基于单片机的步进电机的控制系统毕业设计.doc

毕业设计（论文） 题 目： 基于单片机的步进电机的控制系统 系（院）： 专业： 姓 名： 学号： 校内指导教师： 职称： 讲 师 摘 要 步进电动机由于用其组成的开环系统既简单、廉价，又非常可行，因此在打印机等办公自动化设备以及各种控制装置等众多领域有着极其广泛的应用。本文介绍的是一种基于单片机的步进电机的系统设计，用汇编语言编写出电机的正转、反转、加速、减速、停止程序，通过单片机、电机的驱动芯片ULN2004以及相应的按键实现以上功能，并且步进电机的工作状态要用相应的发光二极管显示出来。本文内容介绍了步进电机以及单片机原理、该系统的硬件电路、程序组成，同时对软、硬件进行了调试，同时介绍了调试过程中出现的问题以及解决问题的方法。该设计具有思路明确、可靠性高、稳定性强等特点，通过调试实现了上述功能。 关键词 步进电机 脉宽调制 驱动机构 单片机 目 录 引 言 - 1 - 第1章 步进电机的现状及趋势 - 2 - 1.1 课题研究的目的和意义 - 2 - 1.2 国内外研究情况 - 2 - 1.3论文的主要研究内容 - 3 - 第2章 步进电机的原理及总体设计 - 4 - 2.1步进电机原理及控制技术 - 4 - 2.1.1换相顺序的控制 - 4 - 2.1.2步进电机的换向控制 - 4 - 2.1.3步进电机的速度控制 - 4 - 2.1.4步进电机的起停控制 - 4 - 2.1.5步进电机的加减速控制 - 5 - 2.1.6步进电机的换向控制 - 6 - 2.2总体设计方框图 - 6 - 2.3设计原理分析 - 6 - 2.3.1元器件介绍 - 7 - 2.3.2方案论证 - 8 - 第3章 硬件设计 - 9 - 3.1控制电路 - 9 - 3.2最小系统 - 10 - 3.3驱动电路 - 10 - 3.4显示电路 - 11 - 3.5总体电路图 - 12 - 第4章 软件设计 - 12 - 4.1主程序设计 - 12 - 4.2定时中断设计 - 13 - 4.3外部中断设计 - 14 - 4.4源程序（汇编语言程序） - 16 - 第5章 调试与检测 - 19 - 5.1 程序编译时的错误及处理办法 - 19 - 5.2 LM7812出现的错误及解决办法 - 20 - 5.3步进电机的转动错误及解决办法 - 20 - 第6章 结论 - 20 - 致 谢 - 21 - 参考文献 - 22 - 引 言 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。人们用它来驱动时钟和其他采用指针的仪器，打印机、绘图仪，磁盘光盘驱动器、各种自动控制阀、各种工具，还有机器人等机械装置。此外作为执行元件，步进电机是机电一体化的关键产品之一，被广泛应用在各种自动化控制系统中，随着微电子和计算机技术的发展，它的需要量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。步进电机是机电数字控制系统中常用的执行元件，由于其精度高、体积小、控制方便灵活，因此在智能仪表和位置控制中得到了广泛的应用，大规模集成电路的发展以及单片机技术的迅速普及，为设计功能强，价格低的步进电机控制驱动器提供了先进的技术和充足的资源。 第1章 步进电机的现状及趋势 1.1 课题研究的目的和意义 步进电动机是用电脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的微电动机，它最突出的优点是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、正反转控制及制动等，并且用其组成的开环系统既简单、廉价，又非常可，因此在众多领域有着极其广泛的应用。研制步进电机驱动器及其控制系统具有重要的意义。步进电机是国外发明的。中国在已经生产和应用，例如江苏、浙江、北京、南京、四川都生产，而且都在