毕业设计 三相步进电机控制系统的设计课程设计论文.doc

课程设计任务书 指导教师： 工作单位： 自动化学院 题 目: 三相步进电机控制系统的设计 初始条件： 　　设计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、K6减速；用4位LED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。 要求完成的主要任务: 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：能够完成上述任务并用仿真软件演示 完成符合要求的设计说明书 时间安排： 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