二维定位控制系统设计.ppt

指导老师：王中鲜 组员： 周伟 刘凯 李珊 专业：电气工程及其自动化 步进电机的工作原理 步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。 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。 基本原理 （1）控制换相顺序 通电换相这一过程称为脉冲分配。四相步进电机的工作方式如下： 单相四拍工作方式： 正转通电顺序为： A-B-C-D-A 反转通电顺序为： D-C-B-A-D 基本原理 四相八拍工作方式： 正转通电顺序为： A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A 反转通电顺序为： D-DC-C-CB-B-BA-A-AD-D 控制步进电机的转向。 如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转 基本原理 （2）控制步进电机的速度 如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速 二维定位控制系统设计 目录 一、背景与意义 二、主要研究的内容 三、总结 一、背景与意义 一、工作台的自动化能大大减轻劳动强度，提高劳动生产效率。 二、其结构简单，成本低，实现方便而且能保证一定的精度。 三、它充分的利用了微机的软硬件功能以实现对机床的控制，使机床的加工范围扩大，精度和可靠性进一步提高 四、开发功能适用，定位精度高及性价比高的定位平台系统具有广阔的应用前景 产品实物图 二、主要研究内容 （1）掌握步进电机工作原理和结构并熟知其应 用 （2）采用MPLAB软件并进行编程及其PROTEUS仿 真 （3）基于PIC控制步进电机运行 （一）实验介绍 本实验主要介绍基于单片机的两轴步进电机控制系统的设计，具体内容包括硬件部分和软件部分设计，进而实现步进电机的位置控制、正反转控制、速度控制、键盘控制和参数显示等功能。在设计中主要以PIC16F877A作为控制核心，其次，还使用了LCD1602 、L298N驱动芯片、4×4矩阵键和两相混合式步进电机等器件，实现基于PIC16F877A单片机的最小控制系统并以步进电机为动力的位置控制，通过液晶屏显示与键盘输入有效行程，使得两个步进电机沿着X、Y轴配合运动至所设定的目标位置，并尽量避免步进电机的失步现象。 4相4拍步进电机驱动代码 4相8拍步进电机驱动代码 步进电机的优点： 1、步进电动机的角位移与输入脉冲严格成正比，因此，它没有累计误差，具有良好的跟随性。 2、步进电动机的动态响应快，易于启停、正反转及变速。 3、速度可在相当宽的范围内平滑调节，低速下仍能保证获得较大转矩，因此，一般可以不用减速装置而直接驱动负载。 4、步进电动机只能通过脉冲电源供电才能运行，它不能直接使用交流电源和直流电源。 （二）单片机介绍 单片机,就是把中央处理器、存储器、定时器、I/0接口电路等一些计算机的主要功能部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。虽然单片机只是一个芯片,但从组成和功能上看,它已具有了微型计算机系统的含义。用微型单片机控制步进电机己经成为了一种必然的趋势，也符合数字化的时代发展要求。 我们采用的是16F877A （四）方案比较 （1）PWM产生 16F877A的特殊功能RC1,RC2引脚都可以产生两个PWM波，但是总共需要8路PWM波，所以采用I/O口产生PWM波 。 （2）控制步进电机的方法（延时、定时） 软件延时法 这种方法是在每次换相之后，调用一个延时子程序，待延时结束之后，在执行换相子程序。 定时器延时法 加载某个定时器，当定时器溢出时就会产生中断信号，终止主程序执行，转而执行中断服务程序，这样可以产生硬件延时的效果 （五）程序流程图 三、总结 本设计以PIC16F877A作为控制系统控制器，通过键盘输入对两轴步进电机设定距离、设定正反转、设定距离，并用LCD 1602显示出来，使两轴步进电机以设定参数工作。 通过软件仿真与硬件调试相结合的方法，成功地实现了对步进电机在X、Y轴上的位置控制。 仿真图 硬件图