基于单片机的步进电机开环控制.docVIP

信息工程课程设计报告书 课 程 名 称计算机测控系统课程设计 课程设计总评成绩 学生姓名、学 号 学 生 专 业 班级 指 导 教 师 姓名 课程设计起止日期 课程设计基本要求 课程设计是工科学生十分重要的实践教学环节，通过课程设计，培养学生综合运用先修课程的理论知识和专业技能，解决工程领域某一方面实际问题的能力。课程设计报告是科学论文写作的基础可以培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力报告报告报告报告报告报告报告 单片机原理及应用实验设备。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 使用汇编语言（实现两个以上功能）： .严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。 时间安排： 序号 阶 段 内 容 所需时间1 设计思路、原理电路设计 2 编程3 3 撰写课程设计报告 合 计 （2）运用所学的步进电机的知识用C 语言编程控制。 2．实验技术要求 使用： 三、项目设计方案论证(可行性方案、最佳方案、工作原理，硬件设计，软件程序设计、硬件电路原理图，流程图 ) 1.可行性方案选择与论证 方案一：采用单片机89C51和脉冲分配器PMM8713控制步进电机的启停，正反转和加减速控制。 步进电机控制是一个比较精确的控制，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。 图1微型机控制步进电机系统框图 与传统步进控制器相比较有以下优点： 1. 用微型机代替了步进控制器把并行二进制码转换成串行脉冲序列，并实现 方向控制。 2. 只要负载是在步进电机允许的范围之内，每个脉冲将使电机转动一个固定 的步距角度。 3. 根据步距角的大小及实际走的步数，只要知道初始位置，便可知道步进电 机的最终位置。 方案二：通过改变输入脉冲信号和开关量来实现步进电机的启停，正反转，加减速控制。 步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。使用、控制步进电机必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统，其图2所示： 图2典型步进电机控制系统框图 脉冲发生器用于产生频率变化的脉冲信号; 方向控制器用于控制脉冲信号的变化达到改变电机方向的目的；脉冲分配器根据方向控制信号将脉冲信号转换成有一定逻辑关系的环形脉冲;功率放大器将脉冲分配器输出的环形脉冲放大,用于控制步进电机的运转，这些部分都可以由专门的电路来实现。如果用单片机加上专门的驱动芯片来控制步进电机，可以简化电路，提高可靠性。 方案三：采用的方法是利用单片机控制步进电机的驱动。 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。次课程设计就是通过改变脉冲频率来调节步进电机的速度的，并且通过数码管显示其转速的级别。另外通过单片机实现它的正反转，步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。 图3基于单片机的步进电机控制系统框图 最佳方案是方案三：采用的方法是利用单片机控制步进电机的驱动。 1.1步进电机的工作原理： 1.1.1 步进电机介绍 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。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，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变得非常的简单。 正常情况下，步进电机转过的总角度和输入的脉冲数成正比；连续输入一定频率的脉冲时，电动机的转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。由于步进电动机能直接接收数字量的输入，所以特别适合于微机控制。 本次课程设计采用的是步距角为1.8度的四相八拍永磁式步进电机。 1.1.2步进电机的基本参数： （1）步进电机的静态指标术语 1）相数：产生不同对N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。 2）拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四