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步进电机课程设计报告要点

步进电机课程设计报告要点
步进电机课程设计报告要点

湖南工程学院

课程设计

课程名称单片机原理与应用

课题名称步进电机控制系统设计

专业自动化

班级 1002班

学号 201001020201

姓名刘心祥

指导教师李晓秀

2013年 6 月 7日

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称单片机原理与应用

课题步进电机控制系统设计

专业班级自动化1002 学生姓名刘心祥

学号 201001020201 指导老师李晓秀

审批

任务书下达日期 2013年 6月 7日

任务完成日期2013年6月21日

目录

第1章概述 (1)

1.1单片机概述 (1)

1.2步进电机概述 (1)

第2章系统总体方案设计 (2)

2.1系统总体设计思路 (2)

2.2系统总体设计方案方框图................ 错误!未定义书签。第3章硬件介绍与说明 .. (3)

3.1开发板按键硬件连接及实物说明 (4)

3.2开发板数码管硬件连接及实物说明 (5)

3.3开发板步进电机硬件连接及实物图 (6)

第4章软件设计流程 (6)

4.1系统整体流程概述 (6)

4.2系统整体流程图 (7)

第5章调试结果与说明 (8)

5.1系统调试 (8)

5.2调试说明 (9)

5.3调试结果 (10)

第6章总结 (12)

参考文献 (13)

附录 (14)

附录A系统原理图 (14)

附录B程序清单 (15)

第1章概述

1.1 单片机概述

单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上,但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件:CPU、内存、内部和外部总线系统,目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器,实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。

单片机也被称为微控制器(Microcontroller),是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器,从此以后,单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。AT89系列单片机。他不但具有一般MCS-51单片机的所有特性,而且还拥有一些独特的优点,此次设计中所用到的STC90C52RC就是其中典型的代表。

1.2 步进电机概述

步进电机是一种感应电机,它的工作原理是利用电子电路,将直流电变成分时供电的,多相时序控制电流,用这种电流为步进电机供电,步进电机才能正常工作,驱动器就是为步进电机分时供电的,多相时序控制器感应子式步进电机与传统的反应式步进电机相比,结构上转子加有永磁体,以提供软磁材料的工作点,而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能,因此该电机效率高,电流小,发热低。因永磁体

的存在,该电机具有较强的反电势,其自身阻尼作用比较好,使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。

感应子式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。一个四相电机可以作四相运行,也可以作二相运行。(必须采用双极电压驱动),而反应式电机则不能如此。例如:四相,八相运行(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A)完全可以采用二相八拍运行方式。

一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致,小功率电机一般直接接为二相,而功率大一点的电机,为了方便使用,灵活改变电机的动态特点,往往将其外部接线为八根引线(四相),这样使用时,既可以作四相电机使用,可以作二相电机绕组串联或并联使用。完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示,或指电机转过一个齿距角所需脉冲数,以四相电机为例,有四相拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB,四相八拍运动方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。

虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能象普通的直流电机,交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。

第2章系统总体方案设计

2.1 系统总体设计思路

本系统,通过选取单片机的矩阵键盘的五个控制键输入,并连接到单

片机的P2口(P2.0-P2.3列线,P2.4-P2.7行线),通过单片机内部的处理将键盘的输入信号读入并执行相应的动作,并从P0,P1口分别接数码管的段选端和位选端(P1.0-P1.3),从而使得四位数码管能按指定要求显示指点的档位加减,和步进电机运行状态的效果。同时利用程序对步进电机(本方案中采取四项八拍的方式)实施与数码管同步的相应运转状态,从而使得整个步进电机控制系统得以准确的实现。具体设计方框图如下。

图2.1 总体总体设计方案方框图

第3章硬件介绍与说明

本系统采用自备的STC89C54RD+系列的单片机开发板进行硬件搭接与调试,并利用C语言编程来实现硬件的既定功能。下面就对此些列开发板的硬件电路原理图进行相应的说明。

3.1 开发板按键硬件连接及实物说明

图3.1 按键硬件连接及实物图

图中S1~S4可以配置成独立按键,即通过一个眺冒J11切换,在独立键盘配置中,应该把眺冒跳到左端,此时独立键盘才有效,由于,此个步进电机控制系统中所用的按键刚好四个即可满足要求,因此,系统中采用独立键盘。

本系统设计通过四个独立按键S1,S2,S3,S4接入单片机P3口前四位,当S1键按下时,步进电机正转,当S2键按下时,步进电机反转,当S3键按下时,步进电机通过按键的次数来增大步进电机的脉冲频率从而在原有的转速上进行加速,当S4键按下时,步进电机通过按键的次数来减小步进电机的脉冲频率从而在原有的转速上进行减速。由此,通过四个按键的控制即可实现步进电机的准确控制。

3.2 开发板数码管硬件连接及实物说明

图3.2 数码管硬件连接及实物图

图中74HC573 11脚接VCC,锁存不起作用,相当于直通,相应的段赋值为1,A,B,C赋值0~7,则输出端分别是Y0~Y7置0,从而选通七个数码管,在此步进电机控制系统中仅使用三个数码管,一个用来显示电机运转状态,另外两个用来显示电机转速的不同档位。

本系统设计通过P0口控制数码管的段选,P2口控制数码管的八位数码管的位选,利用数码管的动态扫描选通数码管的1,4,5位数码管,其中第1位为电机的转动状态,4,5位显示一个十位数以用来表示电机转动速度及档位的显示。

3.3 开发板步进电机硬件连接及实物图

图3.3 步进电机硬件连接及实物图

图中ABCD为4相信号输入端,此端默认为悬空,需要用4根杜邦线连接至单片机I/O口,在此系统中,在软件中定义ABCD 4相分别为P1.0,P1.1, P1.2,P1.3,即可利用4根杜邦线将其连接即可。

本系统设计接的是四项的步进电机,每项分别接到P1.0,P1.1,P1.2,P1.3端口上,并通过程序来控制P1高低电平的循环输出。由于此电机利用的是四项四拍方式来驱动电机,因此,通过程序中的设置从而选择合适的脉冲输出频率从P1口的转换成高低电平信号输出,从而可以有效的驱动电机。

第4章软件设计流程

4.1 系统整体流程概述

本系统通过C语言编程,其中包括数码管显示部分,键盘扫描部分,

步进电机控制部分三个主要部分,

进入程序先给数码管初始化然后设置中断的工作状态同时开启总中断,然后进入键盘扫描程序部分,首先判断S1键的状态,并通过按键的去抖程序后,给档位进行初始设置,同时设置标志位为1。然后在保证S2键没有按下的前提下进入转速控制子模块并开始检测S3,S4键的状态,并分别在相应的键按下时对档位进行相应的加减,并同步修改电机的转速参数。之后,再对中断装入初值,S1键按下的程序中开启中断,从而程序进入中断并通过标志位的选择从而进入电机正反转的程序,并最后进入数码管的动态扫描。同理可以对S2键进行扫描,流程与上相似。

4.2 系统整体流程图

图4.1系统工作流程图

第5章调试结果与说明

5.1 系统调试

本系统调试过程中采用直接硬件调试的方法,对整体的系统程序进行

分解排故,首先对八段显像管进行数字显示测试,然后对键盘进行按键响应测试,当测试都得到正确结果时,将键盘与显示结合起来,并给予恰当的字型码,最后加入定时器中断程序,给出正确的脉冲信号和频率。

5.2 调试说明

在调试过程中出现了不少问题,通过不同方法得到了解决,在此逐一进行说明:

(1)显示管出现不停闪烁,不能清晰显示的问题,后查出由于延时程序过长没有小于眼镜分辨频率所致,缩短定时器定时后解决。

(2)按键出现按下一键响应多次的情况,后查出由于键位抬起子程序书写不当,造成键盘多次响应,并加上了松手去抖程序后问题得以顺利解决。

(3)在设计中断初值重装的时候,发现要适时的修改步进电机的脉冲频率,可以直接将控制电机转速参数的量直接赋到初值里面,这样的效果比通过固定初值再去计数的效果要好

5.3 调试结果

图5.1 电机正转显示效果图

图5.2 电机反转显示效果图

图5.3 电机最高档位显示效果图

图5.4 电机最低档位显示效果图

第6章总结

这次单片机课程设计让我获益很多,由于先前我自己已经对单片机的基本功能都有个比较具体的了解,因此,对于这个课程设计我并不是很担心,因此,对于选题我也并不是很在意,那天老师给我们布置了课题后,我接到的是步进电机控制的课题,由于平时我对步进电机控制上并没有下太大的功夫,因此,对于这个课题还是比较陌生的,但是,我并不担心,接到课题后我就开始准备程序。

其实,我做的还是比较顺利,由于先前一些基本的程序我自己都有编过,因此很多基本的模块就可以直接调用,像键盘扫描模块就可以直接调用,由于先前我的程序都是用C语言编的,因此,我也就没有打算用汇编语言编程,将这些外面的控制模块都编好了后,我就开始查资料了解步进电机的工作原理及程序控制方法,了解完后,我也很顺利的编好了电机驱动程序,接下来就剩下了最后一个功能部分,也算是最关键的部分,那就是电机的加速减速,一开始,我是利用按键的按下次数来控制步进电机的延时程度,从而达到电机转速控制的效果。弄好了这个程序后,我后来就去拿给老师检查,但是老师说我的档位设置的不够,同时最好利用中断来控制步进电机的脉冲频率,要我回家继续修改,因此,我拿回程序后继续改进方案,最后,终于,按照老师的要求完成了目标同时也有了个比较好的硬件显示效果。至此,我的程序编译调试阶段算是结束了,剩下的就是报告的书写,我们老师对我们要求很严格,报告一定要按照老师指定的规范书写,因此,在报告的书写上我们也获益匪浅,也理解到了做事情一定要细致。

通过这次单片机课程设计,我不仅又重温了一下单片机的操作,同时也让我加深了对单片机的了解,尤其是对步进电机的工作原理及运转状态的控制有了个比较形象的认知,让我,在单片机上又有了更进一步的提升。最后,也得感谢我们的指导老师,由于她的严格要求让我们学到了更多。

参考文献

1、王迎旭编.《单片机原理与应用》[M].机械工业出版社.

2、楼然苗编.《51系列单片机设计实例》[M].北京航空航天大学出版社.

3、黄勤编.《计算机硬件技术基础实验教程》[M].重庆大学出版社

4、刘乐善编.《微型计算机接口技术及应用》[M].华中科技大学出版社.

5、陈光东编.《单片微型计算机原理及接口技术》[M].华中科技大学出版

社.

附录

附录A 系统原理图

图A 系统整体原理图

基于51单片机的步进电机控制-设计报告(说明书)及源程序

南京XX大学 指导老师:张X 课程设计基于51单片机的步进电机控制 机械电子工程学院 测控技术与仪器 XXXXX Xxx 2012年1年4日

步进电机控制系统 [摘要]本课程设计的内容是利用51单片机,达到控制步进电机的启 动、停止、正转、反转、两档速度和状态显示的目的,使步进电机控制更加灵活。步进电机驱动芯片采用ULN2803,ULN2803具有大电流、高电压,外电路简单等优点。利用四位数码管增设电机状态显示功能,各项数据更直观。实测结果表明,该控制系统达到了设计的要求。 关键字:步进电机、数码管、51单片机、ULN2803 一步进电机与驱动电路 1.1 什么是步进电机 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲:当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角)。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时也可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。 1.2 步进电机的种类 步进电机分永磁式(PM)、反应式(VR)、和混合式(HB)三种。永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度;反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰;混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。 1.3 步进电机的特点 1.精度高一般的步进电机的精度为步进角的3-5%,且不累积。可在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速,快速起停、正反转控制及制动等,这是步进电动机最突出的优点 2.过载性好其转速不受负载大小的影响,不像普通电机,当负载加大时就会出现速度下降的情况,所以步进电机使用在对速度和位置都有严格要求的场合; 3.控制方便步进电机是以“步”为单位旋转的,数字特征比较明显,这样就给计算

步进电机课程设计

汇编及接口技术课程设计 题目:步进电机控制系统 班 级: 070609 学 号: 070609313 姓 名: 赵明 时 间: 2009年12月 成绩:

目录 (一)设计任务与要求-3- (二)设计方案(包括设计思路、使用到哪些芯片、各个 芯片的作用)-------------------------------------------------3 (三)硬件线路设计(包括线路图及连线说明)----------4 (四)软件设计(包括程序流程图)-------------------------4 (五)源程序(要有注释)-------------------------------------5 (六)调试过程(包括实验过程中的硬件连线,实验步骤、 出现的问题、解决的方法、使用的实验数据等)-----8 (七)总结(在整个设计过程中的心得和体会,150字左 右)----------------------------------------------------8

课程设计题目:步进电机控制系统 一.设计任务与要求 (一)设计目的 1.了解步进电机控制的基本原理,掌握控制步进电机转动的编程方 法。 2.进一步熟练8255的使用。 (二)设计内容 编程控制步进电机,使其能够正常运转,要求: 1.开关K8控制电机的启动与停止:当K8向上拨时,电机启动,否则电机停 止; 2.开关K1~7控制电机的转速:K1向上拨时,得到最低转速,…… K7向上 拨时,得到最高转速。 3.每个开关对应一个发光二极管,要求开关向上拨时,对应的发光二极管亮。二.设计方案 (一)步进电机原理 步进电机驱动原理是通过对每相线圈中的电流的顺序切换(实验中的步进电机有四相线圈,每次有二相线圈有电流,有电流的相顺序变化),来使电机作步进式旋转。驱动电路由脉冲信号来控制,所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。 本实验使用的步进电机线圈由四相组成,驱动方式为二相激磁方式,如图3.1 所示。 图3.1 步进电机原理图 如表3.1所示,首先使HA线圈和HB线圈有驱动电流,接着使HB和HC、HC和HD、HD和HA,又返回到HA和HB有驱动电流,按这种顺序切换,电机轴按顺时针方向旋转。 表3.1 步进电机激磁方式

基于单片机的步进电机课程设计报告

设计题目:基于单片机的步进电机控制系统设计 设计目的: 综合运用所学的《单片机原理及应用》的理论知识,通过实践加强对所学知识的理解,具备设计单片机应用设计系统的能力。以单片机为核心设计一个步进电机控制系统,要求能够通过键盘设置步进电机的正转和反转,加速和减速。并在LED 数码管显示器上显示步进电机转速。通过了解系统的软硬件构成及其特点,详细掌握怎样通过单片机控制其输出来控制步进电机的运转,并对应地在数码管上显示出来,更加系统的了解步进电机的组成,工作原理,控制方法。 设计要求: 【1】进行方案论证,说明步进电机控制系统的工作原理 【2】设计控制系统所需的硬件电路,给出电路原理图和元器件清单。 【3】给出软件流程图并编写程序源代码。 【4】完成系统的调试,给出调试结果并分析。 【5】了解单片机的内部结构,组成,学习单片机的工作原理以及内部工作状态,并熟悉在不同时刻,单片机的输入输出情况 【6】了解步进电机的分类和用途,掌握步进电机的内部结构以及工作原理,并学习单片机简单控制步进电机的正转和反转,加速和减速 【7】使用keil和proteus等软件进行系统的仿真,并在开发板硬件上实现。锻炼自己的编程,调试能力。 设计条件: 步进电机的工作原理 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步进电机。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,当步进驱动器接收到一个脉冲信号时,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。称为“步距角”。它的旋转是以固定的角度一步一步运行的,可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的,同时也可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。 电机的位置和速度与导电次数(脉冲数)和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定

微机原理步进电机控制课程设计报告

河北科技大学 课程设计报告学生姓名:学号: 专业班级: 课程名称: 学年学期: 2 0 —2 0 学年第学期指导教师: 2 0 年月 课程设计成绩评定表

目录 一、设计题目………………………………………………………………. 二、设计目的………………………………………………………………. 三、设计原理及方案………………………………………………………. 四、实现方法………………………………………………………………. 五、实施结果………………………………………………………………. 六、改进意见及建议……………………………………………………….

七、设计体会………………………………………………………………. 、 一、设计题目 编程实现步进电机的控制 二、设计目的 1.了解步进电机控制的基本原理 2.掌握控制步进电机转动的编程方法 3.了解8086控制外部设备的常用电路 4.掌握8255的使用方法 三、设计原理及方案 设计原理 步进电机驱动原理是通过对每相线圈中的电流的顺序切换(实验中的步进电机有四相线圈,每次有二相线圈有电流,有电流的相顺序变化),来使电机作步进式旋转。 驱动电路由脉冲信号来控制,所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。 利用 8255对四相步进电机进行控制。当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时,它可以连续不断地转动。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次,也就对应转子转过一定的角度(一个步距角)。当通电状态的改变完成一个循环时,转子转过一个齿距。四相步进电机可以在不同的通电方式下运行,常见的通电方式有单(单相绕组通电)四拍(A-B-C-D-A…),双(双相绕组通电)四拍(AB-BC-CD-DA-AB…),八拍(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A…)等。 通过编程对8255的输出进行控制,使输出按照相序表给驱动电路供电,则步进电机的输入也和相序表一致,这样步进电机就可以正向转动或反向转动。 硬件连接图 四.实现方法 .步进电机控制程序流图

步进电机实验报告剖析

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

单片机课设步进电机控制正反转

单片机课程设计报告设计题目:步进电机控制系统 学院自动化与信息工程学院 专业电气工程及其自动化 班级 姓名 学号 指导教师王水鱼 2010 年秋季学期

目录 1.设计目的 (2) 2.设计的主要内容和要求 (2) 3.题目及要求功能分析 (2) 4.设计方案 (5) 4.1 整体方案 (5) 4.2 具体方案 (5) 5.硬件电路的设计 (6) 5.1 硬件线路 (6) 5.2 工作原理 (7) 5.3 操作时序 (8) 6. 软件设计 (8) 6.1 软件结构 (8) 6.2 程序流程 (9) 6.3 源程序清单 (9) 7. 系统仿真 (9) 8. 使用说明 (10) 9. 设计总结 (10) 参考文献 (11) 附录 (12)

步进电机的控制 1.设计目的 (1)熟悉单片机编程原理。 (2)熟练掌握51单片机的控制电路和最小系统。 (3)单片机基本应用系统的设计方法。 2.设计的主要内容和要求 (1)查阅资料,了解步进电机的工作原理。 (2)通过单片机给参数控制电机的转动。 (3)通过按钮控制启停及反转。 (4)其他功能。 3.题目及要求功能分析 步进电机:步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机,利用其精度高等特点,广泛应用于各种工业控制系统中。 三相单、双六拍步进电机的结构和工作原理: 三相单、双六拍步进电机通电方式:这种方式的通电顺

步进电机设计报告

步进电动机的设计报告 题目:步进电动机的设计与制作 学院:大数据与信息工程学院 专业:计算机科学与技术 班级:电信113 学生姓名:王浩 指导教师:马光喜老师 2015年1月6日

目录 前言---------------------------------------------------------------2 1.设计目标及内容------------------------------------------------3 1.1 设计内容---------------------------------------------------4 1.2 设计目的---------------------------------------------------4 2.硬件原理及设计分析--------------------------------------------4 2.1 步进电机的工作原理-----------------------------------------5 2.2 液晶显示原理 ----------------------------------------------5 2.3 步进电机转速控制及显示设计(LCD显示转速)的硬件框图--------6 2.4 总的硬件电路图---------------------------------------------7 3.软件分析及设计------------------------------------------------8 3.1 软件需求分析-----------------------------------------------8 3.2 程序流程图-------------------------------------------------8 3.3 软件代码---------------------------------------------------9 4.操作说明及结果分析-------------------------------------------18 5.调试过程中遇到的问题和解决方法-------------------------------18 6.硬件实习总结-------------------------------------------------19 7.参考文献-----------------------------------------------------19

机器人课程设计报告范例

机器人课程设计报告范例

**学校 机器人课程设计名称 院系电子信息工程系 班级10电气3 姓名谢士强 学号107301336 指导教师宋佳

目录 第一章绪论 (2) 1.1课程设计任务背景 (2) 1.2课程设计的要求 (2) 第二章硬件设计 (3) 2.1 结构设计 (3) 2.2电机驱动 (4) 2.3 传感器 (5) 2.3.1光强传感器 (5) 2.3.2光强传感器原理 (6) 2.4硬件搭建 (7) 第三章软件设计 (8) 3.1 步态设计 (8) 3.1.1步态分析: (8) 3.1.2程序逻辑图: (9) 3.2 用NorthStar设计的程序 (10) 第四章总结 (12) 第五章参考文献 (13)

第一章绪论 1.1课程设计任务背景 机器人由机械部分、传感部分、控制部分三大部分组成.这三大部分可分成驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人一环境交互系统、人机交互系统、控制系统六个子系统现在机器人普遍用于工业自动化领域,如汽车制造,医疗领域,如远程协助机器人,微纳米机器人,军事领域,如单兵机器人,拆弹机器人,小型侦查机器人(也属于无人机吧),美国大狗这样的多用途负重机器人,科研勘探领域,如水下勘探机器人,地震废墟等的用于搜查的机器人,煤矿利用的机器人。如今机器人发展的特点可概括为:横向上,应用面越来越宽。由95%的工业应用扩展到更多领域的非工业应用。像做手术、采摘水果、剪枝、巷道掘进、侦查、排雷,还有空间机器人、潜海机器人。机器人应用无限制,只要能想到的,就可以去创造实现;纵向上,机器人的种类会越来越多,像进入人体的微型机器人,已成为一个新方向,可以小到像一个米粒般大小;机器人智能化得到加强,机器人会更加聪明 1.2课程设计的要求 设计一个机器人系统,该机器人可以是轮式、足式、车型、人型,也可 以是仿其他生物的,但该机器人应具备的基本功能为:能够灵活行进,能感知光源、转向光源并跟踪光源;另外还应具备一项其他功能,该功能可自选(如亮灯、按钮启动、红外接近停止等)。 具体要求如下: 1、根据功能要求进行机械构型设计,并用实训套件搭建实物。 2、基于实训套件选定满足功能要求的传感器; 3、设计追光策略及运动步态; 4、用NorthStar设计完整的机器人追光程序;

PLC课程设计步进电机

电气控制技术 课程设计 题目: 步进电机的控制 院系名称:电气工程学院 成绩: 指导老师签名:

目录 1 系统概述 (1) 1.1 对被控对象步进电机控制的分析 (1) 1.2 设计的目的及工作内容 (1) 2 方案论证 (2) 2.1 开环控制系统 (2) 2.2 闭环控制系统 (2) 3 硬件设计 (3) 3.1 系统的原理方框图 (3) 3.2 I/O分配 (3) 3.3 主电路及I/O接线图 (4) 3.4 元器件选型 (4) 3.4.1 步进电机选型 (4) 3.4.2 PLC选型 (5) 3.4.3 按钮选型 (6) 3.4.4 熔断器选型 (6) 3.5 元件清单 (7) 4 软件设计 (4) 4.1 主流程 (8) 4.1.1 转速控制 (8) 4.1.2 正反转控制 (9) 4.1.3 步数控制 (9) 4.1.4 程序流程图 (9) 4.2 梯形图及其功能注释 (10) 5 系统调试 (14) 5.1 软件调试 (14) 5.2 硬件调试 (14) 5.2.1 转速控制过程 (14) 5.2.2 正反转控制过程 (14) 5.2.3 单步执行控制过程 (14) 5.3 调试结果分析 (14) 设计心得 (15) 参考文献 (16)

1 系统概述 1.1 对被控对象步进电机控制的分析 三相步进电动机是一种将电脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件。步进电机的输出位移量与输入脉冲个数成正比,其转速与单位时间内输入的脉冲数(脉冲频率)成正比,其转向与脉冲分配到步进电机的各相绕组的相序有关。所以只要控制指令脉冲的数量、频率及电机绕组通电相序,便可控制步进电机的输出位移量、速度和转向。步进电机具有较好的控制性能,其启动、停车、反转及其它任何运行方式改变,都在少数脉冲内完成,且可获得较高的控制精度,因而得到了广泛的应用。典型步进电机外观如图1-1。 图1-1典型步进机 1.2 设计的目的及工作内容 本设计的主要研究内容是以三菱FX2N系列PLC(可编程逻辑控制器)为核心控制步进电机,及其相关外围电路组成的控制电路设计。可以通过对几个开关按钮的控制来实现对步进电机转动的方向、速度和步数的控制。 用PLC控制三相六拍步进电机实现如下操作,其控制要求如下: 三相步进电动机有三个绕组:A、B、C,正转的顺利为:A-AB-B-BC-C-CA-A;反转的顺利为:A-CA-C-BC-B-AB-A。 1.要求能实现正、反转控制,而且正、反转切换无须经过停车步骤。 2.具有两种转速: (1)开关闭合,则转过一个步距角需0.5s。

单片机课程设计-单片机控制步进电机

课程设计报告 题目单片机控制步进电机 课程名称单片机原理及接口技术 院部名称 专业自动化 班级M10自动化 学生姓名 学号 课程设计地点 课程设计学时 指导教师高峰 金陵科技学院教务处制 【注:根据课程设计大纲第四项具体要求撰写课程设计报告】

目录 1设计任务和要求 (3) 2设计思路 (4) 3系统硬件设计 (5) 3.1 硬件电路的工作原理 (5) 3.2步进电机模块 (5) 3.3控制模块 (6) 3.4主要元件介绍: (6) 4软件编程 (11) 5 调试过程与结果 (20) 5.1正转结果显示: (20) 5.1.1正转加速: (21) 5.1.2正转减速: (21) 6 总结与体会 (24) 7 参考资料 (26) 8 附录 (26)

1设计任务和要求 单片机课程设计是考察学生利用所学过的专业知识,进行综合的电机控制系统设计并最终完成实际系统连接,能够使学生对电气与自动化的专业知识进行综合应用,培养学生的创新能力和团队协作能力,提高学生的动手实践能力。最终形成一篇符合规范的设计说明书,并参加综合实践答辩,为后期的毕业设计做好准备。 本次设计考核的能力主要有: 1)专业知识应用能力,包括电路分析、电子技术、单片机、检测技术、电 气控制、电机与拖动、微特电机及其驱动、计算机高级语言、计算机辅 助设计、计算机办公软件等课程,还包括本专业的拓展性课程如变频器、组态技术、现场总线技术、伺服电机等课程。 2)项目设计与运作能力,团队协作能力,技术文档撰写能力,PPT汇报与 口头表达能力。 3)电气与自动化系统的设计与实际应用能力。 要求完成的工作量包括: 1)现场仿真演示效果。 2)学生结合课题进行PPT演讲与答辩。 3)学生上交课题要求的各类设计技术文档。

步进电机实验报告

单片机实验 课程名称:步进电机表实验 授课班级:2010级自动化三班 任课教师:文远熔 计划学时:32学时 实验组员:张藤耀赵福亮王聪慧 秦菱蔚梁钦郑欢

目录 摘要………………………………………………………………………… 第一章概述…………………………………………………………………………………………. 1.1实验目的………………………………………………………………………… 1.2实验要求………………………………………………………………………… 1.3步进电机的介绍…………………………………………………………………… 1.4 研究思路………………………………………………………………………… 第二章硬件设计………………………………………………………….. 2.1 51单片机介绍…………………………………………………………………… 2.2 UIN2003A…………………………………………………………………………… 2.3 ZLG7290…………………………………………………………………………… 2.3.1 7290工作原理………………………………………………………………… 2.3.2 7290引脚图…………………………………………………………………… 第三章相关图像………………………………………………………………. 3.1 总电路图……………………………………………………………………… 3.2 7290控制数码管……………………………………………………………………… 3.3 程序流程图………………………………………………………………………… 3.3.1 控制框图………………………………………………………………………… 3.3.2 流程图………………………………………………………………………… 第四章调试………………………………………………………………………第五章心得体会…………………………………………………………………附录【一】系统程序……………………………………………………………附录【二】参考文献…………………………………………………………….

课程设计-三相步进电机

南华大学电气工程学院 《电子技术课程设计》任务书 设计题目:步进电机控制电路 专业:本10电力02班 学生姓名: 邓鹏学号: 20104450226 起迄日期: 2012年9月28日—2012年12月28日指导教师:刘原欧阳宏志 教研室主任:苏泽光

目录 1 设计任务和要求 (2) 2电路原理分析 (3) 3 矩形波产生电路(含555电路) (4) 4 三相三拍脉冲分配器 (5) 5三相六拍脉冲分配器 (5) 6功放电路部分 (7) 7电路总原理图 (7) 8三相三拍脉冲分配器仿真图及PCB (8) 9三相六拍脉冲分配器部分仿真图及PCB图 (9) 10元件清单 (11) 11心得体会 (12)

步进电动机的控制电路 一、设计任务和要求 1、设计任务 设计制作步进电机的控制电路。 2、设计要求 (1)使用D触发器或主从JK触发器设计一个兼有三相六拍、三相三拍两 种工作方式的脉冲分配器。 (2)能控制步进电机作正向和反向运动。 (3)设计电路工作的时钟信号频率为10-100Hz。 (4)设计驱动步进电机的脉冲放大电路,使之能驱动一个相电压为24V, 相电流为0.2A的电机工作。 二.电路原理分析 1.设计要求分析 图1 三相步进电机原理图 步进电动机是一种用脉冲控制的电动机,它能将脉冲信号转换成相应的角位移。下面以反应式步迸电动机为例,说明它的结构和工作原理。 如图是三相步进电动机的结构图。从图中可以看出,电动机的定子上有六个等分的磁极,AA'、BB'、CC',每两个相对的齿构成一相。每相上绕有一组线圈。转子有四个齿,上边不绕线圈。当A相通电,B、C相都不通电时,那么由于AA'

微机原理步进电机控制课程设计报告

科技大学 课程设计报告 学生:学号: 专业班级: 课程名称: 学年学期:2 0 —2 0 学年第学期 指导教师: 20 年月

课程设计成绩评定表

目录 一、设计题目………………………………………………………………. 二、设计目的………………………………………………………………. 三、设计原理及方案……………………………………………………….

四、实现方法………………………………………………………………. 五、实施结果………………………………………………………………. 六、改进意见及建议………………………………………………………. 七、设计体会………………………………………………………………. 、 一、设计题目 编程实现步进电机的控制 二、设计目的 1.了解步进电机控制的基本原理 2.掌握控制步进电机转动的编程方法 3.了解8086控制外部设备的常用电路 4.掌握8255的使用方法 三、设计原理及方案 3.1设计原理 步进电机驱动原理是通过对每相线圈中的电流的顺序切换(实验中的步进电机有四相线圈,每次有二相线圈有电流,有电流的相顺序变化),来使电机作步进式旋转。驱动电路由脉冲信号来控制,所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。 利用8255对四相步进电机进行控制。当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时,它可以连续不断地转动。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次,也就对应转子转过一定的角度(一个步距角)。当通电状态的改变完成一个循环时,转子转过一个齿距。四相步进电机可以在不同的通电方式下运行,常见的通电方式有单(单相绕组通电)四拍(A-B-C-D-A…),双(双相绕组通电)四拍(AB-BC-CD-DA-AB…),八拍(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A…)等。 通过编程对8255的输出进行控制,使输出按照相序表给驱动电路供电,则步进电机的输入

单片机课程设计步进电机驱动器

单片机原理 实训说明书 题目:步进电机控制器学院: 专业: 学生姓名: 学号: 指导教师: 2011 年12 月29 日

摘要 步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的精密执行元件,具有快速起动和停止的特点。其驱动速度和指令脉冲能严格同步,具有较高的重复定位精度, 并能实现正反转和平滑速度调节。它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响, 因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。本文在分析了步进电机的驱动特性、斩波恒流细分驱动原理和混合式步进电机驱动芯片ULN2003AN的性能、结构的基础上,结合AT89C52单片机,设计出了混合式步进电机驱动电路。 关键词:步进电机;AT89C52单片机;ULN2003AN驱动。

Abstract Stepping motors is a kind of will convert angular displacement or electrical impulses signal line displacement of precision actuator, have fast start and stop characteristics. The driving speed and instructions pulse can strictly synchronization, which has high repositioning precision, and can realize the positive &negative and smooth adjustable speed. Its operation speed and step distance from supply voltage fluctuation and load effect, which have been widely applied in analog-to-digital conversion, speed control and the position control system. Based on the analysis of the stepper motor driving characteristics, a chopper constant-current subdivided driving principle and hybrid stepping motor drive chip ULN2003AN the performance, structure in the foundation, the union AT89C52 single chip computer, designed a hybrid stepping motor driver circuit. Key words:Stepping motor; AT89C52 single chip computer; ULN2003AN driver.

步进电机实验报告

步进电机实验报告 Company Document number:WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

Arduino步进电机实验报告 步进电机是将电信号转变为或的开环控制电机,是现代数字程序控制系统中的主要执行元件,应用极为广泛。在非超载的情况下,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,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制来控制电机转动的和,从而达到调速的目的。 实验目的: (1)了解步进电动机工作原理。 (2)熟悉步进电机驱动器使用方法。 (3)掌握步进电动机转向控制编程。 实验要求: (1)简要说明步进电动机工作原理。 (2)熟记步进电机驱动器的使用方法。 (3)完成步进电动机转速转向控制编程与实现。 (4)提交经调试通过的程序一份并附实验报告一份。 实验准备: 1. ArduinoUNOR3开发板 Arduino是一块基于开放原始代码的Simplei/o平台,并且具有开发语言和开发环境都很简单、易理解的特点。让您可以快速使用Arduino做出有趣的东西。它是一个能够用来感应和控制现实物理世界的一套工具。它由一个基于单片机并且开放源码的硬件平台,和一套为Arduino板编写程序的开发环境组成。Arduino可以用来开发交互产品,比如它可以读取大量的开关和传感器信号,并且可以控制各式各样的电灯、电机和其他物理设备。Arduino项目可以是单独的,也可以在运行时和你电脑中运行的程序(例如:Flash,Processing,MaxMSP)进行通讯。

毕业设计_论文基于8086的步进电机控制课程设计

西安电子科技大学 《微型计算机原理》课程设计 题目基于8086的步进电机控制 学生姓名 专业班级11级计嵌班 学号 201 院(系)信息工程学院 指导教师 完成时间年月日

目录 1 课程设计的目的 (1) 2课程设计的任务与要求 (1) 3引言 (1) 4设计方案与论证 (2) 5 设计内容及功能说明 (3) 5.1 励磁线圈及其励磁顺序 (3) 5.2工作原理 (4) 5.3 8086 CPU (5) 5.4 8255工作方式选择 (6) 5.5 ULN2003A (6) 5.6 74LS273 (7) 5.7 74LS138 (7) 6单元电路的设计(计算与说明) (7) 7硬件的制作与调试 (10) 8总结 (12) 参考文献 (13) 附录1:总体电路原理图 (14) 附录2:元器件清单 (14) 附录3:源程序代码 (15)

1 课程设计的目的 培养和锻炼学生在学习完本门课后综合应用所学理论知识,解决实际工程设计和应用问题的能力的重要教学环节。要求学生熟悉和掌握微机系统的软件、硬件设计的方法、设计步骤,使学生得到微机开发应用方面的初步训练。让学生独立或集体讨论设计题目的总体设计方案、编程、软件硬件调试、编写设计报告等问题,真正做到理论联系实际,提高动手能力和分析问题、解决问题的能力,实现由学习知识到应用知识的初步过渡。通过本次课程设计使学生熟练掌握微机系统与接口扩展电路的设计方法,了解步进电机控制的基本原理,掌握控制步进电机转动的编程方法,进一步熟练掌握8255A并行I/O口的工作方式以及编程方法,熟练应用8086以及汇编语言编写应用程序和实际设计中的硬软件调试方法和步骤,熟悉微机系统的硬软件开发工具的使用方法。体会系统整体设计的流程与方法,为以后系统级设计积累经验。 培养学生在实际的工程设计中查阅资料,撰写设计报告表达设计思想和结果的能力。 2 课程设计的任务与要求 01.通过开关K1实现步进电机的开始与停止; 02. 通过开关K2来选择步进电机的正转与反转; 03. 通过开关K3,K4组成(2-4译码)四档电机转速选择; 04. 对每只开关的选择情况同时通过4位8段数码管来显示; 05. 扩展设计:可以在以上功能基础上,增加控制步进电机单步转动的开关;增加控制电机加速转动的开关;增加控制电机减速的开关。 3 引言 步进电机的原理是基于最基本的电磁铁作用,其模型起源于1830年之1860年,1870年后开始以控制为目的的尝试,应用于氩弧灯的电极输送机构中,这被认为是最初的步进电机,此后步进电机被广泛使用[1]。 步进电机是将脉冲信号转换成角位移或线位移的开环控制源步进电机件。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,

步进电机课程设计报告

摘要: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,即给步进电机加一个脉冲信号,步进电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性频率来实现步进电机的调速,并且步进电机没有积累误差。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变得非常的简单。步进电机的调速一般是改变输入步进电机的脉冲的转动一个固定的角度,这样就可以通过控制步进电机的一个脉冲到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率,延时的长短来具体控制步进角来改变电机的转速,从而实现步进电机的调速。在本次设计中步进电机的给定速度由电位器通过A/D转换输入。 关键词:步进电机调速单片机 A/D转换器

前言 把电脉冲信号变换成角位移以控制转子转动的微特电机。在自动控制装置中作为执行元件。每输入一个脉冲信号,步进电动机前进一步,故又称脉冲电动机。步进电动机多用于数字式计算机的外部设备,以及打印机、绘图机和磁盘等装置。步进电动机的驱动电源由变频脉冲信号源、脉冲分配器及脉冲放大器组成,由此驱动电源向电机绕组提供脉冲电流。步进电动机的运行性能决定于电机与驱动电源间的良好配合。主要用于数字控制系统中,精度高,运行可靠。如采用位置检测和速度反馈,亦可实现闭环控制。步进电动机已广泛地应用于数字控制系统中,如数模转换装置、数控机床、计算机外围设备、自动记录仪、钟表等之中,另外在工业自动化生产线、印刷设备等中亦有应用。 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等。永磁式步进电机一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度;反应式步进电机一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成,定子上有多相励磁绕组,利用磁导的变化产生转矩。混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛,本次设计使用四相步进电机。

基于单片机控制的步进电机控制器课程设计

基于单片机控制的步进电机控制器课程设计任务书一.设计要求 (一)基本功能 1.实现步进电机的正反转控制。 2.实现步进电机的加速控制。 3.实现步进电机的减速控制。 如过载保护、欠压保护、短路保护和防飞车等功能。 (二)扩展功能 任意设定一点为圆心,实现一个直径为10cm的圆形轨迹运动。 二.设计内容 (1)画出电路原理图,正确使用逻辑关系; (2)确定元器件及元件参数; (3)进行电路模拟仿真; (4)SCH文件生成与打印输出; 三.编写设计报告 写出设计的全过程,附上有关资料和图纸,有心得体会。 四.答辩 在规定时间内,完成叙述并回答问题。 五.计划完成时间三周 1.第一周完成软件和硬件的整体设计,同时按要求上交设计报告一份。 2.第二周完成软件的具体设计和硬件的制作。 3.第三周完成软件和硬件的联合调试。

目录 1引言 (1) 2总体设计方案 (1) 2.1设计思路 (1) 2.1.1 硬件设计 (1) 2.1.2软件设计 (1) 2.2总体设计方框图 (2) 3 设计原理分析 (2) 3.1 控制按钮分析 (2) 3.2 复位电路和晶振电路分析 (3) 3.3 保护电路分析 (3) 3.4 输出驱动电路 (4) 4 总结与体会 (5) 参考文献 (6) 附录(一) (7) 附录(二) (8)

基于单片机控制的步进电机控制器 摘要:本设计为电子工程专业学生在校期间的单片机课程设计实习。是基于单片机控制的步进电机控制器。在科学技术迅速发展的今天,自动化控制技术日益完善和成熟,对步进电机的要求也越来越高,社会上所需这方面的人才也越来越多,通过本次实习,可以提高学生的动手动脑,全面综合的运用所学专业知识的能力,增强学习专业知识和技能的兴趣,掌握单片机的运用方法和技巧,深入了解步进电机的工作原理。学会用科学技术来解决生活,生产中遇到的实际问题,真正做到学以致用,造福社会。本设计是通过单片机按顺序给绕组施加有序的脉冲电流,就可以控制步进电机的转动,从而实现数字和角度的转换,转动的角度大小与施加的脉冲数成正比,转动的速度与脉冲频率成正比,而转动方向则与脉冲的顺序有关。 关键词:单片机步进电机控制系统 1 引言 步进电动机是数字控制电动机。它将电脉冲信号转换成角位移,即给一个脉冲信号,步进电动机就转动一个角度或直线位移一步,也由此称为“步进电动机”,又称“脉冲电动机”。近十年来,数字技术,计算机技术和永磁材料的迅速发展,推动了步进电动机的发展,为步进电动机的应用开避了广阔的前景。步进电动机运用广泛,常用于军事雷达,机器人,CNC数控机床等精密控制系统。 目前,在工业中主要使用的是反应式步进电动机,它由定子和转子两部分组成。一般相数为2,3,4,5,6,每相两个绕组套在一对定子磁极上,成为控制绕组,转子是无绕组铁心。其具有力矩/惯性比高,频率响应快,步进频率高,不通电时可以自由转动,可以正反方向旋转,而且结构简单,工作寿命长。 2 总体设计方案 2.1 设计思路 2.1.1 硬件设计 (1)中心电路:中心电路采用TA89S51单片机芯片,晶振采用12MHZ,具有上电自动复位和手动复位功能。 (2)输入电路:输入电路由5个按钮组成,功能分别为正转,反转,加速,减速和停止,经过上拉电阻分别接到单片机P1口对应端。 (3)输出电路:由单片机P2口相应端输出有序的电脉冲,经过74LS04反相,驱动模拟灯有规律点亮,并经过2803A驱动器驱动,带动步进电机转动。 (4)保护电路:由模拟飞车保护电路,过载保护电路,欠压保护电路和短路保护电路组成。当电路异常时,有灯指示,并且将保护信号送到单片机P0.0口进行停车保护。 2.1.2 软件设计

步进电机系统设计实验报告

专业课程设计Ⅰ 题目一 步进电机控制系统设计 院系:动化学院 专业班级:智能0801班 小组成员: 指导教师:王曙光 日期:2011.05.23-2011.06.03 目录 1课程设计描述 (2)

2.课程设计具体要求 (3) 3.主要元器件 (3) 4.基本原理阐述 (3) 4.1 步进电机的工作原理 (3) 4.2 步进电机的启停控制 (3) 4.3 步进电机的转向控制 (4) 4.4 步进电机的速度控制 (4) 4.5 步进电机的换向控制 (4) 5.实验方案 (4) 5.1 控制系统的硬件设计 (4) 5.2 电路设计 (5) 5.3 系统软件设计 (5) 5.3.1主程序图 (6) 5.3.2显示子程序 (6) 5.3.3键盘扫描子程序 (7) 5.4源程序 (7) 6.设计中的问题分析 (11) 7.参考资料 (12) 8.实验总结................................. 错误!未定义书签。 1课程设计描述: 设计一个以8051单片机作为主控制器的步进电机控制器,实现对步进电机的转速、转向的控制和显示。

2. 课程设计具体要求: (1)可通过按键设置步进电机的转向(正/反转)、转速(增/减速); (2)可通过按键设置步进电机的励磁方式(单/双相); (3)可通过数码管将步进电机的转速显示出来; (4)设计电路,编写程序,软件硬件仿真、调试。 3.主要元器件: 实验板(中号)、STC89C51、电容(30pFⅹ2、10uFⅹ2)、数码管(共阳、四位一体)、晶振(12MHz)、小按键(5个)、步进电机(25BY)、ULN2003等 4.基本原理阐述: 4.1 步进电机的工作原理 步进电机由定子和转子两部分组成,下面以两相反应式步进电机为例说明步进电机工作原理。 两相步进电机的定子上有两对磁极,按N、S、N、S分配,每两个相对的磁极组成一队。每对磁极都缠有同一个绕组,形成一相。转子是由软磁材料制成的,其外表面均匀分布着小齿,他们大小相同,间距相等。这些小齿与定子磁极上的小齿的锯齿相同,形状相似。 如果按下表的时序给步机绕组通电,步进电机将产生转动,改变相序通电,步进电机的转向将反相,停止发送脉冲,步进电机将停止运转。 图一步进电机结构通电相序 4.2 步进电机的启停控制 步进电机由于其电气特性,运转时会有步进感 ,即振动感。为了使电机转动平滑 ,减小振动 ,可在步进电机控制脉冲的上升沿和下降沿采用细分的梯形波 ,可以减小步进电机的步进角 ,提高电机运行的平稳性。在步进电机停转时 ,为了防止因惯性而使电机轴产生顺滑 ,则需采用合适的锁定波形 ,产生锁定磁力矩 ,锁定步进电机的转轴 ,使步进电机的转轴不能自由转动。

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