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三相步进电机控制系统的设计课程设计论文
课程设计任务书
指导教师: 工作单位: 自动化学院
题 目: 三相
初始条件:
设计相电机控制系统,要求系统具有如下功能:用K0-K2做为通电方式选择键,K0为拍,K1为双拍,K2为相拍;K3为启动、K4方向控制用位LED。正转时黄灯亮,反转时绿灯亮,不转时红灯亮
硬件设计图件设计系统总体流程图、步进电机单三拍,双三拍,三相六拍各模块流程图、显示模块流程图等编写程序能够完成上述任务设计说明书
2015年5月20日~2015年6月1日
指导教师签名: 年 月 日
系主任(或责任教师)签名: 年 月 日
摘要
这次设计是基于单片机来设计三相步进电机系统。80c51单片机作为主控芯片,利用ULN2003A集成电路,采用单极性驱动方式,加入74HC573使步进电机完成步进电机三相单三拍,三相双三拍,三相六拍;启动/停止控制、方向控制;速度控制(加速和减速两档);用4位LED数码管显示工作步数。用3个发光二极管显示状态:正转时黄灯亮,反转时绿灯亮,不转时红灯亮。
电路构造较为简单,设计思路清晰,利用KEIL进行软件编写与仿真,利用Proteus进行电路的设计与仿真,仿真结果符合任务提出的要求。
关键字:步进电机、单片机、单极性驱动,控制
目录
1 设计任务及要求 5
1.1设计任务 5
1.2任务分析 6
2 方案比较及选择 6
2.1 电机驱动选择方案 6
2.2 LED显示选择方案 6
2. 3 按键状态的读取 6
3 系统实现的原理 7
3.1 步进电机控制工作原理 7
3.1.1 步进电机的启停控制 7
3.1.2步进电机的工作原理 7
3.1.3步进电机的转向控制 7
3.1.4步进电机的启停控制 8
3.1.5步进电机的速度控制 8
3.2 系统设计思路 8
3.3 系统的整体框图 9
4 系统的硬件设计 10
4.1 总体设计 11
4.2 步进电机控制电路 12
4.2.1启/停控制、正/反转控制、工作模式控制电路分析 13
4.2.2步进电机控制电路 11
4.3显示电路 12
4.3.1发光二极管显示电路 12
4.3.2八段数码管显示电路 12
5系统软件设计 13
5.1 总体设计 13
5.1.2 系统总体流程图 15
5.2 关键模块设计 17
5.2.1. 三相步进电机模块设计 17
5.2.2显示模块设计 18
5.5.2步进电机调速模块流程图 19
6 系统仿真 20
7 小结及体会 22
参考文献 23
附录 24
三相步进电机控制系统的设计
1 设计任务及要求
1.1设计任务
设计一个三相步进电机控制系统,要求系统具有如下功能:用K0-K2做为通电方式选择键,K0为三相单三拍,K1为三相双三拍,K2为三相六拍;K3为启动/停止控制、K4方向控制;K5加速控制,K6减速控制;用4位LED数码管显示工作步数。用3个发光二极管显示状态:正转时黄灯亮,反转时绿灯亮,不转时红灯亮。
硬件设计:系统总原理图。软件设计:系统总体流程图、步进电机单三拍,双三拍,三相六拍各模块流程图、显示模块流程图等。编写程序,能够完成上述任务。
1.2任务分析
设计要求设计一个三相步进电机控制系统,分析可以得出它的几个基本功能:
1.三相步进电机控制系统能够以三相单三拍,三相双三拍,三相六拍的方式运行,因此要输出相应的控制字进行控制;
2.三相步进电机控制系统能实现正反转和调速控制,能够改变电机运行的方向和速率;
3.三相步进电机控制系统有显示功能,可以采用共阳极的LED数码管对步数进行显示。
2 方案选择
2.1 电机驱动选择方案
方案:使用专门的电机驱动芯片ULN2004A来驱动电机运行。其优点是便于电路的集成,且驱动简单,驱动信号稳定,不受外部干扰。
2.2 LED显示选择方案
方案:通过软件把所要的数据转化为七段显示的数据,通过单片机接口接上具有放大功能的芯片输出到LED显示,这样比较直观。
2. 3 按键状态的读取
方案:不使用中断,直接把开关分别接在单片机的接口上,通过查询端口信号来动作。其优点是程序得到简化,可读性加强
各个部分的选择都综合了成本及实现的难易度,使实现并不是很难而且具有节省材料作用。
3 系统实现的原理
3.1 步进电机控制工作原理
3.1.1 步进电机的启停控制
步进电机由于其电气特性,运转时会有步进感 ,即振动感。为了使电机转动平滑 ,减小振动 ,可在步进电机控制脉冲的上升沿和下降沿采用细分的梯形波 ,可以
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