单片机的步进电机控制系统设计大学设计.docVIP

西南科技大学 毕业设计计算说明书 题 目：基于单片机的步进电动机控制系统设计 专 业：机械制造与自动化 姓 名：郭富仙 指导教师：朱敏 二零一二年十二月 目录 第一章 绪论 5 1.1 课题研究的目的和意义 1.2 国内外研究概况 1.3 论文的主要研究内容 第 二 章 步进电机与单片机简介 6 2.1 步进电机介绍 2.1.1 步进电机概述 2.1.2 步进电机的工作原理 2.1.3 步进电机的分类与选择 2.2 步进电机驱动系统介绍 2.2.1 步进电机驱动系统简介 2.2.2 步进电机绕组的电气特性 2.3 单片机原理 2.3.1单片机原理概述 2.3.2单片机的应用系统 2.3.3 AT89C51简介 第 三 章 系统整体硬件结构 19 3.1 系统整图 3.2 电源部分 3.3 按键部分 3.4 驱动部分 3.5 状态指示部分 3.6 时钟部分 第 4四章 系统软件设计 24 4.1 系统开发软硬件环境 4.2 系统主程序 4.3 查键部分 4.4 前进部分 4.5 后退部分 4.6 加速部分 4.7 减速部分 第 五 章 系统的调试与检测 29 5.1程序编译时的错误与解决方法 5.2 LM7812输出电压错误与解决方法 5.3 步进电机转动错误及解决方法 5.4 结论与展望 参考文献 30 附 录 31 附录1：源程序清单 简介 【摘要】：步进电动机由于用其组成的开环系统既简单、廉价，又非常可行，因此在打印机等办公自动化设备以及各种控制装置等众多领域有着极其广泛的应用。 本文介绍的是一种基于单片机的步进电机的系统设计，用汇编语言编写出电机的正转、反转、加速、减速、停止程序，通过单片机、电机的驱动芯片ULN2004以及相应的按键实现以上功能，并且步进电机的工作状态要用相应的发光二极管显示出来。本文内容介绍了步进电机以及单片机原理、该系统的硬件电路、程序组成，同时对软、硬件进行了调试，同时介绍了调试过程中出现的问题以及解决问题的方法。该设计具有思路明确、可靠性高、稳定性强等特点，通过调试实现了上述功能。 【关键词】：步进电机；脉宽调制；驱动机构；单片机；转动 序言 步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。它是用电脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的微电动机，它最突出的优点是可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速，快速起停、正反转控制及制动等，并且用其组成的开环系统既简单、廉价，又非常可，因此在众多领域有着极其广泛的应用。研制步进电机驱动器及其控制系统具有重要的意义。的优点是可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速，快速起停、正反转控制及制动等，并且用其组成的开环系统既简单、廉价，又非常可，因此在众多领域有着极其广泛的应用。研制步进电机驱动器及其控制系统具有重要的意义。步进电机是国外发明的。中国在文化大革命中已经生产和应用，例如江苏、浙江、北京、南京、四川都生产，而且都在各行业使用，驱动电路所有半导体器件都是完全国产化的，当时是全分立元器件构成的逻辑运算电路，还有电容耦合输入的计数器，触发器，环形分配器。国外在大功率的工业设备驱动上，目前基本不使用大扭矩步进电动机，因为从驱动电路的成本，效率，噪音，加速度，绝对速度，系统惯量与最大扭矩比来比较，比较不划算，还是用直流电动机，加电动机编码器整体技术和经济指标高。一些少数高级的应用，就用空心转杯电机，交流电机。国外在小功率的场合，还使用步进电机，例如一些工业器材，工业生产装备，打印机，复印件，速印机，银行自动柜员机。国外用许多现代的手段将步进电机排挤出驱动应用，除了前面提到的旋转编码器，打印机还使用光电编码带或感应编码带配合直流电动机，实现闭环直线位移控制。国内过去是用大力矩步进电动机实现机床数控，有实力的公司现在也采用交流电动机驱动数控机床，在驱动设备的主要差距，是国外对交流电动机的控制理论与工程分析和应用能力强，先进的控制理论作为软件，写在控制器内部。总的来说，步进电机是一种简易的开环控制，对运用者的要求低，不适合在大功率的场合使用。在卫星、雷达等应用场合，中国在文化大革命后期