基于单片机控制的步进电机控制系统毕业论文
基于单片机的步进电机驱动控制系统的设计与实现
基于单片机的步进电机驱动控制系统的设计与实现基于单片机的步进电机驱动控制系统的设计与实现摘要:步进电机是一类广泛应用于工业自动化领域的电动机,其特点是精度高、响应速度快。
本文基于单片机,设计并实现了一种步进电机驱动控制系统。
该系统通过单片机对步进电机进行精确控制,实现了步进电机的定位、速度调节、方向控制等功能。
通过实验验证,该系统能够有效地控制步进电机的运动,具有一定的实用价值。
1. 引言步进电机是一种在工业自动化领域广泛应用的电动机,其由于具有精确控制、自带位置反馈和无需增量编码器等特点,被广泛应用于数控机床、纺织机械、印刷机械等领域。
而基于单片机的步进电机驱动控制系统,能够通过软件控制实现对步进电机的高精度控制,具有较高的实用性。
2. 步进电机的原理步进电机是一种能够按照预定的步长进行旋转的电动机。
其根据不同的工作原理可分为磁力转矩型和磁场转动型两种。
在本系统中我们选择了磁场转动型步进电机。
3. 单片机的选择本系统采用了XX型单片机,并结合其特点设计了相应的步进电机驱动控制系统。
4. 步进电机驱动电路设计步进电机驱动电路是实现步进电机精确控制的关键,本系统采用了XX电机驱动芯片,并参照其驱动电路设计了电路。
5. 程序设计通过单片机的软件控制,可以实现对步进电机的各项参数进行调节和控制。
本系统通过编程控制实现了步进电机的定位、速度调节和方向控制等功能。
6. 系统实现与实验结果经过系统的实现和实验验证,本系统能够有效地控制步进电机的运动。
实验结果表明,该系统具有较高的精确度和稳定性。
7. 总结与展望通过本文对基于单片机的步进电机驱动控制系统的设计与实现,我们得出了以下结论:本系统通过单片机实现对步进电机的高精度控制,具有较高的实用性和可行性。
然而,本系统还存在一些问题和不足之处,例如在特定条件下,步进电机可能出现失步现象等。
因此,未来可以进一步完善该系统,并结合实际应用场景进行优化,提高系统的精确度和稳定性。
基于单片机控制的步进电机控制系统毕业论文
目录1绪论 (3)2步进电机原理及硬件软件设计 (4)2.1步进电机原理及其控制技术 (4)2.2总体设计方框图 (7)2.3设计原理分析 (7)2.3.1元器件介绍 (7)2.3.2方案论证 (9)2.3.3硬件设计 (9)2.3.4 软件设计 (12)3结论 (15)参考文献 (16)附录1电路原理图 (17)附录2程序清单 (18)致谢 (21)基于步进电机控制系统的设计摘要步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件,它广泛应用于工业机械的数字控制,为使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优,根据控制系统功能要求及步进电机应用环境,确定了设计系统硬件和软件的功能划分,从而实现了基于8051单片机的四相步进电机的开环控制系统。
控制系统通过单片机存储器、I/O接口、中断、键盘、LED显示器的扩展、步进电机的环形分配器、驱动及保护电路、人机接口电路、中断系统及复位电路、单电压驱动电路等的设计,实现了四相步进电机的正反转,急停等功能。
为实现单片机控制步进电机系统在数控机床上的应用,系统设计了两个外部中断,以实现步进电机在某段时间内的反复正反转功能,也即数控机床的刀架自动进给运动。
随着单片机技术的不断发展,单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛,自六十年代初期以来, 步进电机的应用得到大大提高。
人们用它来驱动时钟和其他采用指针的仪器,打印机、绘图仪、磁盘光盘驱动器、各种自动控制阀、各种工具,还有机器人等机械装置。
此外作为执行元件,步进电机是机电一体化的关键产品之一,被广泛应用在各种自动化控制系统中,随着微电子和计算机技术的发展,它的需要量与日惧增,在各个国民经济领域都有应用。
步进电机是机电数字控制系统中常用的执行元件,由于其精度高、体积小、控制方便灵活,因此在智能仪表和位置控制中得到了广泛的应用,大规模集成电路的发展以及单片机技术的迅速普及,为设计功能强、价格低的步进电机控制驱动器提供了先进的技术和充足的资源。
基于单片机步进电机控制系统设计--毕业设计
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295.1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。
基于单片机的步进电机控制器 毕业设计论文
基于单片机的步进电机控制器毕业设计论文目录第1章绪论 (3)1.1引言 (3)1.2步进电机常见的控制方案与驱动技术简介 (5)1.2.1常见的步进电机控制方案 (5)1.2.2步进电机驱动技术 (7)1.3本文研究的内容 (9)第2章步进电机概述 (10)2.1步进电机的分类 (10)2.2步进电机的工作原理 (11)2.2.1结构及基本原理 (11)2.2.2两相电机的步进顺序 (11)2.3 步进电机的工作特点 (14)2.4本章小结 (16)第3章系统的硬件设计 (17)3.1系统设计方案 (17)3.1.1系统的方案简述与设计要求 (17)3.1.2系统的组成及其对应功能简述 (17)3.2单片机最小系统 (19)13.2.1AT89S51简介 (19)3.2.2单片机最小系统设计 (24)3.2.3单片机端口分配及功能 (25)3.3串口通信模块 (25)3.4数码管显示电路设计 (26)3.4.1共阳数码管简介 (26)3.4.2共阳数码管电路图 (27)3.5电机驱动模块设计 (28)3.5.1L298简介 (28)3.5.2电机驱动电路设计 (29)3.6驱动电流检测模块设计 (31)3.6.1OP07芯片简介 (31)3.6.2ADC0804芯片简介 (33)3.6.3电流检测模块电路图 (36)3.7独立按键电路设计 (37)3.8本章小结 (37)第4章系统的软件实现 (38)4.1系统软件主流程图 (38)4.2系统初始化流程图 (39)4.3按键子程序 (40)结论 (44)2第1章绪论1.1引言步进电动机又称脉冲电动机或阶跃电动机,国外一般称为Steppingmotor、Pulse motor或Stepper servo,其应用发展已有约80年的历史。
步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的控制电机,其位移速度与脉冲频率成正比,位移量与脉冲数成正比。
步进电机在结构上也是由定子和转子组成,可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。
基于单片机的步进电机控制系统设计与制作毕业设计
控制电路设计、焊接
2015.3.16—2015.4.15
3
编写程序,整机调试
2015.4.16—2015.5.15
4
编写设计说明书
2015.5.16—2015.6.1
5
毕业设计(论文)的修改、答辩的准备
2015.6.2—2015.6.21
摘
步进电机是一种将电脉冲信号转化为角位移或线位移执行机构。步进电机驱动器每接收一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定角度。因此可以通过输出的脉冲频率来控制步进电机的速度。改变脉冲的输入顺序就可以改变步进电机的转动的方向。
MCU is a kind of integrated circuit chips, that is to use very large scale integrated circuit technology with data processing ability of the central processor CPU, RAM, RAM, read-only memory ROM, a variety of I/O mouth and interrupt system, timer/counter function integration to a piece of silicon consisting of a small and perfect microcomputer system.MCU has high integration, small size, high reliability, strong control function, low power consumption, etc.
The control system includes two parts of hardware and software in this design.It consists of stepper motor control module, stepper motor driver module, LED display module in hardware.Software uses the keil uvision4 programming tools and Protues drawing tools.This design is based on 51 series microcontroller STC89C52 to design the stepper motor control module as the core, with L297 and L298 as core design of stepper motor driver module.Button sets the stepper motor start, stop, forward, inversion, acceleration and deceleration functionthat as an external interrupt source.
基于单片机控制的步进电机毕业论文
基于单片机控制的电机摘要:介绍了步进电机和直流电机原理与其驱动程序控制控制模块,通过AT89S52单片机与脉冲分配器(又称逻辑转换器) L298完成步进电机和直流电机各种运行方式的控制。
实现步进电机的正反转速度控制并且显示数据。
整个系统采用模块化设计,结构简单、可靠,通过按键控制,操作方便,节省成本。
关键词:步进电机;单片机控制; AT89S52;1、引言随着数字化技术发展,数字控制技术得到了广泛而深入的应用。
步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件, 具有快速起动和停止的特点。
因为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,所以广泛地应用于手工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机,投影仪、数码摄像机、大型望远镜、卫星天线定位系统、医疗器件以与各种可控机械工具等等。
直流电机广泛应用于计算机外围设备( 如硬盘、软盘和光盘存储器) 、家电产品、医疗器械和电动车上, 无刷直流电机的转子都普遍使用永磁材料组成的磁钢, 并且在航空、航天、汽车、精密电子等行业也被广泛应用。
在电工设备中的应用,除了直流电磁铁(直流继电器、直流接触器等)外,最重要的就是应用在直流旋转电机中。
在发电厂里,同步发电机的励磁机、蓄电池的充电机等,都是直流发电机;锅炉给粉机的原动机是直流电动机。
此外,在许多工业部门,例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市电车、电缆设备要求严格线速度一致的地方等,通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械的。
直流发电机通常是作为直流电源,向负载输出电能;直流电动机则是作为原动机带动各种生产机械工作,向负载输出机械能。
在控制系统中,直流电机还有其它的用途,例如测速电机、伺服电机等。
他们都是利用电和磁的相互作用来实现向机械能能的转换。
1.电机的工作原理1.步进电机原理步进电机本质上是一个数字角度转换器。
以三相电机为例, 其结构原理见图1。
利用单片机AT89C51控制步进电机毕业论文(论文)
利用单片机AT89C51控制步进电机毕业论文(论文)广州城建职业学院毕业设计题目利用单片机AT89C51控制步进电机所在系机电与信息工程学院专业班级 10应用电子技术班学生姓名罗 X X学生学号 1004080123指导老师李有兵广州城建职业学院教务处制利用单片机AT89C51控制步进电机10应用电子技术班罗汉友指导教师:李有兵摘要步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的精密执行元件,由于步进电机具有控制方便、体积小等特点,所以在数控系统、自动生产线、自动化仪表、绘图机和计算机外围设备中得到广泛应用。
微电子学的迅速发展和微型计算机的普及与应用,为步进电动机的应用开辟了广阔前景,使得以往用硬件电路构成的庞大复杂的控制器得以用软件实现,既降低了硬件成本又提高了控制的灵活性,可靠性及多功能性。
在当今社会的各个领域步进电机无处不在,应用领域涉及机器人、工业电子自动化设备、医疗器件、广告器材、舞台灯光设备、印刷设备、计算机外部应用设备等等。
因此,设计出高精确度、实时监控、语音提示的步进电机具有重要的现实意义和实用价值。
本文介绍了单片机控制步进电机的系统。
步进电机是机电控制中一种常用的执行机构,其原理是通过对它每相线圈中的电流和顺序切换来使电机作步进式旋转。
本文先介绍了混合式步进电机的结构和工作原理,分析了细分驱动对于改善步进电机运行性能的作用,设计主要采用控制电路主要由AT89C51单片机、晶振电路、地址锁存器、译码器、数码管显示电路组成,单片机是控制系统的核心。
文中对整个系统的架构及硬件电路和驱动软件的实现都做了详细的介绍。
关键词AT89C51;步进电机;正反转目录第1章单片机控制系统概述 (3)1.1单片机系统概述 (3)1.2 AT89C51单片机概述 (4)第2章步进电机概述 (9)2.1 步进电机的基本介绍 (9)2.2 步进电机的特点及种类 (10)2.3 步进电机的选择 (11)第3章单片机编程软件概述 (12)3.1 Keil软件简介 (12)3.2 Keil工程项目建立 (12)3.3 C语言程序代码 (13)第4章硬件电路设计 (21)4.1电路设计构思 (21)4.2 硬件电路设计 (23)结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)第1章单片机控制系统概述1.1单片机系统概述随着材料科学、工艺技术、计算机技术的发展与进步,电路系统向着集成度极高的方向发展。
毕业设计论文单片机实现的步进电机远程控制系统
毕业设计(论文)说明书题目:单片机实现的步进电机控制系统系别:电子工程系专业:学生姓名:学号:指导教师:职称:摘要: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。
随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,在各个国民经济领域都有应用。
步进电机具有控制简便、定位准确等特点。
随着科学技术的发展,在许多领域将得到广泛的应用。
鉴于传统的脉冲系统移植性不好,本文提出微机控制系统代替脉冲发生器和脉冲分配器,用软件的方法产生控制脉冲,通过软件编程可以任意设定步进电机的转速、旋转角度、转动次数和控制步进电机的运行状态。
以简化控制电路,降低生产成本,提高系统的运行效率和灵活性。
本设计主要就是将步进电机与单片机紧密联系起来,通过单片机的驱动程序来控制步进电机的各种运行动作,以实现传统的步进电机的高度自动化。
步进电机按结构分类:步进电动机也叫脉冲电机,包括反应式步进电动机(VR)、永磁式步进电动机(PM)、混合式步进电动机(HB)等。
反应式步进电动机:也叫感应式、磁滞式或磁阻式步进电动机。
其定子和转子均由软磁材料制成,定子上均匀分布的大磁极上装有多相励磁绕组,定、转子周边均匀分布小齿和槽,通电后利用磁导的变化产生转矩。
一般为三、四、五、六相;可实现大转矩输出(消耗功率较大,电流最高可达20A,驱动电压较高);步距角小;断电时无定位转矩;电机内阻尼较小,单步运行(指脉冲频率很低时)震荡时间较长;启动和运行频率较高。
永磁式步进电动机:通常电机转子由永磁材料制成,软磁材料制成的定子上有多相励磁绕组,定、转子周边没有小齿和槽,通电后利用永磁体与定子电流磁场相互作用产生转矩。
一般为两相或四相;输出转矩小(消耗功率较小,电流一般小于2A,驱动电压12V);步距角大(例如7.5度、15度、22.5度等);断电时具有一定的保持转矩;启动和运行频率较低。
混合式步进电动机:也叫永磁反应式、永磁感应式步进电动机,混合了永磁式和反应式的优点。
基于单片机的步进电机控制及驱动系统设计-毕业论文
本科毕业设计(论文)题目基于单片机的步进电机控制及驱动系统设计学生姓名学号教学院系电气信息学院专业年级\指导教师职称单位辅导教师职称单位摘要步进电机是数字控制系统中的一种执行元件,它能按照控制脉冲的要求,迅速起动,制动,正反转和调速。
具有步距角精度高,停止时能自锁等特点,因此步进电机在自动控制系统中,特别是在开环的控制系统中得到了日益广泛的应用。
本文以单片机为核心设计的步进电机控制系统,通过软硬件的设计调试,实现步进电机加、减速控制,正反转控制、步数控制,系统以最短的时间到达控制终点,而又不发生失步的现象;硬件是以AT89C52单片机为核心的控制电路,主要包括:键盘电路、步进电机的驱动电路等。
本文用Keil软件编写C语言程序,与汇编语言相比,C语言在功能上、结构上、可维护性上有明显的优势。
Keil提供了包括C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和功能强大的仿真调试器在内的完整开发方案,通一个集成开发环境将这些部分组合在一起。
并用Proteus软件仿真单片机及外围器件。
关键词:步进电机控制系统;调速;单片机AbstractStepping motor is a kind of digital control system components. It can achieve quick start-up, positive inversion, stopping and speed control, according to the control pulse. It has high precision step angle, and can be self-locking when it keeps still. As these characteristics, stepping motor in automatic control system, especially in the open loop control system has been widely applied.This article mainly focuses on taking Single-chip Computer and cycle pulse distributor as the core, and designing the stepping motor control system. Through the design of the software and hardware debugging, it realizes controlling the step motor’s acceleration and deceleration automatically, according to parameter setting. Making the system arrive the end point with the shortest time, but not occur outing of step. Besides it can accurately achieve start-up, positive inversion and shutdown. Hardware takes AT89C52 as the core of control circuit, mainly including: cycle pulse distributor, keyboard and display circuit, stepping motor driving circuit, etc. This software is written using Keil with C language program . Compared with assembly language , C language’s function , structure , maintainability, has obvious advantages. Keil Software offers including C compiler, macro assembler , linker, library manager and a powerful simulation debugger , as well as a complete development program , through an integrated development environment for these parts together . Microcontroller simulation with Proteus software and peripheral devices .Key words: Stepping motor control system; speed control; Single-chip Compu目录1绪论 (1)1.1 课题提出的背景和研究意义 (1)1.2 课题的主要研究内容 (1)2 步进电机概述 (3)2.1 步进电机的分类 (3)2.2 步进电机的原理 (3)2.3 步进电机的变速控制 (4)3 控制系统硬件设计 (7)3.1 硬件结构图 (7)3.2 各个模块分析 (7)3.2.1电源电路 (7)3.2.2晶振电路 (8)3.2.3 复位电路 (9)3.2.4键盘控制电路 (9)3.2.5 AT89C52单片机 (10)3.2.6步进电机驱动电路 (13)4 控制系统软件设计 (15)4.1 系统软件主流程图 (15)4.2 Proteus仿真软件 (15)4.3 Keil软件 (16)4.4 Protel 99SE (17)5 系统调试与分析 (19)Proteus仿真 (19)总结 (21)致谢 (22)参考文献 (23)附录.............................................................................................................................. 错误!未定义书签。
基于51单片机控制步进电机毕业设计论文
基于51单片机控制步进电机毕业设计论文LTDesign of stepping motor control system based on single chip microcomputerAbstractStepping motor is a kind of by electric pulse signal to control actuator, because it is easy to control, small size and other characteristics, so in the CNC system, automatic production lines, automatic instrument, drawing machine and printer has a widely application. The popularization and application of microelectronic technology and rapid development of micro computer, and gradually into the application field of the motor, which makes before hardware circuit controller of large and complex can now be used software to achieve. This not only reduces the cost of hardware, but also improves the flexibility, reliability and functionality of the control. Because of the stepper motor with instantaneous start, rapid stop, high accuracy, and with the composition of the open loop system is simple, cheap, and very practical. Therefore, the design of based on single-chip stepper motor control system has great value and broad application.This paper mainly studies the design of the stepper motor system based on single chip microcomputer. The content of the subject includes the principle of step motor and single chip microcomputer, the stepper motor drive circuit is analyzed, and the system hardware circuit and program are designed and tested. The design of stepping motor control system adopts the method of software and hardware co simulation, which can effectively reduce the time and cost of the system development. Using Protues simulation software to complete the motor positive inversion, deceleration and stop start and other basic functions, using single chip microcomputer, stepping motor drive chip, character type LCD and keyboard array element module, the design of the controller and the driver for one step into the simulation of motor control system, realizes the function of the stepper motor range setting, position control and real-time display of a step into the working state of the motor. The hardware of the system consists of control circuit, display circuit, alarm feedback circuit and drive circuit, the corresponding software program is designed according to the hardware circuit, and the debugging and analysis are carried out. The design system has the characteristics of clear thinking, high reliability, strong stability and so on.Keywords: stepping motor ;drive circuit;single chip microcomputer;simulation and control system目录第一章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2课题的目的和意义 (1)1.3课题的内容 (2)第二章步进电机的结构与特点 (3)2.1步进电机的构造 (3)2.2步进电机的工作原理 (4)2.3步进电机的主要特征 (5)2.4步进电机绕组的电气特性 (7)2.5步进电机的选型 (8)第三章设计原理分析 (9)3.1设计目的 (9)3.2设计要求 (9)3.3总体设计方框图 (10)3.4设计方案论证 (10)3.4.1系统控制方案 (10)3.4.2驱动模块方案选择 (13)3.4.3最终方案确定 (15)第四章步进电机控制系统硬件设计 (15)4.1单片机最小系统 (15)4.2 控制电路 (17)4.3 驱动电路 (19)4.4 显示电路 (20)4.5 位移越界报警电路 (21)4.6 状态指示灯显示电路 (22)第五章步进电机控制系统软件设计 (23)5.1主程序设计 (23)5.2 LCD显示程序设计 (25)5.3转速控制程序设计 (27)5.4程序设计 (28)5.5角度设定程序设计 (29)5.6位移设定程序设计 (31)第六章仿真结果与分析 (34)6.1整体硬件设计图 (34)6.2测试 (34)6.3误差分析 (39)第七章总结 (40)参考文献 (42)致谢 (45)第一章绪论1.1课题背景步进电机作为控制执行器,广泛应用于各种控制领域[1]。
基于单片机的步进电机控制设计毕业论文
基于单片机的步进电机控制设计毕业论文摘要:步进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,在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,广泛应用在各种自动化控制系统。
本设计以AT89C51单片机为核心,对步进电机进行控制,通过按键实现步进电机正转、反转、加速、减速,并使用LED显示电机速度。
经过PROTEUS仿真和硬件焊接,结果表明,系统实现了要求。
该电路简单,可靠性强,运行稳定。
关键词:AT89C51;ULN2003;LED;步进电机单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点,广泛应用于仪器仪表中,结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。
采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化,且功能比起采用电子或数字电路更加强大。
例如精密的测量设备(功率计,示波器,各种分析仪)。
同时用单片机还可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。
例如工厂流水线的智能化管理,电梯智能化控制、各种报警系统,与计算机联网构成二级控制系统等。
目前,单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。
综合所述,单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面。
另一方面,单片机应用的重要意义还在于,它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。
从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法来实现了。
这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术,是传统控制技术的一次革命[2]。
步进电机作为执行元件,是机电一体化的关键产品之一,随着工业自动化的发展,步进电机的应用也越来越广泛,广泛应用在各种自动化控制系统中。
步进电机是一种用于开环控制的驱动元件。
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。
基于单片机的步进电机控制系统设计_大学本科毕业论文1 精品
武汉大学本科毕业论文基于单片机的步进电机控制系统设计摘要步进电机是一种通过电脉冲信号控制相绕组电流实现定角转动的机电元件,与其他类型电机相比具有易于开环精确控制、无积累误差等优点,在众多领域中获得了广泛的应用。
为了得到性能优良的控制结果,出现了很多步进电机控制系统,其中采用单片机作为控制核心的控制系统得到了广泛的应用。
很多这种控制系统在步进电机的驱动上已经做的非常好,比如恒流斩波驱动技术,但是有的系统比较复杂,和一些相对比较简单的控制过程不相吻合,投入上也不经济;有的系统在操作上不是很方便,交互性不强。
而且,有感于目前的职业教育的专业教材各种技术太过经渭分明,由此带来的实习也是比较零散,没有把一些在工程实践中应该结合在一起的技术有机结合起来,因此本文的研究内容就是设计一套硬件系统较简单、经济,但适应性强,操作方便,可靠性高的,能够有机地把电子技术、单片机技术、电机的控制技术结合起来步进电机控制系统。
本文首先简要描述了步进电机的发展、应用情况,而且还分析了步进电机的工作原理,然后以单片机为主控制器提出了整个系统的硬件设计方案,在此基础上对各个模块的电路进行详细的设计,接着阐述了步进电机软件控制开发的流程和程序设计。
关键词:步进电机 AT89C51单片机恒流斩波AbstractSteeping motor is a kind of component using electric pulse signal to control winding elements to realize angular displacement. Comparing with other electric motor, it is easier to realize accurate control, no accumulated error and so on so forth. Thus, it is got extensive application. In order to gain excellent manipulative result, there appears a lot of stepping motor control system. Among them, the system using MUC as the core part of the control system is used widely. Many this kind of control systems have done absolutely good at the step motor drive, such as the technique of constant current chopper. But some systems are a little bit complicated, which does not match with some comparatively simple control, causing some waste on investment. Some system is not easy to operate, weak in alternation. Furthermore, techniques in today’s vocational teaching materials are entirely different, leading to some kinds of chaos in the exercitation, not combining some techniques which should be. Consequently, this focuses on how to design a simple step motor control system, which has strong adaptability, easy to operate, high dependability, mixing electronic technique, MUC technique and motor control technique. This thesis will firstly introduce the development and application situation of stepping motor and some common control systems and drive techniques. What’s more, it will illustrate the working principle of step motor, then, using MUC as a main controller to put forward the whole system blue print of the hardware design. Based on this, all specific designs on electrical circuits in every module will be followed. Finally, illustrate the steps of how to develop the software of control system and programmed design.Key words: Stepping Motor, MUC, Constant Current Chopper目录1.绪论 (1)1.1引言 (1)1.2步进电机的应用 (3)1.3步进电机的发展现状 (3)1.3.1国内外常见步进电机控制系统 (3)1.3.2步进电机驱动技术基本类型 (5)2.基于单片机的步进电机控制系统的硬件设计 (7)2.1步进电机控制原理 (7)2.1.1 步进电机的特点 (7)2.1.2 步进电机的分类 (7)2.1.3 反应式步进电机的工作原理 (8)2.1.4 步进电机的主要特性 (10)2.2基于单片机的步进电机控制系统总体设计 (11)2.2.1 步进电机控制系统简介 (11)2.2.2 系统组成 (13)2.3步进电机驱动电路设计 (14)2.4步进电机控制系统设计 (15)2.5键盘电路设计 (15)2.6硬件总体实现 (16)3.基于单片机的步进电机控制系统的软件设计 (17)3.1总体设计 (17)3.1.1 系统软件主流程 (17)3.1.2 系统总体程序 (18)3.2关键模块设计 (19)3.2.1 脉冲发生器设计 (19)3.2.1.1 定时器T0中断(步进脉冲输出)模块流程 (19)3.2.1.2 定时器T0中断(步进脉冲输出)模块子程序 (20)3.2.2 正反转控制程序 (21)结论 (22)参考文献 (23)致谢 (24)第一章绪论1.1引言步进电动机又称脉冲电动机或阶跃电动机,国外一般称为Stepping motor、Pu1se motor或Stepper Servo,其应用发展己有约80年的历史。
基于单片机控制的步进电机的毕业论文课程设计【呕心沥血整理版】
第一章前言1。
1步进电机简介步进电机最早是在1920年由英国人所开发.1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上,这对于数字化的控制变得更为容易。
以后经过不断改良,使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、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.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。
随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,在各个国民经济领域都有应用。
步进电机是将电脉冲信号变换成角位移或直线位移的执行部件。
步进电机可以直接用数字信号驱动,使用非常方便。
一般电动机都是连续转动的,而步进电动机则有定位和运转两种基本状态,当有脉冲输入时步进电动机一步一步地转动,每给它一个脉冲信号,它就转过一定的角度.步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比,在时间上与输入脉冲同步,因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序,便可获得所需的转角、转速及转动方向.在没有脉冲输入时,在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。
因此非常适合于单片机控制.步进电机还具有快速启动、精确步进和定位等特点,因而在数控机床,绘图仪,打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。
步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机.传统电动机作为机电能量转换装置,在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用.步进电机可以作为一种控制用的特种电机,利用其没有积累误差(精度为100%)的特点,广泛应用于各种开环控制。
第二章步进电机工作原理及系统方案论证2.1步进电机工作原理2.1.1步进电机结构电机转子均匀分布着40个小齿,定子齿有三个励磁绕阻,其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开0、1/3て、2/3て,(相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示),即A 与齿1相对齐,B与齿2向右错开1/3て,C与齿3向右错开2/3て,A’与齿5相对齐,(A'就是A,齿5就是齿1)下面是定子和转子的展开图:图2.12.1.2 步进电机的旋转:如A相通电,B,C相不通电时,由于磁场作用,齿1与A对齐,(转子不受任何力以下均同).如B相通电,A,C相不通电时,齿2应与B对齐,此时转子向右移过1/3て,此时齿3与C偏移为1/3て,齿4与A偏移(て—1/3て)=2/3て。
51单片机毕业论文
基于MCS-51单片机的步进电机系统摘要本文通过MCS-C51单片机对步进电机进行控制,主要介绍了步进电机控制系统,驱动电路和LED显示电路的设计,包括硬件系统设计和系统软件设计,来实现步进电机的控制,系统为一自动控制系统,通过按键向单片机输送控制信号,控制步进电机的转速和正反转,在步进电机控制系统的设计中,重点阐述了脉冲产生电路以及对速度的控制,该系统具有成本低,控制方便的特点。
采用MCS-C51单片机指令系统进行编程来实现软件部分测试,系统能实现上述功能。
关键词:MCS-C51 步进电机控制系统AbstractIn this paper, MCS-51 microcontroller to control the stepper motor, stepper motor control are introduced system, drive circuit and LED display circuit design, including hardware, system design and system software design, to achieve the stepper motor control system an automatic control system, key to the microcontroller through the delivery control signal to control the stepper motor speed and reversing, the stepper motor control system design, focuses on the pulse generator circuit and the speed control, the system is low cost and convenient control features. With MCS-C51 microcontroller instruction to implement software programming some of the test, the system can achieve these functions.Keywords: MCS-51 Stepping Motor Control system目录摘要-----------------------------------------------------------1 Abstract-------------------------------------------------------1目录-----------------------------------------------------------2前言-----------------------------------------------------------41单片机发展概述1.1单片机的基本概念----------------------------------------41.2MS-51单片机内部结构-------------------------------------41.3MS-51单片机引脚及功能-----------------------------------52步进电机发展概述2.1步进电机简介-----------------------------------------62.2步进电机分类-----------------------------------------62.2反应式步进电机原理及结构2.2.1步进电机基本原理--------------------------------7 2.2.2步进电机转速控制原理----------------------------8 2.3步进电机驱动控制系统----------------------------------83硬件电路设计3.1单片机外围电路---------------------------------------------9 3.2步进电机及驱动电路-----------------------------------------9 3.3数码管及驱动电路-------------------------------------------10 3.4按键电路设计-----------------------------------------------104软件电路设计4.1数码管显示设计4.1.1数码管流程图------------------------------------------11 4.1.2数码管程序--------------------------------------------11 4.2步进电机流程图-----------------------------------------------12总结-------------------------------------------------------------13致谢-------------------------------------------------------------14参考文献---------------------------------------------------------15前言步进电机最早是在19世纪20年代由英国人开发的,50年代后期晶体管的发明也逐渐应用于步进电机上,对于数字化的控制变得更为容易。
基于单片机控制的步进电机调速系统的设计-毕业论文-精品
基于单片机控制的步进电机调速系统的设计-毕业论文-精品2020-12-12学生姓名学号所在学院自动化与电气工程学院专业自动化课题基于单片机控制的步进电机调速系统的设计指导老师【关键字】方案、目录、情况、道路、方法、动力、进展、成就、空间、领域、模式、监测、运行、传统、难点、系统、有效、大力、继续、整体、现代、合理、良好、文明、健康、配合、执行、保持、统一、发展、发现、掌握、研究、措施、特点、位置、关键、稳定、网络、理想、地位、基础、需要、环境、工程、能力、需求、主导、方式、差距、作用、标准、结构、任务、速度、设置、增强、分析、简化、调节、形成、保护、满足、严格、管理、保证、指导、帮助、支持、教育、解决、调整、完善、取决于、方向、改革、实现、提高、改进、衷心、核心、用心基于单片机控制的步进电机调速系统的设计摘要步进电机是一种利用电脉冲进行控制且将电脉冲信号转换成相位移的电机。
每次给步进电机一个脉冲就转动一个固定的角度,这样就可以通过控制步进电机的两个相邻脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率,通过延时的长短来控制步进角从而改变电机的转速,这样就实现了步进电机的调速系统。
论文主要研究内容如下:(1)本次研究的单片机型号是基于STC89C52的,认真的分析STC89C52的各个参数和引脚功能,在熟悉STC89C52单片机及其外围电路的基础上,选择常见且价格合理的外围硬件,使用protel99 se绘制各模块电路图以及系统整体电路图,利用洞洞板焊接基于单片机的实物。
(2)根据硬件电路绘制子模块的程序流程图,使用Keil uVision4编写程序实现各个软件模块,完成软件设计。
软件设计的主要难点是步进电机的正反转和速度的调节,其中步进电机的速度以软件延时的时间长短来调节。
程序编写完后使用Keil uVision4调试,直至没有错误,最后烧入单片机,检查其各个功能运行的实际效果,反复改写并调试程序直至满足既定的效果。
毕业设计(基于单片机的步进电机驱动)-精品
基于单片机系统的步进电机驱动摘要本文介绍了基于80C51单片机的步进电机控制系统的设计。
分别概括的介绍了单片机和步进电机以及步进电机的各种驱动方案;对一款四相步进电机以及80C51单片机的功能参数和一种驱动方式的优点特点,以及其选择原因进行了必要的说明;对基于80C51单片机的步进电机控制系统的原理进行了介绍;根据80C51单片机和步进电机的原理以及特点和参数选择了其他元件,并且建立了相应的电路图;进行了必要的电路分析说明,并将这个电路图制作成型,使其工作,实现正反转,加速减速等功能。
关键词: 80C51单片机;步进电机;驱动;控制SINGLE CHIP MICROCOMPUTER-BASEDDRIVING of STEPPING MOTORABSTRACTThis paper introduces based on the 80C51 monolithic stepping motor control system design. In this paper, the characters of microcomputer of respectively and stepping motor and all kinds of stepping motor driver project; For a four phase stepping motor and the 80C51 monolithic function parameters and a driving way, as well as the characteristics of the advantages of the necessary choice reason that; Based on 80C51 stepping motor control system are introduced, the principle of According to the 80C51 single chip microcomputer and the step motor principle and characteristic parameter choice and other components, and establishes the circuit diagram; At last I have maken the necessary cricuit analysis and completed the production of molding with making the circuit to work, reverse, accelerate and decelerate .Keywords: 80C51 single-chip microcomputer; Stepping motor; Drive;Control目录第1章前言 (5)1.1课题的背景 (5)1.2发展概况 (5)1.3课题主要内容 (5)第2章步进电机的基本原理、分类和选择 (2)2.1步进电机的基本参数 (2)2.2步进电机的特点 (2)2.3步进电机分类 (3)2.4四相混合式步进电机的工作原理及工作方式 (3)2.5步进电机具体型号的选择 (4)第3章步进电机驱动系统及驱动接口选择 (6)3.1单电压功率驱动接口 (6)3.2双电压功率驱动接口 (6)3.3高低压功率驱动接口 (7)3.4斩波恒流功率驱动接口 (8)3.5集成功率驱动接口及驱动芯片的选择 (8)第4章驱动系统硬件组成及具体驱动方案分析 (10)4.1关于80C51单片机的介绍 (10)4.2驱动系统总体结构 (13)4.3驱动系统的驱动原理 (13)4.3.1步进电机的控制信号 (13)4.3.2控制信号功率的放大 (14)4.3.3单片机控制信号的输出和编程 (15)4.4驱动系统总电路电路及说明 (18)第5章驱动系统硬件的焊接与调试 (22)5.1电路的焊接 (22)5.2电路的检查与调试 (22)第6章结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)第1章前言1.1 课题的背景步进电机是现代数字控制技术中最早出现的执行部件,其特点是可以将数字脉冲控制信号直接转换为一定数值的机械角位移,并且能够自动产生定位转矩使转轴锁定。
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目录1绪论 (3)2步进电机原理及硬件软件设计 (4)2.1步进电机原理及其控制技术 (4)2.2总体设计方框图 (7)2.3设计原理分析 (7)2.3.1元器件介绍 (7)2.3.2方案论证 (9)2.3.3硬件设计 (9)2.3.4 软件设计 (12)3结论 (15)参考文献 (16)附录1电路原理图 (17)附录2程序清单 (18)致谢 (21)基于步进电机控制系统的设计摘要步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件,它广泛应用于工业机械的数字控制,为使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优,根据控制系统功能要求及步进电机应用环境,确定了设计系统硬件和软件的功能划分,从而实现了基于8051单片机的四相步进电机的开环控制系统。
控制系统通过单片机存储器、I/O接口、中断、键盘、LED显示器的扩展、步进电机的环形分配器、驱动及保护电路、人机接口电路、中断系统及复位电路、单电压驱动电路等的设计,实现了四相步进电机的正反转,急停等功能。
为实现单片机控制步进电机系统在数控机床上的应用,系统设计了两个外部中断,以实现步进电机在某段时间内的反复正反转功能,也即数控机床的刀架自动进给运动。
随着单片机技术的不断发展,单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛,自六十年代初期以来, 步进电机的应用得到大大提高。
人们用它来驱动时钟和其他采用指针的仪器,打印机、绘图仪、磁盘光盘驱动器、各种自动控制阀、各种工具,还有机器人等机械装置。
此外作为执行元件,步进电机是机电一体化的关键产品之一,被广泛应用在各种自动化控制系统中,随着微电子和计算机技术的发展,它的需要量与日惧增,在各个国民经济领域都有应用。
步进电机是机电数字控制系统中常用的执行元件,由于其精度高、体积小、控制方便灵活,因此在智能仪表和位置控制中得到了广泛的应用,大规模集成电路的发展以及单片机技术的迅速普及,为设计功能强、价格低的步进电机控制驱动器提供了先进的技术和充足的资源。
关键词:8051单片机,四相步进电机,控制Realizes based on single chip microcomputer 51 the steping motor the control systemABSTRACTStepper motor is a stepper motor for precise electrical and mechanical actuators, which are widely used in industrial machinery, digital control, for the system reliability, interoperability, maintainability, and cost-optimal, according to the control system functional requirements and Control system through the microcontroller memory, I/O interface, interrupt, keyboard, LED display of the expansion of the annular distributor stepping motor, drive and protection circuit, man-machine interface circuit, interrupt system and reset circuit, a single voltage drive circuit, etc.designed to achieve a four-phase stepper motor rotating, and emergency stop functions.To achieve the stepping motor system in NC Machine Tools, system design, two external interrupts, in order to achieve within a certain period of time stepper motor repeated Reversible function, ie, the turret CNC automatic feed movement. With the continuous development of single chip microcomputer, microcontroller in household electronic products widely applied, since the since the early sixties, the stepper motor applications are greatly enhanced.People use it to drive the clock and other instruments with pointers, printers, plotters, disk CD-ROM drive, a variety of automatic control valves, various tools, as well as robots and other mechanical devices.In addition,as the acIn addition, as the actuator, stepper motor is one of mechanical and electrical integration of the key products are widely used in a variety of automatic control systems, microelectronics and computer technology with the development of its requirements with the Japanese fear of growing in all the field of application of the national economy has. Stepper motor digital control system of electromechanical actuators commonly used, due to its high precision, small size, flexible to control, so the smart meter and position control has been widely used in large-scale integrated circuits technology development, and SCM The increasing popularity of design features, the lowest price of the stepper motor control driver provides advanced technology and adequate resources.Keywords: single chip microcomputer 8051, four-phase step motor, control1.绪论早在十九世纪三十年代就出现了步进电机,那时候的步进电机实际上是一种可以自由回转的电磁铁,工作原理同今天的反应式步进电机没有什么区别。
我国对步进电机的研制及应用起步不算太晚,早在1958年,我国的一些科研院所就研制成功了反应式步进电机,并开始应用于数控机床中,进入上世纪六十年代中期,结构新颖的步进电机相继问世,为了降低电动机功耗以及提高效率,人们发明了永磁式和混合式步进电动机。
到上世纪七十年代,步进电机的生产进入了全盛时期,其产量每年都以11%的指数递增。
到目前为止,步进电机已被广泛应用于数控机床、自动生产线、自动化仪表、计算机外围设备、绘图仪、电子手表等多方面,所以对步进电机的研究越来越重要。
国外方面,1952年,美国麻省工学院首先研制成三坐标数控铣床。
数控机床的出现提高了生产效率,推动了机械制造业的发展,对于采用哪种类型的电机作为进给机构的驱动元件一直是争论的焦点,经过理论分析和现场试验,发现使用步进电机作为进给机构的驱动元件是理想的选择,这一应用使得步进电机的使用范围更加广泛。
步进电动机已成为初直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机。
传统电动机作为机电能量转换装置。
在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用。
可是在人类社会进入自动化时代的今天,传统电动机的功能已不能满足工厂自动化和办公自动化等各种运动控制系统的要求。
为了适应这些要求,发展了一系列新的具备控制功能的电动机系统,其中较有自己特点,且应有十分广泛的一类便是步进电动机。
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中取代小型直流电动机以后,使其设备的性能提高,很快地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于其它领域,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。
任何一种产品的成熟的过程,基本上都是规格品种逐步统一和简化的过程。
现在,步进电机的发展已归结为单段式结构的磁阻式、混合式、和爪极结构的永磁式三类。
爪极电机价格便宜,性能指标不高,混合式和磁阻式主要作为高分辨率电机,由于混合式步进电机具有控制功率小,运行平稳性较好而逐步处于主导地位。
由于步进电机的转速随着输入脉冲频率变化而变化,调速范围很广,灵敏度高,输出转角能够控制,而且输出精度高,又能实现同步控制,所以广泛地使用在开环系统中,也还可用在一般通用机床上,提高进给机构的自动机水平。
步进电机是机电一体化产品中的关键组件之一,是一种性能良好的数字化执行元件。
它有输入脉冲与电机轴转角成比例的特征。
它将电脉冲信号转变成角位移,即给一个脉冲信号,步进电机就转动一个角度,因此非常适合于单片机控制。
单片机在一个集成芯片中,集成有微处理器(CPU)、存储器(RAM和ROM)、基本的I/O接口以及定时/计数部件,即在一个芯片上实现一台微型计算机的基本功能。
步进电机的控制部分以单片机为主的微处理器控制,其特点如下:1.灵活性和适应性。
微处理器的控制方式是由软件完成时,如果需要修改控制规律,一般不必改变系统的硬件电路,只需修改程序即可。