步进电机驱动控制系统设计-任务书

毕业设计（论文）任务书摘要步进电机作为执行机构，是机电一体化的关键产品之一。

步进电机突出的优点是它可以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、正反转控制等，并且由其组成的开环系统既简单、廉价，又非常可靠，广泛地应用在各种计算机控制的自动系统中。

随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求和应用量与日俱增。

本文研究了步进电机的工作原理，对步进电机控制系统进行了整体方案的设计、硬件的选择及接线；在学习了LabVIEW的基础上，研究了LabVIEW FPGA模块的编程和应用；对PXI-7833R板卡进行了全面的学习，研究了如何使用LabVIEW对FPGA板卡进行编程；通过LabVIEW完成产生频率可调的脉冲信号和布尔信号的程序，经编译后下载到PXI-7833R板卡，以实现步进电机控制脉冲及方向信号的生成；完成了步进电机控制系统的软件设计，包括前面板设计、连续运转和指定角度运转程序以及步进电机启动和停止过程的加减速程序。

最后，完成了程序的调试，验证该步进电机控制系统设计的可行性。

本文将虚拟仪器与FPGA技术应用于步进电机的速度控制和转动方向控制，对拓宽步进电机的应用领域具有积极的意义。

关键词：步进电机控制；LabVIEW；FPGA ；脉冲发生AbstractAs executive components,stepping motor is one of the key products of mechatronics,widely used in all kinds of automatic control system. Stepping motor’s prominent advantage is that it can realize speed change, fast start and stop, positive and negative control and so on in wide frequency range, by changing the pulse frequency, and the open loop system made up by which is very simple, cheap, and reliableWith the development of microelectronics and computer technology,the demand and apply for step motor is steadily on the increase., so it has extremely extensive application in many fields.This article Studing the work principle of stepping motor, designing the whole project of the step motor control system, the choice of hardware and wiring; based on the study of LabVIEW, studing the programming and application of LabVIEW FPGA module, and designing by using the FPGA module; studing the PXI-7833R target comprehensively and how to programe on the FPGA target through LabVIEW; completing the program of generating the frequency adjustable pulse signal and Boolean signal Through the LabVIEW, downloading to PXI-7833R after compiling so as to realize the stepping motor control pulse and direction signal generation; Completing the software design of the stepping motor control system, including the front panel design, program of continuous operation, operating at designated angle and the stepping motor ’s acceleration and deceleration during start and stop. At last,completing debug to validate that the design of stepping motor control system is feasible.This study is good for virtual instrument to be used in the step motor speed control and rotation direction control mode, broadening the application field of stepping motor.Key words：stepping motor control；LabVIEW；FPGA；impulse generation.目录摘要 (I)Abstract (II)目录.............................................................................................................. I II 第1章绪论. (1)1.1课题研究的意义及现状 (1)1.2论文主要研究内容 (3)第2章步进电机控制系统总体方案设计 (4)2.1步进电机控制系统的方案选择 (4)2.2步进电机控制系统的开发软件选择 (6)第3章步进电机控制系统硬件的设计 (9)3.1概述 (9)3.2硬件的选择 (9)3.3硬件连线 (23)第4章步进电机控制系统软件的设计 (24)4.1软件编程环境的建立 (24)4.2“连续运行”VI的编程 (25)4.3“指定角度运行”VI的编程 (26)4.4主程序的编程 (27)4.5前面板的设计 (32)第5章实验 (34)5.1接线 (34)5.2软件调试 (36)5.3调试过程的总结 (37)结论 (38)参考文献 (39)致谢 (41)附件1 (42)附件2 (51)第1章绪论1.1 课题研究的意义及现状近年来硬盘制造业高速发展，大容量、小体积、高读取速度的硬盘，是硬盘市场的发展趋势。

湖南文理学院芙蓉学院课程设计报告课程名称：专业综合课程设计专业班级: 自动化1001班学号:40学生姓名: 李志航指导教师：李建英完成时间：2013年6月13 日报告成绩：芙蓉学院教学工作部制摘要本文先介绍了混合式步进电机的结构和工作原理,分析了细分驱动对于改善步进电机运行性能的作用，论述了正弦波细分驱动可以实现等步距角、等力矩均匀细分驱动的原理,提出了一种基于H桥和其他分立元件分配脉冲的驱动技术，该方案可实现步进电机的单拍、半拍、双拍三种工作方式。

本文采用控制电路主要由AT89C51单片机、晶振电路、地址锁存器、译码器、液晶显示电路组成，单片机是控制系统的核心。

文中对整个系统的架构及硬件电路和驱动软件的实现都做了详细的介绍。

关键词：单片机；正弦脉宽调制；混合式步进电机;细分驱动AbstractIn this paper，the working principle and configuration of three—phase hybrid Stepper are introduced，then based on technologies such as stepper motor controller，PWM inverter and microcontroller。

In the thesis，we develop a single chip computer -based digital controlling system for a three-phase hybrid stepper motor that is mainly constructed from a AT89C51 single chip computer and ST7920IC which is used as the core of control parts. The system’s whole architecture，the design of hardware and software are introduced in detail.KEY WORDS: Microcontroller,SPWM，Hybrid stepper motor，Micro—stepping driver目录一、绪论 01.1 步进电机概述 01.2 步进电机的特征 01。

目录第一章步进电机控制系统设计........................................................................... - 1 -1.1 设计目的................................................................................................... - 1 -1.2 设计任务................................................................................................... - 1 -1.3 设计要求................................................................................................... - 1 -1.3.1 基本功能......................................................................................... - 1 - 第二章系统方案设计和工作原理....................................................................... - 2 -2.1 系统方案设计........................................................................................... - 2 -2.2 工作原理................................................................................................... - 2 - 第三章硬件电路设计........................................................................................... - 4 -3.1 驱动电路的设计....................................................................................... - 4 -3.1.1 脉冲分配器..................................................................................... - 5 -3.1.2 功率驱动单元................................................................................. - 5 -3.2 显示电路和控制按键............................................................................... - 5 - 第四章软件设计流程........................................................................................... - 6 -4.1 主程序设计............................................................................................... - 6 -4.2 调速程序设计........................................................................................... - 6 -4.2.1 电机的启动/停止控制 ................................................................... - 6 -4.2.2 电机正反转控制............................................................................. - 6 -4.2.3 电机加减速控制............................................................................. - 7 - 第五章系统仿真、调试结果及性能分析........................................................... - 8 -5.1 系统仿真................................................................................................... - 8 -5.2 调试结果................................................................................................. - 11 -5.3 性能分析................................................................................................. - 11 - 第六章实验心得................................................................................................. - 12 - 参考文献................................................................................................................. - 13 - 附录1 系统完整原理图...................................................................................... - 14 - 附录2 源程序...................................................................................................... - 15 -摘要步进伺服是一种用脉冲信号进行控制，并将脉冲信号转换成相应的角位移的控制系统。

步进电机驱动系统设计报告1. 引言步进电机是一种常用的控制设备，它能够以离散的步进角度旋转，并且能够保持稳定位置。

本报告旨在介绍我们设计的步进电机驱动系统，包括硬件设计、软件开发和性能测试。

2. 硬件设计步进电机驱动系统的硬件设计包括供电电路、控制电路和电机驱动电路。

2.1 供电电路供电电路负责为整个系统提供电源。

我们选择了12V直流电源作为系统的供电电源，以保证电机稳定运行。

2.2 控制电路控制电路用于接收用户的控制指令，并将其转化为电机驱动信号。

我们采用了微处理器进行控制电路的设计，利用其IO口和相关外围电路实现与电机驱动电路的连接。

2.3 电机驱动电路电机驱动电路通过给定特定的电流和方向信号，控制步进电机的转动。

我们采用了步进电机驱动芯片进行电机驱动电路的设计，驱动芯片能够根据输入信号的变化，控制电机按照给定的步进角度旋转。

3. 软件开发软件开发包括电机控制程序的编写和电机控制界面的设计。

3.1 电机控制程序电机控制程序根据用户的输入指令，通过控制电路向电机驱动电路发送正确的信号，从而控制电机转动。

我们采用了C语言进行程序编写，结合控制电路的IO 口进行控制信号的生成。

3.2 电机控制界面电机控制界面是用户与系统进行交互的接口。

我们设计了一个简单的图形用户界面，用户可以通过该界面设置电机的运行参数，包括步进角度、转速等。

4. 性能测试为了验证步进电机驱动系统的性能，我们进行了一系列的性能测试。

4.1 步进角度测试我们通过设置不同的旋转角度，测试步进电机在给定角度下的准确度。

测试结果显示，步进电机能够非常稳定地按照给定角度旋转。

4.2 转速测试转速测试用于检验步进电机在不同速度下的运行情况。

实验结果表明，步进电机能够在不同速度下保持平稳运行，并且具有较高的转速稳定性。

4.3 负载能力测试负载能力测试用于测试步进电机在不同负载情况下的运行情况。

我们通过增加外加负载，测试了步进电机在不同负载下的转速和转矩。