【毕业论文设计】基于单片机系统的步进电机控制毕业论文.doc

毕业论文 论 文 题 目：基于单片机系统的步进电机控制 专 业 领 域： 电气自动化技术 指 导 教 师： 作 者 姓 名： 班 学 号： 二O一O年 十 月 十 日 摘 要 单片计算机即单片微型计算机。RAM ,ROM,CPU构成，定时，计数和多种接口于一体的微控制器。它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。89C51 单片机的步进电机的驱动器控制,驱动系统采用74LS04和达林顿管，使步进电机可在智能化程序控制下完成正转、反转、转数设定等各种操作。文中在单片机与驱动器之间增加一级光电隔离可使步进电机具有更高的性能,同时把数字电路与驱动电路隔离开,避免了步进电机运行时所产生的冲击电压和电流干扰单片机。要想达到步进电动机的快速启停、高精度步进运行从而实现工业生产的控制，则采用单片机控制系统可将问题大大的简化。不仅能简化线路，降低成本，而且能大大的提高其可靠性。 整个系统采用模块化设计，结构简单，可靠，通过人机交互换接口可实现各功能设置，操作简单，易于掌握。该系统可应用于步进电机控制大多数场合。 实践证明基于单片机控制的步进电机比传统的步进控制器具有更好的性 能，更加简单、方便、可靠。本设计的主要研究对象就是开环伺服系统中最常用的执行器件——步进电机。 目 录 前 言 1 第一章 系统方案论证 2 1.1 系统基本功能 2 1.2设计方案介绍 2 1.3 系统设计 3 第二章 硬件设计 4 2.1 单元模块设计 4 2.1.1 单片机AT89C51介绍 4 2.1.2 步进电动机工作原理 8 2.1.3 键盘输入块 10 2.1.4 光电耦合器与驱动系统 12 2.1.5 显示快 13 2.2 单片机与步进电机的接口电路图 15 第三章 控制系统的软件设计 17 3.1 程序设计流程图 17 3.2 汇编程序 18 第四章 仿真与调试 22 第五章 结果分析 22 第六章 总结 23 致谢 24 参考文献 25 前 言 步进电机又称为脉冲电动机或阶跃电动机，它是基于最基本的电磁，将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。单片机控制的步进电机广泛地应用于工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机，大型望远镜，卫星天线定位系统等等。随着经济的发展，技术的进步和电子技术的发展，步进电机的应用领域更加广阔，同时也对步进电机的运行性能提出了更高的要求。 1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，对于数字化的控制变得更为容易。到20世纪60年代后期，在步进电机本体方面随着永磁材料的发展，各种实用性步进电机应运而生。步进电机往后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。目前,生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。这就给户在产品选型、使用中造成许多麻烦。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能普通的直流电机，交流电机在常规下使用。第一章 系统方案论证 1.1 系统基本功能 设计的步进电机控制器。要求内能从键盘上输入步进电机转数，控制步进电机的正反转及启停，并显示转数。具体要求如下： 键盘设计 0～9: 数字键。 *：正逆转数设定完成后，按“*”启动步进电动机。 #：清除设定为正转及转数为00。 A：设定正逆转。按“A”键则LED指示灯亮，表示逆转，再按则LED只是等灭，表示正转。 控制过程 送电时，设定为正转，显示器显示为“00”。 输入转数，显示器显示输入的转数，按“A”设定正逆转，LED指示灯亮表示逆转，LED指示灯灭表示正转，然后按“*”步进电动机开始运行。 步进电机每转一转，显示器减1，直至为00，步进电动机停止运转。 1.2设计方案介绍 根据功能设计的要求本设计采用AT89C51单片机系统控制运用矩阵式键盘作为输入控制端驱动系统采用74LS04和达林顿管，使步进电机可在智能化程序控制下完成正转、反转、转数设定等各种操作。文中在单片机与驱动器之间增加一级光电隔离。可使步进电机具有更高的性能,同时把数字电路与驱动电路隔离开,避免了步进电机运行时所产生的冲击电压和电流干扰单片机。 1.3