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基于PIC单片机的步进电机控制器设计 毕业论文 目录 摘要 I Abstract II 绪论 1 第1章 概述 2 1.1 课题背景 2 1.2 单片机简介 2 1.3主要研究工作 3 第2章 步进电机的原理及驱动 4 2.1 步进电机的概述及原理 4 2.2 步进电机的驱动 7 2.3 步进电机控制系统的构成 9 第3章 PIC单片机控制步进电机的方法 10 3.1 PIC16F87X单片机介绍 10 3.2 步进电机的控制方法 11 3.3 PIC单片机对步进电机的控制 12 第4章 步进电机控制器硬件设计系统 13 4.1硬件系统结构 13 4.2控制系统总体电路 13 4.3石英多谐振荡器电路 16 4.4单片机与LCD显示屏接口电路（8位并行模式） 16 4.5 键盘接口电路 17 4.6单片机与步进电机接口驱动电路 18 4.7步进电动机的选型 19 第5章 步进电机控制器的软件系统设计 20 5.1 控制系统总流程图 20 5.2系统监控模块流程图 20 5.3 步进电机转速模块 21 5.4 键盘识别处理模块 22 5.5 LCD显示模块流程图 22 5.6 控制信号产生模块 23 5.7 系统中断模块 24 5.8 步进电机加减速模块 26 结论 29 致谢 30 参考文献 31 附件一： 32 绪论 步进电机是机电控制中一种常用的执行机构。它将电脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电动机就转动一个角度，具有快速启动和停止的特点。其驱动速度和指令脉冲严格同步，具有较高的重复定位精度，并能实现正反转和平滑速度调节。它的运行速度和步距不受电源电压波动和负载的影响，而且由于步进电动机组成的控制系统结构简单，价格低廉，性能上能满足工业控制的基本要求，在简易数控机床，数字绘图仪，点阵打印机，家用电器等大量角度、速度、位移控制系统中，得到了极其广泛的应用。 但是步进电机的驱动信号往往还是有专门的模拟芯片控制器或者信号发生器产生，缺乏灵活性和可靠性。尤其在一些智能化要求较高的场合，用模拟芯片及信号发生器来控制步进电机有一定的局限。而利用单片机进行脉冲控制，控制精度高，外围电路相对也比较简单，因此在工业应用场合，基于单片机的步进电机控制器应用广泛。 PIC系列8位单片机是美国Microchip Technology公司推出的精简指令集计算机（RISC）结构的嵌入式控制器，其硬件系统设计简洁，指令系统设计简练。PIC系列单片机具有体积小，功能强，功耗低、设计开发灵活方便和价格低廉等特点，可以应用在数字化仪器仪表，自动测试和控制，智能化家用电器等领域。 基于PIC单片机的上述特点，本设计采用PIC16F877单片机作为控制系统核心，具体介绍了一个步进电机运动控制系统的结构组成，既包括硬件设计，也有具体的软件实现。该控制系统可实现如下功能：（1）通过键盘可以设定步进电机的转速及转数（以整转为单位）；（2）通过键盘可以设定步进电机转向；（3）键盘所设置的参数可以通过LCD进行实时显示。 第1章 1.1 课题背景 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移的开环控制执行机构。步进电机的转子速度与脉冲的频率成正比关系，脉冲数将决定转子的起停，而不受负载变化的影响，非常易于受单片机的控制。因此，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；同时还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。 步进电机的发展与计算机工业密切相关。自从步进电机在计算机外围设备上取代小型直流电动机以后，使其设备的性能提高，很快的促进了步进电机的发展。另一方面，微型计算机和数字控制技术的发展，又将作为数控系统执行部件的步进电机推广应用到其他领域，如电加工机床、小功率机械加工机床、测量仪器、光学和医疗仪器以及包装机械等。课题通过单片机对步进电机的转速进行精确控制，满足了现代工业对步进电机的高要求。 1.2 单片机简介 单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。 由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由仅有CPU的专用处理器芯片发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。单片机作为计算机发展的一个重要分支领域，根据发展情况，从不同角度，单片机大致可以分为通用型/专用型、总线型/非总线型及工控型/家电型。 单片机诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，早