课程设计-基于单片机的步进电机控制器的设计.docVIP

江南大学 物联网工程学院 课程设计报告 课程名称： 单片机原理及应用 设计题目：基于单片机的步进电机控制器的设计 班 级： 自动化 姓 名： 学 号： 指导教师： 评 分： 2013年 6 月 29 日 一，步进电机概述 步进电动机又称脉冲电动机或阶跃电动机，国外一般称为Steppingmotor、 Pulse motorStepper servo，其应用发展已有约80年的历史。步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的控制电机，其位移速度与脉冲频率成正比，位移量与脉冲数成正比。步进电机在结构上也是由定子和转子组成，可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场，该矢量场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁极磁场方向与定子的磁场方向一着该磁场旋转一个角度。因此，控制电机转子旋转实际上就是以一定的规律控制定子绕组的电流来产生旋转的磁场。每来一个脉冲电压，转子就旋转一个步距角，称为一步。根据电压脉冲的分配方式，步进电机各相绕组的电流轮流切换，在供给连续脉冲时，就能一步一步地连续转动，从而使电机旋转。步进电机每转一周的步数相同，在不丢步的情况下运行，其步距误差不会长期积累。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，同时步进电机只有周期性的误差而无累积误差，精度高，步进电动机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，这是步进电动机最突出的优点。 正是由于步进电机具有突出的优点，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，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。比如在数控系统中就得到广泛的应用。目前世界各国都在大力发展数控技术，我国的数控系统也取得了很大的发展，我国已经能够自行研制开发适合我国数控机床发展需要的各种档次的数控系统。近年来由于微型计算机方面的快速发展，使步进电机的控制发生了革命性变革。优点明显的步进电机被广泛应用在电子计算机的许多外围设备中，例如打印机，纸带输送机构，卡片阅读机，主动轮驱动机构和存储器存取机构等，步进电机也在军用仪器，通信和雷达设备，摄影系统，光电组合装置，阀门控制，数控机床，电子钟，医疗设备及自动绘图仪，数字控制系统，工具机控制，程序控制系统以及许多航天工业的系统中得到应用。因而，对于步进电机控制的研究也就显得尤为重要了。 二，设计目的 通过具体小型测试系统设计，实践单片机系统设计及调试的全过程，以加深对单片机内部结构、功能和指令系统的理解，并进一步学习单片机开发系统的应用及一些外围芯片的接口和编程方法，初步掌握单片机系统的硬、软件设计技术及调试技巧。 三，设计要求 1）电机转速可以平稳控制 2）通过键盘和显示器可以设置电机的转速 3）显示电机的速度趋势 四，仪器设备 1、STC89C52RC单片机芯片 一片 2、ULN2003驱动芯片 一片 3、MT03641BR八位共阳数码管芯片 一片 4、8550PNP 四个 5、不同阻值电阻 若干 6、30pF电容 两个 7、12M晶振 一个 8、按键 四个 9、28BYJ-48电机 一个 10、+5V电源 一个 五，硬件线路图及主要芯片说明 28BYJ-48四相八拍步进电机 主要技术参数 相数：四相 电压：5VDC 电流：92mA 电阻：130Ω 步距角：5.625° 减速比：1/64 空载牵出频率：800pps 空载牵入频率：500pps 牵入转矩：≥78.4mN.m 接线指示：A（橙）、B（黄）、C（蓝）、D（灰）、E（红，中点接+5V）