简易步进电机控制系统.doc

科信学院 课程设计说明书 （2012 /2013 学年第 二学期） 课程名称 ： 单片机原理及应用 题 目 ： 简易步进电机控制系统 专业班级 ： 自动化 1023 学生姓名 ： 李博 学 号： 100412315 指导教师 ： 设计周数 ： 2 设计成绩 ： 年 月 日 目录 一、 单片机 1 1.1 什么是单片机 1 1.2 单片机的特点 1 1、片内存储容量较小: 1 2、可靠性高: 1 3、便于扩展: 1 4、控制功能强: 1 5、实用性好: 1 二、 步进电机 1 2.1 什么是步进电机 1 2.2 步进电机的种类 1 2.3 步进电机的特点 1 1．精度高 1 2．过载性好 1 3．控制方便 1 4．整机结构简单 1 2.4 步进电机的原理 1 三、 方案设计与选择 1 方案一、 1 方案二、 1 方案选择、 1 四、 电路设计 1 1、键盘设计 1 2、显示电路设计 1 3、 驱动电路设计 1 4、 原理图 1 五、 程序 1 六、 系统仿真 1 操作控制： 1 设计过程中遇到的主要问题以及解决办法 1 七、 心得体会 1 八、 参考文献 1 附录一、原理图 1 附录二、仿真图 1 附录三、元件清单 1 简易步进电机控制系统 课程设计目的：本次课程设计要求设计并制作一个以MCS-51单片机为核心的简易步进电机控制系统，包含键盘输入电路、显示电路并实现电机的正反转。 单片机 1.1 什么是单片机 单片机是续计算机出现之后，并随着电器时代大到来，人们借助电气技术想实现了自动控制机械，自动生 产线甚至自动工厂，但依靠计算机去完成每一个自动的过程，反而有些复杂以及资源的乱费；所以用更方便，更微小，更智能的微型处理器来处理工业现场的测控领域，控制领域，有着重大意义；更何况目前，彩电，冰箱，空调，录像机，VCD，遥 控器，游戏机，电饭煲等无处不见单片机的影子。 现在单片机主要按用途，大体上可分为两大类： 1--通用型单片机 2--专用型单片机。 专用型单片机是指用途比较专一，出厂时程序已经一次性固化好，不能再修该的单片机。例如电子表里的单片机就是其中的一种。其生产成本很低。 通用型单片机的用途很广泛，使用不同的接口电路及编制不同的应 用程序就可完成不同的功能。小到家用电器仪器仪表，大到机器设 备和整套生产线都可用单片机来实现自动化控制。 现在单片机主要包括：中央处理器、存储器、特殊功能寄存器。 1.2 单片机的特点 单片机就是将CPU,RAM,ROM,定时/计时器和多种接口集成在一块芯片上的微型计算机，其主要特点如下: 1、片内存储容量较小: 原因是受集成度的限制.ROM一般小于8KB,RAM一般小于256B,但可以在外部扩展.通常ROM,RAM可分别扩展至64KB. 2、可靠性高: 因为芯片是按工业测控环境要求设计的,故抗干扰的能力优于PC机. 系统软件(如:程序指令,常数,表格)固化在ROM中,不易受病毒破坏. 许多信号的通道均在一个芯片内,故运作时系统稳定可靠. 3、便于扩展: 片内具有计算机正常运行所必需的部件,片外有很多供扩展用的(总线,并行和串行的输入/输出)管脚,很容易组成一定规模的计算机应用系统. 4、控制功能强: 具有丰富的控制指令:如:条件分支转移指令,I/O口的逻辑操作指令,位处理指令. 5、实用性好: 体积小,功耗低,价格便宜,易于产品化. 步进电机 2.1 什么是步进电机 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：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（及步进角）。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；同时也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。 2.2 步进电机的种类 步进电机分永磁式（PM）、反应式（VR）、和混合式（HB）三种。永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度 或15度；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。 2.3 步进电机的特点