步进电机控制系统的的设计与制作.docVIP

北 方 民 族 大 学 课程设计报告 　　 院（部、中心） 电气信息工程学院 姓 名 马宝福 学 号 专 业 测控技术与仪器 班 级 测控技术与仪器101 同组人员 陈晓军、蓝吉东、马宝福、马贵书、王思博、韦芳南 课程名称 设计题目名称 步进电机控制系统的设计与制作 起止时间　　2013.4、15---2013、　　　　　　 成 绩 　 指导教师签名 　 北方民族大学教务处制 目录 一、设计方案及思路 1 1.设计思路 1 2.设计功能 1 二、硬件设计 1 1.主要器件的选取 1 1.1单片机的选取 1 1.2步进电机及驱动的选取 2 1.3驱动芯片的选取 3 2.单片机的主要系统电路 4 2.1时钟电路 4 2.2复位电路 5 三、软件设计 5 1软件流程图 5 2语言软件的选取 6 四、protues仿真 7 五、protel 99 SE图 8 1,protel 99 SE的设计图如下 8 2.PCB图如下 9 六、元件清单 9 七、设计感想 10 八、参考文献 10 九、附录 11 1.C语言程序部分 11 2.仿真图如下 16 十、教师评语： 18 一、设计方案及思路 1.设计思路 该设计采用51单片机扫描三乘三矩阵键盘控制四相步进电机的正反转，角度及速度。 单片机实现对四相步进电机的手动和遥控控制。由单片机产生的脉冲信号经过脉冲分配后分解出对应的四相脉冲，分解出的四相脉冲经驱动电路功率放大后驱动步进电机的转动。转速的调节和状态的改变由按键进行选择。通过键盘扫描把选择的信息反馈给单片机，单片机根据反馈信息做出相应的判断并改变输出脉冲的频率或转动状态信号。电机转动的不同状态由LED指示灯显示。 2.设计功能 （1）总开关打开相应指示灯亮，总开关关闭指示灯灭，如果电机工作，也会停止工作所有指示灯熄灭； （2）反转对应指示灯亮，正转对应指示灯灭，默认正转； （3）档位分别是5.625度与45度切换，45度档位指示灯灭，5.625度指示灯亮，默认45度； （4）角度增加与减小按键分开，默认8下，即360度； （5）速度三种分别快、中、慢，速度默认为零； （6）最后启动按键，启动后相应指示灯亮，电机转完之后，指示灯灭，在启动之前一定要设置速度，因为速度默认为零。 二、硬件设计 1.主要器件的选取 1.1单片机的选取 对于一般用户来说，89系列单片机存在下列很显著的优点： ①内部含Flash存储器； ②和AT80CSl插座兼容； ③静态时钟方式： ④错误编程亦无废品产生； ⑤可反复进行系统试验。 使用方便是ATMEL公司89系列单片机被广泛应用的一个主要因素。一般的OTP产品，一旦错误编程就成了废品，而89系列单片枫内部采用了Flash存储器，所以，错误编程后仍可以重新编程，直到正确为止。其次是它可反复进行系统试验。用89系列单片枕设计的系统，可以反复进行系统试验，每次试验可以编入不同的程序，这样可以保证用户的系统设计达到最优，而且还可以随用户的需要和发展进行修改，使系统能不断追髓用户的必威体育精装版要求。89系列单片机可分为标准型号，低档型号和高档型号。鉴于以上的优点，经过分析比较，根据本课题的特点，选用ATMEL公司89系列标准型单片机ATC89C51。 1.2步进电机及驱动的选取 步进电机又称电脉冲马达。它是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。输入一个电脉冲就转动一步，即每当电机绕组接受一个电脉冲，转子就转过一个相应的步距角。转子的角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及其频率成正比。并在时间上与输入脉冲同步。只要控制输入电脉冲的数量、频率以及电机绕组通电相序即可获得所需的转角、转速及转向，很容易用微机实现数字控制。 步矩角的大小与通电方式和转子齿数有关，其大小可用下式计算： a=360°/(zm) 式中：z - 转子齿数;m - 运行拍数，通常等于相数或相数整数倍，即m=KN（ N为电动机相数，单拍时K=1，四相八拍或双拍 K=2）。 本设计步进电机采用四相五线混合式步进电机，直径：28mm；电压：5V；步进角度：5.625 x 1/64；减速比：1/64；单个重：0.04KG；5线4相可以用普通uln2003芯片驱动，也可以接成2相使用。四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍