
另外，步进电机的接线较为麻烦易错，28BYJ48在淘宝上有现成的解决办法，结合ULN2003驱动很容易接线；39BYG316电机也是在淘宝上买的，4.5元一个，接线仿照28BYJ48也很容易解决。

二、软件设计
首先，为了步进电机更好的运行，采用八拍的运行方式，给出四相八拍正反转表，如下：


//为了简便的宏定义
#define uchar unsigned char
#define uint  unsigned int
//四相八拍反转表
uchar code FFW[8]={0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09};
//四相八拍正转表
uchar code REV[8]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08};


然后，按照硬件设计编写软件连接


***it K1 = P3^2;   // 启停
***it K2 = P3^3;   // 设定圈数
***it K3 = P3^4;   // 方向调整
***it K4 = P3^5;   // 速率调整


***it LCD_RS = P2^6;   // LCD连接
***it LCD_RW = P2^5;   // LCD连接
***it LCD_EN = P2^7;   // LCD连接


设置必须用的延时函数，为后面按键消抖，LCD1602通信等所使用


//空指令延时函数
#define delayNOP(); {_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();};


/********************************************************/
/*延时 t ms函数
/********************************************************/
void delay(uint t)
{
uchar k;
while(t--)
{
  for(k=0; k<125; k++)
  {}
}
}


再然后设置LCD1602的通信


/********************************************************/
/* 检查LCD状态
/* lcd_busy=1 忙，等待
/* lcd_busy=0 闲，可写指令与数据
/********************************************************/
bit lcd_busy()
{
  bit result;
  LCD_RS = 0;
  LCD_RW = 1;
  LCD_EN = 1;
  delayNOP();
  result = (bit)(P0&0x80);
  LCD_EN = 0;
  return(result);
}


/********************************************************/
/* 写指令到LCD
/* RS=L , RW=L, E=高脉冲, D0-D7= 指令码
/*
/********************************************************/
void lcd_wcmd(uchar cmd)
{
  while(lcd_busy());
        LCD_RS = 0;
  LCD_RW = 0;
  LCD_EN = 0;
       
  P0 = cmd;
  delay(1);
       
  LCD_EN = 1;
  delay(5);
  LCD_EN = 0;
}


/********************************************************/
/* 写显示数据到LCD
/* RS=H , RW=L, E=高脉冲, D0-D7= 数据
/*
/********************************************************/
void lcd_wdat(uchar dat)
{
while(lcd_busy());
LCD_RS = 1;
LCD_RW = 0;
LCD_EN = 0;
       
P0 = dat;
delay(1);
       
LCD_EN = 1;
delay(5);
LCD_EN = 0;
}


/********************************************************/
/* LCD 初始化
/*
/********************************************************/
void lcd_init()
{
lcd_wcmd(0x38);
lcd_wcmd(0x0c);
lcd_wcmd(0x06);
lcd_wcmd(0x01);
lcd_wcmd(0x80);
}


/********************************************************/
/* 设定显示位置
/*
/********************************************************/
void lcd_pos(uchar pos)
{
lcd_wcmd(pos | 0x80); // 数据指针 = 80 + 地址变量
}


然后设置LCD1602的初始化




//LCD1602 显示的状态数据
uchar code cdis1[ ] = {" STEPPING MOTOR "};
uchar code cdis2[ ] = {"CONTROL PROCESS"};
uchar code cdis3[ ] = {" STOP "};
uchar code cdis4[ ] = {"NUM:  RATE:"};  
uchar code cdis5[ ] = {" RUNNING "};


/********************************************************/
/* LCD1602 初始化
/*
/********************************************************/
void LCD_init_DIS()
{
delay(10);  
lcd_init(); // 初始化 LCD
       
lcd_pos(0); // 设置为第一行第一位
m = 0;
while(cdis1[m] != '')
{
  lcd_wdat(cdis1[m]);
  m++;
}

lcd_pos(0x40); // 设置为第二行第一位
m = 0;
while(cdis2[m] != '')
{
  lcd_wdat(cdis2[m]);
  m++;
}

delay(3000); // 开机等待，给与提示！

lcd_pos(0); // 设置为第一行第一位
m = 0;
while(cdis3[m] != '')
{
  lcd_wdat(cdis3[m]);
  m++;
}

lcd_pos(0x40); // 设置为第二行第一位
m = 0;
while(cdis4[m] != '')
  {
   lcd_wdat(cdis4[m]);
   m++;
  }
       
        for(m=0;m<2;m++)
  {
   lcd_pos(0x0c+m); // 显示方向符号
   lcd_wdat(0x3e);
  }
}


对于LCD中变化量的显示写了数据替换程序和数据显示程序


/********************************************************/
/*
/* 数据替换程序
/*
/********************************************************/
void data_conv()
{
data_temP1=data_temp/10; // 高位
       
if(data_temP1==0)
  {data_temP1=0x20;} // 高位时0不显示
else
  {data_temP1=data_temP1+0x30;}


data_temp2=data_temp%10; // 低位
data_temp2=data_temp2+0x30;
}


/********************************************************/
/*
/* 数据显示程序
/*
/********************************************************/
void data_dis()
{
data_temp = snum; // Ï显示圈数
data_conv();
lcd_pos(0x44);
lcd_wdat(data_temP1);
lcd_pos(0x45);
lcd_wdat(data_temp2);
       
data_temp = rate; // 显示速率
data_conv();
lcd_pos(0x4d);
lcd_wdat(data_temP1);
lcd_pos(0x4e);
lcd_wdat(data_temp2);
}


/********************************************************
/*
/* 显示运行方向符号
/*
/********************************************************/
void motor_DR()
{
if(direction==1) // 正转
{
         for(m=0;m<2;m++)
    {
                 lcd_pos(0x0c+m); // 显示正转
     lcd_wdat(0x3e);
    }
}
else // 反转
{
         for(m=0;m<2;m++)
    {
     lcd_pos(0x0c+m); // 显示反转
     lcd_wdat(0x3c);
    }
}
}


/********************************************************
/*
/* 显示运行状态
/*
/********************************************************/
void motor_RUN()
{
if(on_off==1)
{
         TR0=1;
   lcd_pos(0); // 设置为第一行第一位
   m = 0;
   while(cdis5[m] != '')
   {
                 lcd_wdat(cdis5[m]); //RUNNING
     m++;
   }
   motor_DR();
}

else
{
         TR0=0;
         P1 =0x0f;
   lcd_pos(0); // 设置为第一行第一位
   m = 0;
   while(cdis3[m] != '')
   {
                 lcd_wdat(cdis3[m]); //STOP
     m++;
   }
   motor_DR();
   snum=snum1;
   number1=0; // 清零圈数
}
}


使用定时器中断进行电机驱动，最快速度下每1ms发一次脉冲，即400ms即可转一圈


/********************************************************/
/*
/* 定时器0中断
/*
/********************************************************/
void motor_onoff() interrupt 1
{
  TL0 = 0x18;
  TH0 = 0xfc;
  q++;
       
  if(q < rate)
    { return; }
  else
    {
                        q=0;
      number++; // 脉冲计数
      if(number==400) //400 四相八拍，步距角1.8°，每360°/(1.8°/2)=400
                      //脉冲转一圈
      {
                snum--;
        number=0;
        number1++;
      } // 电机转动圈数
      if(direction==1) // 方向
      {
                                if(v<8)
          {P1 = FFW[v];v++;} // 正转
        if(v==8)
          { v=0; }
      }
      else
      { if(v<8)
          {P1 = REV[v];v++;} // 反转
        if(v==8)
          { v=0; }
      }
    }
}


在主函数中进行按键扫描，控制电机


/********************************************************
*
* 主函数
*
*********************************************************/
main()
{
LCD_init_DIS();
TMOD = 0x01;  // T0 定时 方式1
TL0 = 0x18;   
TH0 = 0xfc;   // (65536-64536)*1us=1ms
EA = 1;
ET0 = 1;
P1 = 0x0f;    //电机驱动置1
       
while(1)
{
         
  /********************************************************/
  // 启停
  if(K1==0)
  {
         delay(100);// 消抖
   while(K1==0); // 待按键释放
   on_off=~on_off;
   motor_RUN();
   } // K1 end
         
   /********************************************************/
         // 设定圈数
  if(K2==0)
  {
          delay(100);// 消抖
                if(K2==0)
                {
                        if(snum_dr==1)
      {
                   snum++;
       snum1=snum;
       if(snum==0x64)// 最大100圈
       { snum_dr=~snum_dr;}
      }
      else
      {
                   snum--;
       snum1=snum;
       if(snum==0x01)
       { snum_dr=~snum_dr; }
      }
                }
  } //K2 end
       
  /********************************************************/
        // 方向转换
  if(K3==0)
  {
          delay(100);// 按键消抖
                if(K3==0)
                {
                        direction=~direction;
      motor_DR();
                }
  }//K3 end
       
  /********************************************************/
        // 速率调整
  if(K4==0)
  {
          delay(100);// 消抖
                if(K4==0)
                {
                        if(rate_dr==1)
      {
                   rate++;
       if(rate==0x0a)// 最大10档
       { rate_dr=~rate_dr;}
      }
      else
      {
       rate--;
       if(rate==0x01)
       { rate_dr=~rate_dr; }
      }
                }
  } //K4 end
       
/********************************************************/
        if(number1==snum1) // 与设定圈数相等即宕机
  {
        number1=0;
    on_off=0;
    TR0=0;
    snum=snum1;
    P1=0x0f;
    motor_RUN();
  }
  data_dis();
} // while(1) end
} //main end


至此，全部控制结束。可用51单片机实现步进电机（39BYG316/28BYJ48）的启停，圈数设定，正反转，速率调整，LCD1602显示等调节。