步进电机控制系统方案设计书.docVIP

课程设计任务书 设计题目：微机步进电机控制系统设计 设计目的： 1.巩固和加深课堂所学知识； 2.学习掌握一般的软硬件的设计方法和查阅、运用资料的能力； 3.通过步进电机控制系统设计与制作，深入了解与掌握步进电机的运行方式、方向、速度、启/停的控制。 设计任务及要求：（在规定的时间内完成下列任务） 任务：控制四相步进电机按双八拍的运行方式运行。按下开关SW1时启动步进电机，按ESC键停止工作。采用循环查表法，用软件来实现脉冲循环分配器的功能对步进电机绕组轮流加电。 要求对题目进行功能分析（四项功能：快速顺时针旋转，慢速顺时针旋转，快速逆时针旋转和慢速逆时针旋转），进行步进电机远程控制系统硬件设计，画出电路原理图、元器件布线图；进行程序设计（采用语言）；系统，提交一个满足 时间安排：(部分时间,某些工作可以自己安排重叠进行) 月 日 介绍题目，分任务、查找相关资料 月 日 查阅资料，确定设计题目； 月 日 ～ 月 日 功能分析，硬件设计，拟定实验电路，编写程序，修改程序； 月 日 ～ 月 日 调试程序、运行系统； 月 日 ～ 月 日 答辩后撰写设计报告，修改报告。 具体要求：设计报告撰写格式要求（按提供的设计报告统一格式撰写）， 具体内容如下： ① 设计任务与要求 ② 总体方案与说明 ③ 硬件原理图与说明 ④ 实验电路图与说明 ⑤ 软件主要模块流程图 ⑥ 源程序清单与注释 ⑦ 问题分析与解决方案（包括调式记录、调式报告，即在调式过程中遇到的主要问题、解决方法及改进设想）； ⑧ 小结与体会 附录：① 源程序（必须有简单注释） ② 使用说明 ③ 参考资料 指 导 教 师 签 名： 08 年 12 月 01 日 教研室主任（或责任教师）签名： 年 月 日 目录 第1章 需求分析 1 1.1课程设计题目 1 1.2步进电机介绍 1 1.3课程设计任务及要求 1 1.4软硬件运行环境及开发工具 1 第2章 概要设计 2 2.1设计原理及实现方法 2 2.1.1 步进电机控制原理 2 2.1.2微机步进电机控制系统原理图 2 2.1.3 运行方式与方向的控制——循环查表法 3 2.1.4步进电机的启/停控制——设置开关 4 2.2微机步进电机控制系统设计流程图 4 第3章 详细设计 5 3.1 硬件设计与实现 5 3.2软件设计 5 3.2.1正向慢转子程序 5 3.2.2正向快转子程序 6 3.2.3反向慢转子程序 6 3.2.4反向快转子程序 6 3.2.5长延时子程序 7 3.2.6短延时子程序 7 第4章 系统调试与操作说明 7 4.1系统调试 7 4.2 操作说明 8 第5章 课程设计总结与体会 8 参考文献 9 附录 微机步进电机控制系统源程序 9 需求分析 1.1课程设计题目 微机步进电机控制系统设计 1.2步进电机介绍 步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移和线位移的电磁机械装置，是一种输出与输入数字脉冲对应的增量驱动元件。 步进电机具有快速启动和停止的能力，它的步矩角和转速不受电压波动和负载变化的影响，也不受环境条件如：温度、气压、冲击和振动等影响，仅与脉冲频率有关。它每转一周都有固定的步数，在不丢失步的情况下运行，其步矩误差不会长期累积。正因为步进电机具有快速启动、精确步进以及能直接接收数字量的特点，所以在定位场合中得到了广泛的应用。随着微机的发展，步进电机的使用领域将更加广阔。 1.3课程设计任务及要求 任务：控制四相步进电机按双八拍的运行方式运行。将开关K2置高电平时启动步进电机，将K2键置低电平时，停止工作。步进电机的加电采用循环查表法，用软件来实现脉冲循环分配器的功能对步进电机绕组轮流加电。 要求：要使电机能通过控制实现四项功能：快速顺时针旋转，慢速顺时针旋转，快速逆时针旋转和慢速逆时针旋转，进行步进电机控制系统硬件设计，画出电路原理图、元器件布线图；进行程序设计（采用语言） 图2.1 步进电机驱动原理图 2.1.2微机步进电机控制系统原理图 步进电机接口的硬件部分主要是提供输送相序代码的并行数据线（8根），以及保护电机绕组的器件，所以接口电路以8255A为主芯片，将PA口作数据口，传送加电代码，再加上锁存器74LS373作绕组保护。另外，还有功率驱动管TIP122，以及二极管、开关K0、K1、K2。 本实验采用A口作为控制口，B口作为输出口，PA0、PA1、PA2分别接开关的K0、K1、K2，PB0、PB1、PB2、PB3分别接motor unit的ABCD。微机步进电机控制系统原理图如图2.2所示。 图2.2 微机步进电机控制系统原理图 2.1.3 运行方式与方向的