基于单片机的步进电机控制系统毕业设计(论文).doc

毕业论文 PAGE 42 闽西职业技术学院 毕业设计（论文） 基于单片机的步进电机的控制 范仲发 系 别： 电气工程系 年 级： 2011级 专 业： 电气自动化技术 指导老师： 李吉祥 答辩日期： 2014.01.11 摘 要 步进电机是一种纯粹的数字控制电机，是将电 脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。 本文应用单片机AT89C51和脉冲分配器PMM8713，步进电机驱动器，光电隔离器4N25等，构建了步进电机控制器和驱动器为一体的步进电机控制系统。通过AT89C51和脉冲分配器PMM8713完成步进电机的各种运行控制方式，实现步进电机在3相6拍的工作方式下的正反转控制和加减速控制。并通过步进电机丝杠连动，带动XY工作台的直线运动，实现从起点A点到预定点B点的位移控制。 整个系统采用模块化设计，结构简单，可靠，通过人机交互换接口可实现各功能设置，操作简单，易于掌握。该系统可应用于步进电机在机电一体化控制等大多数场合。 实践证明，基于单片机控制的步进电机比传统的步进控制器具有更好的性能，更加简单、方便、可靠。本设计的主要研究对象就是开环伺服系统中最常用的执行器件——步进电机。 关键词: 步进电机，单片机，正反转控制，加减速控制，XY工作台 目 录 TOC \o 1-2 \h \z \u 第一章 绪论 h 1 1.1 步进电机及其发展 h 1 1.2 步进电机在我国的发展应用及前景 h 1 1.3 本文研究内容 h 2 第二章 步进电机的分类、结构、工作原理及特性 h 3 2.1 步进电机的概念 h 3 2.2 步进电机的特点 h 3 2.3 步进电机的结构及工作原理 h 4 2.4 步进电机的常用术语 h 7 2.5 步进电机的振荡和失步 h 7 2.6 阻尼方法 h 8 第三章 步进电机的驱动 h 10 3.1 单电压功率驱动接口 h 10 3.2 双电压功率驱动接口 h 11 3.3 高低压功率驱动接口 h 11 第四章 步进电机的单片机控制 h 13 4.1 步进电机控制系统组成 h 13 4.2 步进电机控制系统原理 h 13 4.3 脉冲分配 h 14 4.4 步进电机与微型机的接口电路 h 16 第五章 步进电机的运行控制 h 17 5.1 步进电机的速度控制 h 17 5.2 步进电机的位置控制 h 17 5.3 步进电机的加减速控制 h 18 第六章 步进电机的程序设计 h 20 6.1 程序框图 h 22 6.2 汇编程序 h 24 设计总结 h 26 致 谢 h 27 参考文献 h 28 第一章 绪论 1.1 步进电机及其发展 步进电机又称为脉冲电动机或阶跃电动机，它是基于最基本的电磁感应作用，将电 脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。单片机控制的步进电机广泛地应用于工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机，大型望远镜，卫星天线定位系统等等。随着经济的发展，技术的进步和电子技术的发展，步进电机的应用领域更加广阔，同时也对步进电机的运行性能提出了更高的要求。 步进电机的原始模型起源于1830年至1860年，1870年前后开始以控制为目的的尝试，应用于氩弧灯的电极输送机构中，这被认为最早的步进电机。 1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，对于数字化的控制变得更为容易。到20世纪60年代后期，在步进电机本体方面随着永磁材料的发展，各种实用性步进电机应运而生。步进电机往后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。 图1.1 步进电机的外观图 1.2 步进电机在我国的发展应用及前景 我国步进电机的研究及制造起始于本世界50年代后期，从50年代后期到60年代后期，主要是高等院校和科研机构为研究一些装置而使用或开发少量产品。我国在文化大革命中开始大量生产和应用步进电机，例如江苏、浙江、北京、南京、四川等各地都有投入生产，而且都在各行业使用，其中的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