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指导教师评定成绩:
审定成绩:
重 庆 邮 电 大学
自 动 化 学 院
计算机控制技术课程设计报告
基于MCS51单片机控制系统设计
单位(二级学院): xxxxx
学 生 姓 名: xxxx
专 业: 自 动 化
班 级: xxxxx
学 号: xxxxxx
指 导 教 师: xxxx
设计时间: 2012 年 6 月
重庆邮电学院自动化学院制
摘 要 3
第1章 本次设计的基本要求 4
1.1基本要求 4
第2章 方案的论证 4
2.1 控制方式的确定 4
2.2 驱动方式的确定 5
2.3 驱动电路的选择 5
2.4 基本方案的确定 6
第3章 硬件电路的设计 7
3.1 单片机的选择 7
3.1.1 单片机的引脚功能 7
3.1.2 主要特性: 8
3.2 步进电机的选择 9
3.3驱动电路的选择 10
3.4 显示电路与键盘的选择 11
3.5 反馈电路的选择 13
3.5.1光电编码器原理 13
3.5.2步进电机测速原理 14
3.5.3闭环PID控制原理 14
第4章 算法的设计: 15
4.1步进电机控制算法 15
4.2 步进电机转速测量算法 15
4.3 PID 控制算法 15
4.3.1 位置式PID的控制算法 16
4.3.2 增量式PID的控制算法 16
第5章 实验结果 18
第6章 问题总结 20
6.1复位电路: 20
6.2数码管驱动: 20
6.3独立键盘: 21
6.4步进电机算法整定: 21
6.5焊接电路图: 22
第7章 参考文献 23
附录一 分工表 24
附录二:系统PCB图 25
附录三:电路原理图 26
附录四:仿真原理图 27
附件五:元器件封装规格 28
附录六:源程序 29
摘 要
步进电机和直流电机原理及其驱动程序控制控制模块,通过AT89C51完成步进电机和直流电机各种运行方式的控制。实现步进电机的正反转速度控制并且显示数据。整个系统采用模块化设计,结构简单、可靠,通过按键控制,操作方便,节省成本。
【关键词】: 步进电机;单片机控制; AT89C51;
设计背景:随着数字化技术发展,数字控制技术得到了广泛而深入的应用。步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件, 具有快速起动和停止的特点。因为步进电动机组成的控制系统结构简单,价格低廉,性能上能满足工业控制的基本要求,所以广泛地应用于手工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机,投影仪、数码摄像机、大型望远镜、卫星天线定位系统、医疗器件以及各种可控机械工具等等。直流电机广泛应用于计算机外围设备( 如硬盘、软盘和光盘存储器) 、家电产品、医疗器械和电动车上, 无刷直流电机的转子都普遍使用永磁材料组成的磁钢, 并且在航空、航天、汽车、精密电子等行业也被广泛应用。在电工设备中的应用,除了直流电磁铁(直流继电器、直流接触器等)外,最重要的就是应用在直流旋转电机中。在发电厂里,同步发电机的励磁机、蓄电池的充电机等,都是直流发电机;锅炉给粉机的原动机是直流电动机。此外,在许多工业部门,例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市内电车、电缆设备要求严格线速度一致的地方等,通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械的。直流发电机通常是作为直流电源,向负载输出电能;直流电动机则是作为原动机带动各种生产机械工作,向负载输出机械能。在控制系统中,直流电机还有其它的用途,例如测速电机、伺服电机等。利用电和磁的相互作用来实现机械能能的转换。
研究步进电机的特性、工作原理、及其具体的调速原理。
1.1基本要求
1.显示模块,能显示预设值、实际测量值和表明转动方向
2.键盘能预设实际转速值和方向
3. 控制器使用数字PID,调节转速
4. 完成整个电路设计和软件设计
第2章 方案的论证
2.1 控制方式的确定
步进电机控制虽然是一个比较精确的,步进电机开环控制系统具有成本低、简单、控制方便等优点,在采用单片机的步进电机开环系统中,控制系统的CP脉冲的频率或者换向周期实际上就是控制步进电机的运行速度。系统可用两种办法实现步进电机的速度控制。一种是延时,一种是定时。延时方法是在每次换向之后调用一个延时子程序,待延时结束后再次执行换向,这样周而复始就可发出一定频率的CP脉冲或换向周期。延时子程序的延时时间与换向程序所用的时间和,就是CP脉冲的周期,该方法简单
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