课程设计--基于单片机的车床进给轴步进电机控制器设计.docx

辽 宁工 业 大 学单片机原理及接口技术课程设计（论文）题目：基于单片机的车床进给轴步进电机控制器设计课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室：自动化教研室课程设计（论文）题目基于单片机的车床进给轴步进电机控制器设计课程设计（论文）任务课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数实现功能步进电机作为执行元件，常用于开环控制系统，实现精确定位。采用单片机作控制器，与键盘电路、显示电路及步进电机驱动电路一起构成三相六拍步进电机控制器。正转时的通电顺序为A-AB-B-BC-C-CA，反之电机反转。由键盘输入步数，按“B或C”键控制步进电机的方向，显示器显示步进电机的旋转方向。设计任务及要求1、分析系统功能，确定系统硬件组成；2、设计系统的硬件电路图；3、编写相应的软件，完成控制系统的控制要求；4、上机调试、完善程序；5、按学校规定格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。技术参数三相混合式步进电机，步距角1.2o，保持转矩大于等于14N.m。进度计划布置任务，查阅资料，确定系统的组成（1天）硬件设计（2天）按系统的控制要求，完成软件设计（2天）上机调试、修改程序（2天）撰写、打印设计说明书（2天）6、答辩（1天）指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩：总成绩： 指导教师签字： 年 月 日注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要介绍采用单片机由键盘输入的数据，转化成控制信号来控制步进电动机的角位移的一种控制方法，包括硬件设计和软件设计，该系统通过AT89C51单片机和ULN2003A大电流驱动阵列控制步进电动机运转情况，可靠性高。ULN2003A可用来直接驱动步进电机，通过键盘输入电路在电动机运行时能够方便设定步进电动机的启动、停止、正转、反转，共同组成一个开环控制，可提高步进电机的步进精度，能够控制三相混合式步进电动机，且电路简单，成本较低，控制灵活，移植性强，使用价值较高。关键词：AT89C51；开环控制；ULN2003A；步进电机绪论随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，特别是单片微机的出现和发展，使传统的电动仪器在原理、功能、精度及自动化水平等方面都发生了巨大变化。特别是步进电动机，它的工作职能正好符合数字控制系统的要求，电子技术的发展解决了它的电源问题。因此，它在数控车床、打印机及光学仪器中得到了广泛的应用。步进电机是一种将电脉冲信号转换成指教或角位移的执行元件。步进电动机的运动由一系列电脉冲控制，脉冲阀生气所产生的电脉冲信号，通过环形分配器按一定的顺序加到电动机的各相绕组上。为了使电动机能够输出足够的功率，经过环形分配器产生的脉冲信号还需要进行功率放大。这种电动机每输人一个脉冲信号，输出轴便转过一个固定的角度，即向前迈进一步。因而，输出轴转过的总角是与输人脉冲数成正比的，步进电动机的这一工作职能正好符合数字控制系统的要求。课程设计方案2.1 概述步进电动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，电动机的转速、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，即给电动机加一个脉冲信号，电动机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电动机只有周期性的误差而无累积误差的特点，使得在速度、位置等控制领域用步进电动机来控制变得非常简单。步进电动机实际上是一种单相或多相同步电动机。单相步进电动机由单路电脉冲驱动，输出功率一般很小，其用途为微小功率驱动。多相步进电动机由多相方波脉冲驱动，在经功率放大后分别送入步进电动机各相绕组。当向脉冲分配器输入一个脉冲时，电动机各相的通电状态就发生变化，转子会转过一定的角度（称为步距角）。正常情况下，步进电动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输入，所以特别适合于微处理控制。2.2 系统组成总体结构2.2.1 步进电机的结构与工作原理（1）结构特点及概念步进电动机由定子和转子两大部分组成。（如图2.1）2.1步进电动机示意图混合式步进电动机（图2.2）图2.2（2）步进电动机控制机理控制电动机的主要功能是转换和传递信号控制机理。步进电动机是利用电磁铁原理，将脉冲信号转换成线位移或角位移的电动机。每来一个电脉冲，电动机转动一个角度，带动机械移动一小段距离。控制特点。来一个脉冲，转一个步距角。控制脉冲频率