本科生毕业设计说明书（毕业论文）
题目：基于AT89C51单片机的步进
电机控制系统
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基于AT89C51单片机的步进电机控制系统
摘要
步进电机是数字控制系统中的一种执行元件，它能按照控制脉冲的要求，迅速起动，制动，正反转和调速。具有步距角精度高，停止时能自锁等特点，因此步进电机在自动控制系统中，特别是在开环的控制系统中得到了日益广泛的应用。
本文以单片机和环形脉冲分配器为核心设计的步进电机控制系统，通过软硬件的设计调试，实现步进电机能根据设定的参数进行自动加减速控制，使控制系统以最短的时间到达控制终点，而又不发生失步的现象；同时它能准确地控制步进电机的正反转，启动和停止。硬件是以AT89C51单片机为核心的控制电路，主要包括：环形脉冲分配器、键盘显示电路、步进电机的驱动电路等。软件部分采用C语言编程，主要包括键盘显示程序、步进电机的调速程序、停止判断程序等。
关键词：步进电机控制系统；调速；单片机
Based on AT89C51 Single-chip Computer
Stepping Motor Control System
Abstract
Stepping motor is a kind of digital control system components. It can achieve quick start-up, positive inversion, stopping and speed control, according to the control pulse. It has high precision step angle, and can be self-locking when it keeps still. As these characteristics, stepping motor in automatic control system, especially in the open loop control system has been widely applied.
This article mainly focuses on taking Single-chip Computer and cycle pulse distributor as the core, and designing the stepping motor control system. Through the design of the software and hardware debugging, it realizes controlling the step motor’s acceler ation and deceleration automatically, according to parameter setting. Making the system arrive the end point with the shortest time, but not occur outing of step. Besides it can accurately achieve start-up, positive inversion and shutdown. Hardware takes AT89C51 as the core of control circuit, mainly including: cycle pulse distributor, keyboard and display circuit, stepping motor driving circuit, etc. Software part adopts the C language programming, mainly including keyboard and display program, stepping motor speed control program, stop judging program, etc.
Key words: Stepping motor control system; speed control; Single-chip Computer
目录
摘要.......................................................................................................................................... I V Abstract ..................................................................................................................................... V 第一章引言 (1)
1.1 课题提出的背景和研究意义 (1)
1.2 课题的主要研究内容 (1)
1.3 本章小结 (2)
第二章步进电机控制系统设计 (2)
2.1 步进电机的原理 (2)
2.1.1 三相单三拍通电方式 (2)
2.1.2 三相双三拍通电方式 (4)
2.1.3 三相六拍通电方式 (5)
2.2 环形脉冲分配器 (7)
2.3 续流电路 (10)
2.3.1 二极管续流 (11)
2.3.2 二极管—电阻续流 (12)
2.4 步进电机驱动电路 (13)
2.5 步进电机的变速控制 (14)
2.5.1 变速控制的方法 (16)
2.6 步进电机在自动生产线中的应用 (17)
2.7 本章小结 (18)
第三章控制系统硬件设计 (19)
3.1 硬件系统设计原则 (19)
3.2 控制系统组成 (19)
3.3 主要元件的选择 (20)
3.3.1 单片机的选择 (20)
3.3.2 EPROM的选择 (21)
3.3.3 可逆计数器的选择 (22)
3.4 控制系统接口电路的设计 (23)
3.4.1 环形脉冲分配器设计 (23)
3.4.2 显示电路设计 (24)
3.4.3 外部复位电路设计 (25)
3.5 控制系统整体电路设计 (26)
3.6 本章小结 (26)
第四章控制系统软件设计 (27)
4.1 软件系统设计原则 (27)
4.2 步进电机控制系统功能设计 (27)
4.3 主程序设计 (28)
4.3.1 主程序工作过程 (28)
4.3.2 主程序工作流程图 (29)
4.3.3 定时器T0中断程序流程图 (29)
4.4 Proteus仿真 (32)
4.5 显示程序设计 (33)
4.6 键盘程序设计 (34)
4.7 调速程序设计 (35)
4.7.1 20BY步进电机参数 (35)
4.7.2 步进电机转速与频率的关系 (36)
4.8 本章小结 (37)
第五章结束语 (37)
参考文献 (37)
附录 (39)
附录A 系统程序（C） (39)
附录B 20BY步进电机转速与定时器定时常数关系表 (49)
附录C 控制系统电路图 (52)
致谢 (53)
第一章引言
1.1 课题提出的背景和研究意义
由于步进电机不需要位置传感器或速度传感器就可以实现定位，即使在开环状态下它的控制效果也是令人非常满意的，这有利于装置或设备的小型化和低成本，因此步进电机在计算机外围设备、数控机床和自动化生产线等领域中都得到了广泛的应用。
对于一个步进电机控制系统而言，总希望它能以最短的时间到达控制终点。因此要求步进电机的速度尽可能地快，但如果速度太快，则可能发生失步。此外，一般步进电机对空载最高启动频率都是有所限制的。当步进电机带负载时，它的启动频率要低于最高空载启动频率。根据步进电机的矩频特性可知，启动频率越高，启动转矩越小，带负载的能力越差。当步进电机启动后，进入稳态时的工作频率又远大于启动频率。由此可见，一个静止的步进电机不可能一下子稳定到较高的工作频率，必须在启动时有一个加速的过程。从高速运行到停止也应该有一个减速的过程，防止步进电机因为系统惯性的原因，而发生冲过终点的现象。为此本文以单片机作为控制核心，实现步进电机的自动加减速控制，使系统以最短的时间到达控制终点，而又不发生失步的现象。因为步进电机的转速正比于控制脉冲的频率，所以调节步进电机的转速，实质上是调节单片机输出的脉冲频率【1】。
由于步进电机的运动特性受电压波动和负载变化的影响小，方向和转角控制简单，并且步进电机能直接接收数字量的控制，非常适合采用微机进行控制。步进电机工作时，失步或者过冲都会直接影响其控制精度。研究步进电机的加减速控制，可以提高步进电机的响应速度、平稳性和定位精度等性能，从而决定了步进电机控制系统的综合性能。
1.2 课题的主要研究内容
1、步进电机的工作原理
通过查阅文献对步进电机的单拍运行、双拍运行、单双拍运行等各种运行方式进行研究，深入了解各种运行方式的特点和对步进电机控制性能的影响。
2、环形脉冲分配器的设计
研究环形脉冲分配器的作用和构成，并设计出可靠、灵活的环形脉冲分配器电路。
3、步进电机的续流电路
根据步进电机的控制特点，分析续流电路对步进电机控制性能的影响，并设计步进电机的续流电路。
4、步进电机控制系统的软硬件设计
根据步进电机的原理和控制特点，对步进电机控制系统的软硬件进行分析和设计。
5、程序的调试及修改
用Keil软件进行编程和调试，并且在Proteus环境下进行系统仿真。
1.3 本章小结
本章首先介绍了课题研究的背景，提出设计的思路。其次介绍了课题研究的目的和意义，最后介绍了课题的主要研究内容。
第二章步进电机控制系统设计
2.1 步进电机的原理
反应式步进电机的工作原理是与反应式同步电机一样，也是利用转子横轴磁阻与直轴磁阻之差所引起的反应转矩而转动，如图2.1 所示是一台反应式步进电机的工作原理，定子铁心为凸极式，共有三相，六个磁极，不带小齿，磁极上装有控制绕组，相对的两个磁极串联连接，组成一相控制绕组。转子用软磁材料制成，也是凸极结构，只有两个齿，齿宽等于定子的极靴宽【2】。
2.1.1 三相单三拍通电方式
这是步进电机的一种最简单的工作方式，所谓“三相”，即三相步进电机，
具有三相定子绕组；“单”指每次只有一相绕组通电；“三拍”指三次换接为一个循环，第四次换接重复第一次情况。
当A相绕组通电如图2.1 (a) 所示，而B相和C相不通电时，A相的两个磁极被励磁，一个呈N极另一个呈S极，由于磁场对转子铁心的电磁吸力，使转子轴线对准A相磁极的轴线。这种现象也可以这样来理解，A相通电时，转子对定子的相对位置不同，则磁路的磁阻也不同，使A相磁路的磁阻为最少的转子位置，就是该时的稳定平衡位置，即转子稳定在转子轴线和A相磁极轴线相重合的位置。同样道理，当A相断开，接通B相时，如图2.1 (b) 所示，B相磁极对转子的电磁力将使转子顺时针转过60°，达到转子轴线和B相磁极轴线相重合的位置，即转子走过一步，然后B相电源断开，同时接通C相如图2.1 (c) 所示，同理将使转子按顺时针方向再走一步。如此按A-B-C-A的顺序使三相绕组轮流通电，则转子依顺时针方向一步一步地转动。如果改变三相绕组的通电顺序为A-C-B-A显然步进电机将按逆时针方向转动。上述三相三拍运行，表示三种通电状态为一个循环，即三次通电状态改变后，又恢复到起始状态，一拍对应转子转过的角度称为步距角，通常用θs表示，图2.1中转子每步转过的步距角为60°。
（a）A相通电（b）B相通电（c）C相通电
图2.1 三相反应式步进电机原理
如果将上图的反应式步进电机的转子制成四极（或称为四个齿）结构，如图2.2所示，则按三相单三拍运行时，转子的步距角也将发生变化。当A相通电时如图2.2 (a)所示，转子齿1、3对准A相磁极轴线重合，当B相通电时如图2.2 (b)所示，转子将逆时针转过30°，稳定在转子齿2、4对准B相磁极轴线的位置，
当C相通电时如图2.2 (c)所示，转子又将逆时针方向转动30°，转子齿1、3对准C相磁极轴线的位置，由此可见，每通电一次转子转过的角度为30°即每步转过的步距角为30°。
(a) A相通电(b) B相通电(c) C相通电
图2.2 转子为四极的三相步进电机
2.1.2 三相双三拍通电方式
如果将步进电机的控制绕组的通电方式改为：AB-BC-CA-AB或AC-CB-BC-CA。这种通电方式每拍同时有两相绕组通电，三拍为一循环，如图2.3所示，转子为四极的反应式步进电机。图2.3 (a) 为AB相同时通电的情况，图2.3 (b) 为BC相通电的情况，可见转子每步转过的角度为30°与单三拍运行方式相同，但其中有一点不同，即在双三拍运行时，每拍使步进电机从一个状态转变为另一个状态时，总有一相绕组保持通电。例如由AB相通电变为BC相通电时，B相保持继续通电状态，C相磁极力图使转子逆时针转动，而B相磁极却起阻止转子继续向前转动的作用，即起到一定的电磁阻尼作用，所以步进电机工作比较平稳，三相单三拍运行时，由于没有这种阻尼用，所以转子到达新的平衡位置后会产生振荡，稳定性能远不如双三拍运行方式。
(a) AB相通电(b) BC相通电
图2.3 三相双三拍运行方式
2.1.3 三相六拍通电方式
这是一种将一相通电和两相通电结合起来的运行方式，其具体通电方式为：A-AB-B-BC-C-CA-A 或A–AC-CB-B-BA-A，即一相通电和两相通电间隔轮流进行，六种不同的通电状态组成一个循环，这时步进电机的工作情况如图2.4 所示，图2.4(a)为A相通电时的情况，转子齿1、3磁轴与A相磁极轴线重合，当通电状态由A转为AB时，步进电机的状态如图2.4(b) 所示，转子齿1、3磁极离开A相磁极轴线，即转子逆时针转过15°。通电方式由AB转为B时，步进电机的状态如图2.4(c) 所示，转子齿2、4磁极轴线和B相磁极轴线相重合，或转子齿1、3磁极轴线离开A相磁极轴线30°角，即转子又逆时针方向运行了一步，相应的角度为15°如此类推，可见步进电机每走一步，将转过15°，恰好为三相单拍或双三拍通电方式的一半。
六拍运行方式与双三拍相同，由一个通电状态转变为另一通电状态时，也总有一相继续保持通电，同样具有电磁阻尼作用，工作也比较平稳。
(a) A相通电(b) AB相通电
(c) B相通电(d) BC相通电
图2.4 三相六拍通电方式
通过分析可知一台步进电机可以有不同的通电方式，即可以有不同的拍数。拍数不同时，其对应的步距角大小也不同，拍数多则步距角小。通电相数不同也会带来不同的工作性能。此外，也可以看到同一种通电方式，对于转子磁极数不同的步进电机，也会有不同的步距角。步距角θs可由式(1-1)求得【3】
θs=360°/mKZ R(1-1)
式中m —控制绕组相数；
Z R —转子齿数；
K —与通电方式有关的状态系数，当通电方式为单拍，即拍数与相数相同，K=1；为双拍时，即拍数为相数的两倍时，K=2。
2.2 环形脉冲分配器
要使步进电机正常工作，必须按照该种步进电机的励磁状态转换表所规定的状态和次序依次对各相绕组进行通电和断电控制。环形分配器的主要功能是把单片机发出的脉冲信号按一定的规律分配给步进电机的驱动电路，控制绕组的导通和截止。同时步进电机有正反转的要求，所以环形脉冲分配器的输出既有周期性又有可逆性。可以说环形脉冲分配器是一种特殊的可逆循环计数器，但它输出的不是一般的编码，而是步进电机励磁状态所要求的特殊编码【4】。
在步进电机的驱动系统中，控制器与驱动器之间连接方式可分为串行控制和并行控制。串行控制时，控制器输出脉冲信号和方向电平，环形脉冲分配器把它转换成并行的驱动信号，再控制绕组的导通和截止。控制脉冲信号的有无就能控制步进电机运行和停止，脉冲信号的频率决定步进电机的运行速度，方向电平控制步进电机的运转方向。并行控制时，控制器直接输出各相绕组的导通和截止信号，此时环形脉冲分配器在控制器中，由软件来代替环形脉冲分配器的功能，不管是串行控制还是并行控制必须有环形脉冲分配器这个环节。
步进电机按类型、相数来划分种类繁多，不同种类、不同相数、不同分配方式都必须有不同的环形脉冲分配器，因此所需要的环形脉冲分配器的类型是很多的。如果全部用硬件来搭成，结构是相当复杂的，不能满足步进电机驱动系统的需要，为此提出一种用EPROM搭建的环形分配器，以满足不同的要求。
EPROM存储器是一种紫外线擦除的可编程只读存储器，存储器的内容可以由使用者自己编程，且可以用紫外线照射后重新使用。用EPROM可以搭建成各种环形脉冲分配器。其基本思想是：首先确定步进电机励磁状态转换表，再以二进制码的形式存入EPROM存储器中，只要按照地址的正向或反向顺序依次取出地址的内容，那么存储器输出的就是各相绕组的励磁状态，用EPROM搭建的环形脉冲分配器的原理框图如图2.5 所示，它由两部分组成。前面是一个可逆的循环计数器，计数脉冲的有无控制步进电机的运行与停止，计数器加减控制端控制步进电机的正反转，如果低电平时计数器加计数，步进电机正转，如果高电平时计数器减计数，步进电机反转。计数器的计数长度应等于步进电机运行一个周期的拍数或拍数的整数倍，计数器的输出端接到EPROM的地址线上，并且使EPROM总是处于读出的状态，这样计数器的每个计数状态都对应存储器的一个
地址，存储器的输出端就对应步进电机的一种励磁状态。简单的说存储器存入的是一个环形脉冲分配器的状态输出表，计数器每输入一个脉冲，计数器计一个数，这个数值就会选通存储器的一个地址，存储器就输出一个数据，即步进电机的一个励磁状态。如果计数器做加计数，则存储器按地址递增的方向依次读取状态表的内容，相反，计数器做减计数，则存储器按地址递减方向依次取出状态表的内容，从而控制步进电机的正反转。
图2.5 含有EPROM 环形脉冲分配器
用EPROM设计环形脉冲分配器，具有如下的特点：
1、线路简单。由可逆循环计数器和存储器两部分组成，计数器可以用现有的器件实现，计数长度可以用简单的外围电路实现。对EPROM存储器的主要工作是编程，存储状态表，所以工作量小。
2、一种线路可以实现多种励磁状态方式的分配，只要在不同的地址区域存储不同的状态表，除软件工作之外，硬件无需改动。
3、可排除非法状态。驱动电路输入非法状态可能会损坏驱动电路。存储器中存储的内容，除了在选通的地址存储所需的状态表之外，其他没用的地址都存储各相截止的信号。因此即使有非法的地址输入，输出端输出的都是截止的信号，可以保护驱动器不受损坏。
由于励磁状态是按运行拍数循环的，所以存储器输出的状态也必须按拍数循环出现，这就要求计数器是可逆计数器，同时计数长度是运行循环拍数的整数倍。实际上，使用RPROM设计的环形脉冲器是一种软硬件结合的技术，通过软件的编程可以实现不同励磁方式的输出。
由上可见，这种方法适用于控制任意类型的步进电机。对于不同的步进电机
及不同的励磁方式，只需改变存储的状态表，硬件不需要做任何的变化。跟软件的方法相比，需要增加硬件的成本，但软件简单，速度快，少占用CPU的时间，提高了系统的响应速度。软件方法的优点是节省硬件，降低系统的成本，且更改灵活，有利于系统的小型化，其主要的缺点是占用CPU时间较多，降低系统的响应速度。
图2.6 环形脉冲分配器电路
由EPROM与可逆计数器构成的环形脉冲分配器如图2.6所示，计数器选用74LS191，74LS191是四位二进制进制可逆计数器，时钟脉冲从CP端输入，计数器的输出QA~QD直接接到EPROM的低四位地址线A0~A3，这样可以选通2716的十六个地址（00H~0FH）。
74LS191第五脚为加减法输入控制端，该输入端作为方向输入的控制信号，当低电平时做加法计数，为正转状态。当为高电平时做减法计数，为反转状态。74LS191数据输入端A、B、C、D各管脚接地，11脚是置数端，当它为高电平时74LS191为计数状态，当它为低电平时，计数器停止计数，把数据端的内容（ABCD）装入计数器。
2716的管脚OE和CE分别为输出允许和片选端，使它接地让它一直处于选通状态。四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。因此本文选择步进电机八拍的工作方式。EPROM 的存储内容如表2.1所示。
表2.1四相步进电机八拍工作方式存储状态表
2.3 续流电路
步进电机的控制性能，与各相绕组导通和截止时电流的增加和衰减速度有关，对于加速度大、或者运行速度高的步进电机，当转换速度增加时，由于绕组电感的作用，电流经常不能立即升到额定值，同样在绕组断电时，电流也不能立即衰减到零。当步进电机下一相导通时，断电相绕组中的衰减电流对步进电机起制动作用。
如图2.7所示为一相励磁时的等效电路。L为绕组电感，R为串联回路的总电阻，E为反电动势。当步进电机为锁定状态时，忽略T管的压降，则绕组的电流为U/R。如果T断电，绕组中磁场能量将极力保持原有电流的方向。晶体管上的管压降将随Ldi/dt正比的增加，这个峰值电压的大小可能会超过一个晶体管的最大耐压U，造成晶体管损坏。常用的步进电机可以很容易产生数值比步进电机外加电压大的峰值电感电动势。这个电感电动势必须控制在晶体管安全运行区域内。所以驱动电路除了对步进电机绕组提供导通回路外，还必须提供一个绕组断电时的续流回路，其作用是既要保证电流的泄放的速度，同时又要抑制电感电势，
保护晶体管不受感应电动势峰值的冲击。
图2.7 一相励磁电路
2.3.1 二极管续流
抑制电势的最简单的形式是用二极管跨接步进电机绕组的两端，如图2.8所示。在绕组导通期间，二极管处于反向截止状态。当绕组断电时，绕组电势极性反向，二极管处于正向导通的状态，为电流提供一个续流回路，二极管把功放管的集射极电压钳位到电源电压+U。
当一相绕组断电时，存储在绕组中的能量必须消耗在电路的电阻R中，该电阻包括绕组电阻，串联电阻和二极管正向导通电阻，衰减时间常数为L/R。在低速时，断电相电流衰减缓慢是允许的，但高速时，就会影响步进电机的控制性能。
图2.8 二极管泄放电路图2.9 负载曲线
2.3.2 二极管—电阻续流
要求高速或变速运行时，断电绕组的能量必须尽快消耗，这可以通过增加一个与二极管串联的电阻Rs，以减少泄放回路的时间常数，此时断电回路的时间常数为L/(R+Rs)。Rs的最大值取决于集—射极间的击穿电压Ucer。当步进电机截止时，若通过二极管的初始电流为额定电流In，即
In=U/R
则晶体管集—射极间的压降为
Uce=U+RsIn=U（1+Rs/R）
这样为使Uce 则Rs 目录 第一章绪论 (1) 1.1 系统开发的背景 (1) 1.2 软件开发的策略 (1) 1.3 软件的开发方法 (3) 1.4 系统开发环境的选取 (4) 第二章系统规划 (7) 2.1 软件开发中的主要问题 (7) 2.2 软件开发目标 (7) 第三章系统分析 (8) 3.1 系统的初步调查 (8) 3.2 系统的可行性分析 (8) 3.3 对现存软件的研究 (9) 3.4 新系统逻辑方案的提出 (9) 第四章系统设计 (12) 4.1 目的与任务 (12) 4.2 系统的总体结构设计 (12) 4.3 系统的物理结构设计 (13) 4.4 系统运行的软硬件环境 (14) 4.5数据库设计 (14) 4.6用户界面设计 (17) 第五章系统实现 (19) 5.1 与数据库的连接 (19) 5.2 线程的设计 (21) 5.3具体的功能实现 (22) 5.4 系统测试 (34) 第六章系统运行与维护 (36) 6.1 系统的运行 (36) 6.2 系统的维护 (36) 第七章结论 (37) 7.1本软件的特点 (37) 7.2本软件的缺点 (37) 结束语 (38) 致谢 (38) 参考文献 (39) 第一章绪论 1.1 系统开发的背景 在科技日益发达的今天，社会对每个身处其中的分子要求越来越高，懂得一门外语只是基本的要求。而学习外语也要讲究一定的方法，一些辅助的工具也是必不可少的。 回顾过去背单词的方式，大家都是对着一本厚厚的字典，用笔在纸上反来复去的写，力求用次数来达到记忆的目的。可这种方式太浪费时间，一些单词被背了又背，一些单词却未被问津，自己都不知道哪些是已经记下来的，哪些是还不会的。把时间都白白的浪费掉了，真是得不偿失，因此，改变这种方式势在必行！使用计算机编写的背单词工具就改变了这种状况，使背单词也变得“轻松”起来。面对当前市场上背单词工具质量的良莠不齐，因而提出了设计一个新的，功能更实用，操作更方便，界面更友好的英语背单词工具——“攻破单词”。 通过对此工具的使用，可以节省很多时间，提高记忆效率，加强学习上的灵活性，使记忆、测试和查单词等各方面都很方便、轻松、快捷，相信它更能满足学习英语的学习者的需要，提高学习的进程，增加学习的兴趣。 1.2 软件开发的策略 将程序看作是按照顺序执行的一系统指令，这通常称为过程编程。过程化程序设计的典型特征是：程序中的数据对于所有过程都是可见的，因此也很容易造成混乱；过程与数据之间的关系是独立的，数据并没有要求一定要用那些方法来处理，原则上任何过程都可以对数据进行操作。在面向过程的程序设计方法中，首先考虑的是程序的功能，即程序要解决的问题，通过将功能逐步细化，直到每一个小的功能模块都能够用函数或过程来实现。然后设计数据结构，编写功能模块（过程），最后将它们组合成一个复杂的程序。换句话说，面向过程的程序设计采用的是“算法+数据结构=程序设计”的思想，即首先考虑解决问题的算法，然后再设计适合的数据结构使得算法得以有效的实现。面向过程的程序设计方法对于小型程序来说是适合的，但是用它来开发大规模的、可重用的应用就显得力不从心了。 与过程编程相对的是面向对象的编程。面向对象编程（OOP）从另外角度看待 步进电机控制实验 一、实验目的： 了解步进电机工作原理，掌握用单片机的步进电机控制系统的硬件设计方法，熟悉步进电机驱动程序的设计与调试，提高单片机应用系统设计和调试水平。 二、实验容： 编写并调试出一个实验程序按下图所示控制步进电机旋转： 三、工作原理： 步进电机是工业过程控制及仪表中常用的控制元件之一，例如在机械装置中可以用丝杠把角度变为直线位移，也可以用步进电机带螺旋电位器，调节电压或电流，从而实现对执行机构的控制。步进电机可以直接接收数字信号，不必进行数模转换，用起来非常方便。步进电机还具有快速启停、精确步进和定位等特点，因而在数控机床、绘图仪、打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。 步进电机实际上是一个数字/角度转换器，三相步进电机的结构原理如图所示。从图中可以看出，电机的定子上有六个等分磁极，A、A′、B、B′、C、C ′，相邻的两个磁极之间夹角为60o，相对的两个磁极组成一相（A-A′，B-B′，C-C′），当某一绕组有电流通过时，该绕组相应的两个磁极形成N极和S极，每个磁极上各有五个均匀分布矩形小齿，电机的转子上有40个矩形小齿均匀地分布的圆周上，相邻两个齿之间夹角为9°。 当某一相绕组通电时，对应的磁极就产生磁场，并与转子形成磁路，如果这时定子的小齿和转子的小齿没有对齐，则在磁场的作用下，转子将转动一定的角度，使转子和定子的齿相互对齐。由此可见，错齿是促使步进电机旋转的原因。 三相步进电机结构示意图 例如在三相三拍控制方式中，若A相通电，B、C相都不通电，在磁场作用下使转子齿和A相的定子齿对齐，我们以此作为初始状态。设与A相磁极中心线对齐的转子的齿为0 . .. . 步进电机调速实验报告 班级：xx ：xx 学号：xxx 指导老师：xx 步进电机调速实验报告 一、实验目的及要求： 1、熟悉步进电机的工作原理 2、熟悉51系列单片机的工作原理及调试方法 3、设计基于51系列单片机控制的步进电机调速原理图(要现电机的速度反馈测量，测量方式：数字测量) 4、实现51系列单片机对步进电机的速度控制(步进电机由实验中心提供，具体型号42BYG )由按钮控制步进电机的启动与停止；实现加速、匀速、和减速控制。速度设定由键盘设定，步进电机的反馈速度由LED数码管显示。 二、实验原理： 1.一般电动机都是连续旋转，而步进电动却是一步一步转动的，故叫步进电动机。步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。步进电动机的转子为多极分布，定子上嵌有多相星形连接的控制绕组，由专门电源输入电脉冲信号，每输入一个脉冲信号，步进电动机的转子就前进一步。由于输入的是脉冲信号，输出 的角位移是断续的，所以又称为脉冲电动机。随着数字控制系统的发展，步进电动机的应用将逐渐扩大。 进电动机需配置一个专用的电源供 电，电源的作用是让电动机的控制绕组 按照特定的顺序通电，即受输入的电脉 冲控制而动作，这个专用电源称为驱动 电源。步进电动机及其驱动电源是一个互相联系的整体，步进电动机的运行性能是由电动机和驱动电源两者配合所形成的综合效果。 2.对驱动电源的基本要求 （1）驱动电源的相数、通电方式和电压、电流都要满足步进电动机的需要；（2）要满足步进电动机的起动频率和运行频率的要求； （3）能最大限度地抑制步进电动机的振荡； （4）工作可靠，抗干扰能力强； （5）成本低、效率高、安装和维护方便。 3.驱动电源的组成 步进电动机的驱动电源基本上由脉冲发生器、脉冲分配器和脉冲放大器（也称功率放大器）三部分组成， 三、实验源程序： /*************** writer:shopping.w ******************/ #include 目录 目录 (1) 摘要 (1) 前言 (3) 第一章绪论 (4) 1.1研究背景 (4) 1.2设计目标 (4) 1.3本文结构 (5) 第二章系统开发环境与技术 (6) 2.1系统开发环境 (6) 2.1.1 MyEclipse插件介绍 (6) 2.1.2 Tomcat服务器介绍 (6) 2.2系统开发技术 (7) 2.2.1 JSP与Servlet技术 (7) 2.2.2 JavaScript简介 (10) 2.2.3 MVC模式 (11) 2.2.4 Struts框架 (11) 2.2.5 Spring框架 (13) 2.2.6 Hibernate框架 (15) 第三章系统需求分析与前台设计 (17) 3.1需求分析 (17) 3.1.1 系统前台简要设计概述 (17) 3.1.2 系统用例图 (18) 3.2系统设计 (18) 3.2.1 系统层次划分 (18) 3.2.2 数据库设计 (19) 3.2.3 成本管理模块时序图 (22) 第四章系统详细设计与功能实现 (27) 4.1系统项目的文件夹结构 (27) 4.2成本管理模块的具体实现 (28) 4.2.1 查询成本信息列表功能的实现 (28) 4.2.3 修改成本信息功能的实现 (36) 4.2.4 删除成本信息功能的实现 (39) 4.2.5 查看成本明细信息功能的实现 (41) 第五章总结与展望 (43) 5.1课题总结 (43) 5.2进一步开发的展望 (43) 参考文献 (44) 致谢 (45) 摘要 服饰企业生产状况联络表是针对企业的实际情况而进行设计、开发的，而成本管理模块则是为了保持产品的成本信息及时的保存、更新。利用JSP技术和SSH框架以及相应的数据库访问技术实现了基于Web的系统。该框架可以减少模块之间的耦合性，让开发人员减轻重新建立解决复杂问题方案的负担，并且可以被扩展以进行内部的定制化。通过使用JSP技术建设动态网站，充分发挥了Java语言所独有的易用性、跨平台性和安全性，从而构建了一个运行高效、安全可靠、适用性广的管理系统，实现了企业信息资源的网上管理，满足了公司业务处理的需要，使企业适应了网络经济时代发展的要求。 论文首先简要介绍了企业管理系统的一些研究与应用背景，其次介绍了该网站系统所采用的开发工具、平台以及开发环境。在此基础上，论文详尽描述了成本管理系统情况。 关键词：JSP，SSH框架，成本管理 作者：XX 指导老师：XX 大学生毕业论文（设计）要求 毕业论文（设计）的主要内容应包括文献综述、任务提出、方案论证、设计思想、设计计算、实验结果、技术分析、结论等。实验研究类的题目要有相应的系统结构图，毕业论文（设计）的基本要求要符合学校本科生毕业论文（设计）的撰写规范。 学生完成毕业论文（设计）书面材料包括： 1．题目：应能概括整个论文最重要的内容，恰当、简明、引人注目。题目应力求简短，一般不宜超过30字。需要中英文。 2．中文摘要：论文第1页为内容摘要，约300字左右。应说明工作目的、研究方法、成果和结论。要突出本论文的创造性成果或新的见解，语言力求精练。为了便于文献检索，应在本页下方另起一行注明本文的关键词（3至5个）。3．英文摘要：论文第2页为英文摘要。上方应有题目，内容与中文摘要相同。4．目录：应是论文的提纲，也是论文组成部分的小标题。目录应独立成页，包括论文的全部页码。 5．前言：在论文的开头，一般要概括地写出作者意图，说明选题的目的及意义，指出论文写作的范围。 6．正文：是学位论文的主体，着重反映论文研究工作范畴，研究方法。在正文中应将调查、研究中所得的材料和数据进行加工整理和分析研究，提出论点，要突出创新。正文一般可包括以下几个方面： （1）研究内容 （2）研究方法（实验方法） （3）结果 （4）讨论 正文要求论点正确，推理严谨，数据可靠，文字精练，条理分明。 7．参考文献：只列主要的及公开发表过的，按中文引用的顺序附于文末。8．致谢：对给予各类资助、指导和协助完成研究工作以及提供各种对论文工作有利条件的单位及个人表示感谢。致谢应实事求是。 9．学位论文完成后，在最后加上指导教师评语、论文评阅人评语、答辩委员会意见。 微型计算机原理综合实验装 题目：步进电机控制 订 线 学院电子信息工程学院 学科门类工学 专业通信工程 学号2012449149 姓名孙姣 指导教师侯顺艳 2015年1 月7日 目录 一、实验目的……………………………………………….. 二、设计要求………………………………………………. 三、设计原理………………………………………………. 四、程序流程图…………………………………………… 五、程序源代码…………………………………………… 六、总结与体会……………………………………………. 参考文献……………………………………………………. 一、实验目的 1.1掌握微机原理程序设计方法，达到运用所学知识来应用于实践的目的; 1.2培养学生查阅资料、使用工程设计标准、手册及编写设计技术的能力； 1.3培养初步掌握设计开发产品的能力，了解微机控制系统的一般设计方法。 1.4掌握汇编语言在硬件编程方面的应用 二、设计要求 2.1外设电路要求 设计电路，使其能够驱动步进电机转动，所需元件及器材由实验室提供，其中步进电机为35BYJ46型四相八拍电机，电压为DC12V，电源取自实验箱。根据相应状态，利用数码管完成输出显示。数据的输入采用键盘、输出采用实验箱上8255单元完成。 2.2程序要求 编写程序，控制步进电机的运转，要求可调整步进电机运转的方向和速度。选择合适的设计方案，并进行理论阐述。编制相应的控制程序，要求有程序流程图，程序加注释。绘制实现电路原理图，所有图纸均用计算机绘制。 三、设计原理 3.1工作过程一、步进电机的概述及四相八拍步进电机的工作原理：步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件。步进电机的输入量是脉冲序列，输出量则为相应的增量位移或步进位移，正常运行情况下，它每转一周是有固定的步数。该步进电机为四相八拍步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。图1是该四相反应式步进电机工作原理示意图。开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C 相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子会沿A、B、C、D方向转动。 附录2：英文资料及其中文翻译 Stepper motor is an electrical pulse will be converted into angular displacement of the implementing agencies. Put it in simple language-speaking: When the stepper drive pulse signal to a receiver, it drives stepper motor rotation direction by setting a fixed point of view (and the step angle). You can control the number of pulses to control the amount of angular displacement, so as to achieve the purpose of accurate positioning; At the same time, you can by controlling the pulse frequency to control the motor rotation speed and acceleration, so as to achieve the purpose of speed. Stepper motor directly from the AC-DC power supply, and must use special equipment - stepper motor drive. Stepper motor drive system performance, in addition to their own performance with the motor on the outside, but also to a large extent depend on the drive is good or bad. A typical stepper motor drive system is operated by the stepper motor controller, stepper motor drives and stepper motor body is composed of three parts. Stepper motor controller stepper pulse and direction signal, each made of a pulse, stepper motor-driven stepper motor drives a rotor rotating step angle, that is, step-by-step further. High or low speed stepper motor, or speed, or deceleration, start or stop pulses are entirely dependent on whether the level or frequency. Decide the direction of the signal controller stepper motor clockwise or counterclockwise rotation. Typically, the stepper motor drive circuit from the logic control, power driver circuit, protection circuit and power components. Stepper motor drive controller, once received from the direction of the signal and step pulse, the control circuit on a pre-determined way of the electrical power-phase stepper motor excitation windings of the conduction or cut-off signal. Control circuit output signal power is low, can not provide the necessary stepping motor output power, the need for power amplifier, which is stepper motor driven power drive part. Power stepper motor drive circuit to control the input current winding to form a space for 南宁地区教育学院毕业论文（设计） 题目学生成绩管理系统 姓名文艳 学号2009108014 专业计算机应用技术 班别09计算机 指导教师周秀梅 提交日期2011年12月30日 摘要 学生成绩管理系统其开发工作主要包括后台数据库的建立和维护以及前端应用程序的开发两个方面。Powersoft的powerbuilder为用户提供了功能强大的集成开发环境。POWERBUILDER是图形用户界面的c/s开发工具,利用其提供的各种面向对象的开发工具,powerbuilder具有强大的多个数据库描述连接功能和数据库检索力。利用其前端的用户界面开发功能完备，易使用的应用程序。而后台的数据库连接由POWERBUILDER完成，建立起数据一致性和完整性强.数据安全性好的库。 目录 第一章绪论 (1) 第二章可行性分析 (3) 第三章关键的技术 (4) 第四章数据库设计 (7) 第五章需求分析 (11) 第六章总体设计 (13) 第一节程序设计 (13) (1)输入功能模块 (13) (2)查询,修改模块 (14) (3)退出系统模块 (14) 第二节总体设计小结 (14) 第七章详细设计 (15) 第八章体会 (29) 参考文献 (30) 第一章绪论 Sybase power Builder9.0是一个企业级的，面向对象的快速应用开发工具，它易于使用的，可伸缩的，并经实践证明的快速集成开发环境，在给用户提供一条转移到下一代平台的途径的同时，使用户仍能够保护和扩展现有的技术和应用上的投资。多年来，用户一直赞赏Power Builder用于客户/服务器应用开发的快捷性，简便性以及先进性。现在，用户可以在他熟悉的相同的Power Builder环境中使用相同的技术来创建同样功能强大的Wed和分布式应用。Power Builder9.0是美国著名的Power soft公司开发的可视化数据库编称语言，它是完全按照客户机/服务器体系结构设计的，特别是其提供了用于创建和管理不同对象的众多画板，具有强大的数据库操作功能，是一款极其优秀的面向对象的数据库开发工具。使用它将会使应用程序的开发速度更快，成本更底，质量更高，功能更强，使开发人员从枯燥复杂的编程中解放出来，令开发应用系统这一让人头痛的工作变成了真正的享受。它提供了对面向对象编程的全面支持，集成强大并易于使用的编程语言。 使用Power Builder可以快速地开发出当今最流行的各种商业应用，如客户/服务器应用，分布式应用，基于组件的应用和wed应用。在Power Builder强大功能和友好的集成开发环境支持下，开发人员的效率得到空前的提高，使程序设计与开发工作变的更加有趣，仿佛是一个艺术家在创作一件艺术品，因此它深受国内外广大开发人员的喜欢。 Power Builder9.0的特点主要表现在以下几个方面： 1．高效率的应用开发 Power Builder通过提供大量新的功能和特征继续扩展其快速应用开发和无比卓越的生产率传统，显著地加快了应用的周期。 2．紧密集成Sybase EAServer 当运行于EAServer中时，Power Builder应用的功能非常强大。 EAServer是Sybase公司的一个独具特色的应用服务器，它融合了组件事务处理服务器和动态页面服务器的功能。 3．强大的Wed应用开发能力 本科毕业设计要求： 1、英文文献翻译，文献的原文由老师提供，要求对英文文献中的题目、摘要、正文、图表 名称进行原意翻译，文献中的作者、公式、图表以及参考文献不需要翻译。翻译时不可通过翻译工具进行全文翻译，仅能使用翻译工具进行初步翻译再针对原文意思进行修改，必须保证译文具有一定的可读性和准确性。建议：通读全文，了解一定意思之后再进行翻译，专业词汇无法准确翻译，推荐使用CNKI翻译助手，网址为https://www.doczj.com/doc/052213476.html,/。 2、综述或读书笔记：即经过广泛阅读毕业设计相关资料、书籍和文献之后，针对毕业设计 内容的背景、发展现状、主要技术及应用、理论基础等做相应总结，撰写出一份综述或读书笔记。必须在最后给出阅读的参考文献，同样，内容的编排需要具备一定的可读性和准确性。要求篇幅8-10页。 3、任务书：由老师下达，学生提交正确的专业、班级和姓名。 4、针对毕业设计题目，进行一定的仿真、硬件设计或实验验证，每一个毕业设计必须要有 相应的结果，或是仿真模型和仿真波形结果，或者硬件系统设计原理图PCB，或者最终的实验平台搭建和实验结果，或者完成相应的软件代码编写，根据各自的题目，在毕业完成最后必须具有一定的结果呈出。 5、所有的英文文献翻译、综述以及毕业论文的撰写必须规范严谨，请参考下页给出的示意 图，所有的图表名称应比正文小一个字体，如正文为小四字体，则图表的名称为五号字体，并且要求图中和表中的文字尽量不要超过图表名称的字体大小。另：所有论文编写请统一采用office word，不要采用WPS，排版会有很大问题，所有的公式请采用公式编辑器MathType6.0及以上的安装版，画图和制图均使用office visio07或以上版本，软件请大家到网上下载，或者问老师拷贝安装。 6、请大家学会搜索和下载参考文献，进入学校图书馆网址https://www.doczj.com/doc/052213476.html,，在“常用资 源里面”的“CNKI知识网络数字平台”和“万方知识服务平台”两个数据库里面，可按照各自毕业设计题目中的关键词搜索相关期刊论文和硕士博士论文，进行阅读参考。如有疑问和不懂的地方，及时与老师沟通。 7、毕业设计期间纪律：（1）每周进行一次汇报，汇报各自研究进展和取得的阶段性成果； （2）请大家养成自觉和好问的习惯，有不会的地方及时沟通联系老师；（3）若要出去短暂实习或找工作，必须明确告知老师并请假，汇报可采用邮件或者电话或者QQ的形式；（4）原则情况下不接受全学期在外实习，如果需要毕业设计期间去工厂实习，必须办理相关手续，并且毕业设计由工厂提供，老师只负责监督和把关，由此造成的不良后果，请自行负责；（5）若出现不遵守纪律者，毕业设计出现不及格一概与老师无关！8、毕业设计具体和时间节点： （1）英文文献翻译，第4周周三前； （2）中期检查审核，第9-10周； （3）论文初稿，第13-14周； （4）论文定稿，第14-15周； （5）答辩时间，6月5日~6月10日。 本科毕业设计 基于单片机的步进电机控制系统的设计 摘要 随着自动控制系统的发展和对高精度控制的要求，步进电机在自动化控制中扮演着越来越重要的角色，区别于普通的直流电机和交流电机，步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。步进电机作为控制执行元件，是机电一体化的关键组成之一，广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。 本系统介绍了一种基于单片机的步进电机控制系统的设计，包括了硬件设计和软件设计两部分。其中，硬件设计包括单片机最小系统、键盘控制模块、LCD显示模块、步进电机驱动模块、位置检测模块共5个功能模块的设计。系统软件设计采用C语言编写，包括主程序、数字键处理程序、功能键处理程序、电机驱动处理程序、显示模块、位置采集模块。 本设计采用STC89C52单片机作为主控制器，4*4矩阵键盘作为输入，LCD1602液晶作为显示，ULN2003A芯片驱动步进电机。系统具有良好的操作界面，键盘输入步进电机的运行距离；步进电机能以不同的速度运行，可以在不超过最大转速内准确运行到任意设定的位置，可调性较强；显示设定的运行距离和实际运行距离；方便操作者使用。关键词：单片机步进电机液晶显示键盘驱动 Design of the Stepping Motor Control System Based on SCM Qiu Haizhao (College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642,China) Abstract:With the development of automatic control system and the requirements of high-precision control, stepping motor control in automation is playing an increasingly important role, different from the common DC and AC motor, stepper motor rotation angle and rotational speed can be high-precision controlled. Stepper motor as a control actuator is a key component of mechanical and electrical integration, widely used in a variety of automated control systems and precision machinery and other fields. Stepper motor is the open-loop control components changing electric pulse signals into angular displacement or linear displacement .In the case of non-overloaded, the motor speed, stop position depends only on the pulse frequency and pulse number, regardless of load changes, that is, to add a pulse motor, the motor is turned a step angle. This system introduces a design of stepper motor control system based on single chip microcomputer, including hardware design and software design in two parts. Among them, the hardware design, including single chip minimal system, keyboard control module, LCD display module, the stepper motor drive module, position detection module five functional modules. System software design using C language, including the main program, process number keys, the key of function processes, motor driver handler, the display module, position acquisition module. This design uses STC89C52 microcontroller as the main controller, 4 * 4 matrix keyboard as an input, LCD1602 LCD as a display, ULN2003A chip as stepper motor driver. System has a good user interface, keyboard input stepper motor running distance; Stepper motor can run at different speed, and run to any given position accurately in any speed without exceeding the maximum speed, with a strong adjustable ; Display the running distance and the actual running distance, which is more convenient for the operator to use. Key words: SCM stepper LCD keyboard driver 北华航天工业学院 课程设计报告（论文） 课程名称：微机控制技术课程设计 设计课题：步进电机的控制系统 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 设计时间：2013年06月11日 北华航天工业学院电子工程系 微机控制技术课程设计任务书 姓名：专业：班级： 指导教师：职称：教授时间：2013.6.11 课程设计题目：步进电机的控制系统 设计步进电机单片机控制系统，其功能如下： 1．具有对步进电机的启停、正反转、加减速控制； 2．控制按钮分别为正转、反转、加速、减速、以及停止键； 3．能够通过三位LED数码管（或液晶显示器）显示当前的转动速度，并且由两只不同颜色的发光二极管分别指示正转和反转，因此可以清楚的显示当前转动方向和转速； 4．要求每组选择的步进电机控制字不同； 5．用单片机做控制微机； 应用软件：keil protues 成果验收形式： 1.课程设计的仿真结果 2.课程设计的报告书 参考文献： 【1】张家生. 电机原理与拖动基础【M】. 北京：北京邮电大学出版社，2006. 【2】马淑华，王凤文，张美金. 单片机原理与接口技术【M】.北京：北京邮电大学出版社，2007. 【3】顾德英，张健，马淑华.计算机控制技术【M】. 北京：北京邮电大学出版社，2006. 【4】张靖武，周灵彬. 单片机系统的PROTEUS设计与仿真【M】. 北京：电子工业出版社，2007 第16周 时间 安排 指导教师教研室主任： 2013年06 月11日 内容摘要 步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件，它广泛应用于工业机械的数字控制，为使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优，根据控制系统功能要求及步进电机应用环境，确定了设计系统硬件和软件的功能划分，从而实现了基于8051单片机的四相步进电机的开环控制系统。控制系统通过单片机存储器、I/O接口、中断、键盘、LED显示器的扩展、步进电机的环形分频器、驱动及保护电路、人机接口电路、中断系统及复位电路、单电压驱动电路等的设计，实现了四相步进电机的正反转，急停等功能。为实现单片机控制步进电机系统在数控机床上的应用，系统设计了两个外部中断，以实现步进电机在某段时间内的反复正反转功能，也即数控机床的刀架自动进给运动，随着单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，自六十年代初期以来，步进电机的应用得到很大的提高。 关键词：步进电机单片机数码管显示 计算机专业毕业设计说明书（论文）写作方法指导（仅供参考）毕业设计论文是毕业设计工作的总结和提高，与从事科研开发工作一样，必须有严谨求实的科学态度。毕业设计论文应有一定的学术价值和实用价值，能反映出作者所具有的专业基础知识和分析解决问题的能力。 在毕业设计期间，尽可能多地阅读文献资料是十分重要的，这不仅能防止重复研究，而且可为毕业设计做好技术准备，还可以学习论文的写作方法。一篇优秀的论文对启发思维，掌握论文的写作规范很有帮助。 论文的写作方法多种多样，并没有一个固定的格式，下面仅对论文中几个主要部分的写作方法提出一点参考性意见。 一、前言部分 前言部分也常用“引论”、“概论”、“问题背景”等作为标题，主要介绍论文的选题。 首先阐明选题的背景和选题的意义。选题需强调实际背景，说明在计算机研究中或部门信息化建设、管理现代化等工作中引发该问题的原因，问题出现的环境和条件，解决该问题后能起什么作用等。结合问题背景的阐述，使读者感受到此选题确有实用价值和学术价值，确有研究或开发的必要性。 前言部分常起画龙点睛的作用。选题实际又有新意，意味着研究或开发的方向对头，设计工作有价值。对一篇论文来说，前言写好了，就会吸引读者，使他们对你的选题感兴趣，愿意进一步了解你的工作成果。 二、综述部分 任何一个课题的研究或开发都是有学科基础或技术基础的。综述部分主要阐述选题在相应学科领域中的发展进程和研究方向，特别是近年来的发展趋势和最新成果。通过与中外研究成果的比较和评论，说明自己的选题是符合当前的研究方向并有所进展，或采用了当前的最新技术并有所改进，目的是使读者进一步了解选题的意义。 综述部分能反映出学生多方面的能力。首先，反映学生中外文献的阅读能力。通过查阅文献资料，了解同行的研究水平，在工作中和论文中有效地运用文献，这不仅能避免 湖北科技学院计算机科学与技术学院《微机接口技术》实验报告 学号： 124221031 姓名：李亮亮 实验题目：步进电机控制接口实验报告 指导老师：范建军 实验日期： 2014.12.12 一、实验目的 通过步进电机控制实验，学习并行接口电路及其控制程序的设计原理与方法。 二、实验内容 基本实验四相步进电机，以双八拍方式运行。按开关SW1启动；按开关SW2，停止。 三、实验要求 利用MFID实验平台和步进电机驱动模块板进行硬件连接，利用MFIDE-6集成开发环境进行步进电机软件控制程序的设计、调试，直到使步进电机正常运行。 四、实验原理 1．步进电机驱动模块板电路原理如图2.1.2所示。模块板上包括接口的对象永磁式四相步进电机和驱动电路达林顿管TIP，保护电路74LS373，相序指示灯以及开关SW1和SW2等。 2．步进电机接口设计原理与方法的详细阐述，参考《微型计算机接口技术及应用》教材第7.3节（P146～151）。 图2.1.2 步进电机驱动模块电路原理框图 五、实验资源配置 1．电源：机内供电，将平台的电源开关拔到“内”的位置上，并将模块电源中并口电源接通 2．电缆线：采用单线/20芯扁平线 3．开关：T区的SW1、SW2和SW3可以配置为用来控制步进电机的运行方向、速度和 启动/停止 4．本实验所涉及的模块：F（8255模块），P（步进电机），T（按键开关），L（跳线）四个模块 5．I/O端口地址：8255的4个端口地址为300H～303H。其中A口=300H，B口=301H，C口=302H，命令口=303H 6．软件资源：MFID-6集成开发环境软件提供了丰富的汇编语言和C/C++语言程序开发工具 六、实验的硬件连接与软件编程 1．硬件连线： F区P区 PA0 A相 PA2 B相 PA4 C相 PA6 D相 PC4 OE#74LS373开关 基于单片机的步进电机控制器毕业设计论文 目录 第1章绪论 (3) 1.1引言 (3) 1.2步进电机常见的控制方案与驱动技术简介 (5) 1.2.1常见的步进电机控制方案 (5) 1.2.2步进电机驱动技术 (7) 1.3本文研究的内容 (9) 第2章步进电机概述 (10) 2.1步进电机的分类 (10) 2.2步进电机的工作原理 (11) 2.2.1结构及基本原理 (11) 2.2.2两相电机的步进顺序 (11) 2.3 步进电机的工作特点 (14) 2.4本章小结 (16) 第3章系统的硬件设计 (17) 3.1系统设计方案 (17) 3.1.1系统的方案简述与设计要求 (17) 3.1.2系统的组成及其对应功能简述 (17) 3.2单片机最小系统 (19) 1 3.2.1AT89S51简介 (19) 3.2.2单片机最小系统设计 (24) 3.2.3单片机端口分配及功能 (25) 3.3串口通信模块 (25) 3.4数码管显示电路设计 (26) 3.4.1共阳数码管简介 (26) 3.4.2共阳数码管电路图 (27) 3.5电机驱动模块设计 (28) 3.5.1L298简介 (28) 3.5.2电机驱动电路设计 (29) 3.6驱动电流检测模块设计 (31) 3.6.1OP07芯片简介 (31) 3.6.2ADC0804芯片简介 (33) 3.6.3电流检测模块电路图 (36) 3.7独立按键电路设计 (37) 3.8本章小结 (37) 第4章系统的软件实现 (38) 4.1系统软件主流程图 (38) 4.2系统初始化流程图 (39) 4.3按键子程序 (40) 结论 (44) 2 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 1引言 1.1背景意义 长期以来，我国高等院校使用传统的人工方式和单机方式管理科研、办公、会议记录等信息。传统的人工管理方式存在着许多缺点，如效率低、保密性差、成本高和存储量小，时间一长，将产生大量的冗余文件和数据，要从大量的文件和数据获取需要的信息时，查找工作十分繁重;单机管理方式虽然克服了人工管理方式的一些缺陷，如可以按时间、内容、关键字等进行检索，但该方式还存在一些其它方面的缺点，如灵活性差、数据库安全性受到限制、应用程序不能分布式使用等。 随着计算机技术和网络技术的发展，现代化办公已经走入各行各业各阶层，传统的人工或单机管理方式已经无法满足高校办公现代化的要求。为了树立高校“以人为本”的管理模式，以应对日益加快的科技工作节奏，使高校信息管理科学化、规范化、现代化，自主开发一个旨在实现高校在校园网上提供办公信息管理服务，开展网上信息管理活动，推行新的管理手段以提高工作效率，实现网上信息的共享和协同管理。 1.2管理信息系统现状及发展趋势 1.2.1管理信息系统现状 管理信息系统（简称MIS）是在管理科学、系统科学、计算机科学等的基础上发展起来的综合性边缘科学。是一个人机系统，同时它又是一个一体化集成系统，是信息系统的一个子系统，它以计算机技术、通讯技术和软件技术为技术基础，同时将现代管理理论、现代管理方法及各级管理人员融为一体，最终为某个组织整体的管理与决策服务，是由人和计算机组成的能进行管理信息的收集、传递、存储、加工、维护和使用的系统。在21世纪信息高速发展的时代中，管理信息系统具有很重要的作用，它的预测和辅助决策的功能，即利用现代管理的决策和支持。 1.2.2管理信息系统发展趋势 信息在社会和经济的发展中所起的作用越来越为人们所重视。信息资源的开发利用水平成为衡量一个国家综合国力的重要标志之一。计算机作为信息处理的工具，为适应数据处理需求的迅速提高，满足各类信息系统对数据管理的要求，在文件系统的基础上发展基础数据库系统，数据库方法针对事物处理中大量数据管理需求。我国自从80年代上半期，国家计委统计局计算中心在第一次全国人口普查、工业普查中使用了数据库管理技术以来，随着微机管理系统的推广，数据库信息管理系统的应用逐渐展露头脚,但是由于起步晚的原因以及当代技术的占有独享性质,导致我国虽然在这方面发展迅速但是发展规模普遍都是中小型方向而且运作机制还很不完善。 2. 需求分析 2．1系统概述 实验6：步进电机实验 一、实验目的 了解直流电机和步进电机的工作原理 学会Linux下用软件的方法实现步进电机的脉冲分配，用软件 的方法代替硬件的脉冲分配器 二、实验内容 学习步进电机的工作原理，了解实现电机转动对于系统的软件和硬件要求。学习ARM知识，要掌握I/O的控制方法。Linux下编程实现ARM的四路I/O通道实现环形脉冲分配用于控制步进电机的转动。 三、预备知识 C语言的基础知识、程序调试的基础知识和方法，Linux的基本操作。Linux关于module的必要知识。 四、实验设备及工具 硬件：UP-NETARM2410-S嵌入式实验平台、PC机Pentium 500以上，硬盘10G以上 软件：PC机操作系统REDHAT LINUX 9.0＋MINICOM＋ARM-LINUX开发环境 五、实验原理 1、步进电机概述 步进电机是一种能够将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件，它实际上是一种单相或多相同步电动机。单相步进电动机有单路电脉冲驱动，输出功率一般很小，其用途为微小功率驱动。多相步进电动机有多相方波脉冲驱动，用途很广。使用多相步进电动机时，单路电脉冲信号可先通过脉冲分配器转换为多相脉冲信号，在经功率放大后分别送入步进电动机各相绕组。每输入一个脉冲到脉冲分配器，电动机各相的通电状态就发生变化，转子会转过一定的角度（称为步距角）。正常情况下，步进电机转过的总角度和输入的脉冲数成正比；连续输入一定频率的脉冲时，电动机的转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受 电压波动和负载变化的影响。由于步进电动机能直接接收数字量的输入，所以特别适合于微机控制。 2、步进电机的种类 目前常用的步进电机有三类： 1、反应式步进电动机（VR）。它的结构简单，生产成本低，步距角可以做的相当小，但动态性能相对较差。 2、永磁式步进电动机（PM）。它的出力大，动态性能好；但步距角一般比较大。 3、混合步进电动机（HB）。它综合了反应式和永磁式两者的优点，步距角小，出力大，动态性能好，是性能较好的一类步进电动机。 3、步进电机的工作原理 现以反应式三相步进电机为例说明其工作原理。定子铁心上有六个形状相同的大齿，相邻两个大齿之间的夹角为60度。每个大齿上都套有一个线圈，径向相对的两个线圈串联起来成为一相绕组。各个大齿的内表面上又有若干个均匀分布的小齿。转子是一个圆柱形铁心，外表面上圆周方向均匀的布满了小齿。转子小齿的齿距是和定子相同的。设计时应使转子齿数能被二整除。但某一相绕组通电，而转子可自由旋转时，该相两个大齿下的各个小齿将吸引相近的转子小齿，使电动机转动到转子小齿与该相定子小齿对齐的位置，而其它两相的各个大齿下的小齿必定和转子的小齿分别错开正负1/3的齿距，形成“齿错位”，从而形成电磁引力使电动机连续的转动下去。 和反应式步进电动机不同，永磁式步进电动机的绕组电流要求正，反向流动，故驱动电路一般要做成双极性驱动。混合式步进电动机的绕组电流也要求正，反向流动，故驱动电路通常也要做成双极性。 4、开发板中步进电机控制的实现 本开发板中使用的步进电机为四相步进电机。转子小齿数为64。 系统中采用四路I/O进行并行控制，ARM控制器直接发出多相脉冲信号，在通过功率放大后，进入步进电机的各相绕组。这样就不再需要脉冲分配器。脉冲分配器的功能可以由纯软件的方法实现。计算机专业毕业设计论文
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