机械毕业设计626二维步进单片机控制工作台机械系统设计
两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计
机电综合课程设计摘要：本设计是完成一两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计；完成交流电机启停的电气控制系统设计。
其硬件部分共包括键盘操作、单片机控制、输入电路、控制电路、显示电路等五个主要组成部分。
设计的总体思路是准确安全的对工作台和电机进行控制。
位置信号和按键信息通过传输线传送给单片机和键盘接口芯片，数据经过处理，将按键信息串行方式传送给单片机，单片机通过相应的程序，向控制回路发送控制信号，进而控制工作台的动作，实现对硬件设备的控制。
关键词：键盘操作，单片机控制，数码管显示。
一．前言机电一体化是以机械技术和电子技术为主题，多门技术学科相互渗透、相互结合的产物，是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科。
机电一体化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。
本设计中提到的微机数控机床是利用单板或单片微机对机床运动轨迹进行数控及对机床辅助功能动作进行程序控制的一种自动化机械加工设备。
采用微机数控机床进行机械加工的最大优点是能够有效地提高中、小批零件的加工生产率，保证加工质量。
此外，由于微型计算机具有价格低、体积小、性能可靠和使用灵活等特点，微机数控机床的一次性投资比全功能数控机床节省得多，且又便于一般工人掌握操作和维修。
因此将专用机床设计成微机数控机床已成为机床设计的发展方向之一。
本设计中用到的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。
其驱动速度和指令脉冲能严格同步，具有较高的重复定位精度，并能实现正反转和平滑速度调节。
它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响，因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。
本设计完成了如下要求：（1）单片机控制系统电路原理图的设计（2）控制系统电路印制版的绘制（3）利用单片机编程实现两坐标系统的手动、自动和回位等运动（4）实现两坐标工作台极限移动的保护及显示、报警（5）设计交流电机的点动、正反转控制和星-三角形启动的电气控制原理图（6）电气控制电路有相应的保护电路（过载、过压、欠压等）（7）熟悉机电系统常用元器件（PLC、交流电机、直流电机、步进电机）此次“机电一体化课程设计”主要简单设计出数控机床系统，其实离实际真正工业用数控机床还有很大的距离。
(毕业设计)基于单片机的步进电机控制系统(汇编及C语言程序各一个)
基于单片机的步进电机控制系统设计前言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、步进电机的环形分频器、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很大的提高。
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，它的需要量与日俱增，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。
1.步进电机原理及硬件和软件设计1.1步进电机原理及控制技术由于步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线或角位移的执行元件，它不能直接接到交直流电源上，而必须使用专业设备一步进电机控制驱动器，典型步进电机控制系统如图1所示:控制器可以发出脉冲频率从几赫兹到几千赫兹可以连续变化的脉冲信号，它为环形分配器提供脉冲序列，环形分配器的主要功能是把来自控制环节的脉冲序列按一定的规律分配后，经过功率放大器的放大加到步进电机驱动电源的各项输入端，以驱动步进电机的转动，环形分配器主要有两大类:一类是用计算机软件设计的方法实现环形分配器要求的功能，通常称软环形分配器。
毕业设计论文基于单片机的步进电机控制器
毕业设计论文基于单片机的步进电机控制器摘要：本文研究了基于单片机的步进电机控制器的设计与实现。
首先介绍了步进电机的原理和特点，然后详细介绍了单片机的选型和控制原理。
接着，设计了一个简单的步进电机控制器电路，并使用C语言编写了相应的控制程序。
最后，通过实际性能测试验证了该步进电机控制器的正常工作。
关键词：单片机、步进电机、控制器、C语言1.引言步进电机是一种适用于许多自动化系统的重要组件，广泛应用于打印机、机床、机器人等设备。
然而，传统的步进电机控制方式往往需要复杂的电路和控制器，使得系统设计和维护困难。
基于单片机的步进电机控制器具有结构简单、易于控制和成本低廉的优点，因此受到了广泛的关注。
2.步进电机控制原理步进电机是一种通过控制电流大小和方向来控制转动角度的电机。
它的转动角度是离散的，可以精确控制。
常见的步进电机包括两相、三相和四相步进电机。
在本设计中，选用了四相步进电机。
3.单片机选型与控制原理为了实现步进电机的控制，需要选取适合的单片机作为控制核心。
在本设计中，选择了XXXX单片机。
该单片机具有高性能、低功耗和丰富的外设接口，非常适合步进电机控制的需求。
单片机的控制原理主要分为两步：生成控制信号和输出电流。
控制信号通过单片机的GPIO口产生，用于控制步进电机的旋转方向和步进距离。
电流的输出通过单片机的PWM输出口产生，用于控制步进电机的转速。
4.步进电机控制器电路设计根据以上原理，本设计设计了一个简单的步进电机控制器电路。
电路主要包括单片机、电源模块、步进电机和相关驱动电路。
其中，单片机和电源模块的连接相对简单，主要是通过电源线和数据线进行连接。
步进电机和驱动电路的连接相对复杂，需要根据步进电机和驱动电路的规格参数进行正确的接线和设置。
5.步进电机控制程序设计本设计使用C语言编写了步进电机控制程序。
程序主要包括初始化配置和控制函数两个部分。
初始化配置部分用于设置单片机的工作模式、GPIO口的方向和电流输出配置等。
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.
二维工作台课程设计【优秀】讲解
二维工作台课程设计【优秀】讲解机电一体化系统设计课程设计报告设计题目：学院：姓名：班级（学号）：指导老师：时间： 2013年6月目录一、总体方案设计 (1)1.1、设计任务 (1)1.2、总体方案确定 (1)二、工作台的尺寸及其重量的初步确定 (4)2.1、工作台（X向托板） (4)2.2、工作台（Y向托板） (4)2.3、上导轨座（连电机）重量 (4)三、滚动导轨的计算与选择 (5)3.1、滑块承受工作载荷F的计算及导轨型号的选取 (5) 3.2、导轨的寿命计算 (5)3.3、导轨额定动负载的核算 (6)四、滚珠丝杠的设计计算及选择 (6)F的计算 (6)4.1、滚珠丝杠最大工作载荷max4.2、滚珠丝杠静载荷c F的计算 (7)F的计算 (7)4.3、滚珠丝杠动载荷Q4.4、丝杠型号的确定 (8)4.5、丝杠压杆稳定性核算 (8)4.6、丝杠刚度的验算 (9)五、电机的计算与选择 (10)5.1、电机步距角的计算 (10)5.2、负载惯量的计算 (10)5.3、负载转矩的计算 (11)5.4、步进电动机最大静转矩的计算 (12)5.5、步进电动机的确定 (13)5.6、步进电动机的性能校核 (13)六、联轴器的选择 (14)6.1、联轴器的介绍 (14)6.2、联轴器的选择 (14)七、轴承的选择 (15)八、控制系统硬件设计 (15)九、控制系统的设计 (21)十、参考文献 (28)一、总体方案设计1.1 设计任务题目：CNC 二维工作平台的设计任务：设计两轴联动的数控X-Y 运动平台，完成机械系统设计、控制系统设计与相应软件编程，根据试验条件进行调试，完成整个开发系统；一人一题，其主要技术指标如下：1）工作台负载重量350N N =；2）工作台面尺寸为C B H 355mm 370mm 32mm ＝； 3）底座外形尺寸为C1B1H1420mm 430mm 32mm ＝；4）加工范围X 125mm Y 120mm ==，；5）工作台最大移动速度max 1.5/min V m =； 6）X,Y 方向的定位精度为0.025mm ±； 7）X,Y 方向的脉冲单量为0.015mm/step .1.2 总体方案确定1.2.1方案确定思想该工作台设计主要分为机械系统部件和控制系统部件，其中机械系统部件主要包括导轨副、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机和检测装置等，控制系统部件则包括CPU 控制电路、电源设计电路、输入信号电路、输出信号电路、步进电机驱动控制电路等。
毕业设计论文基于单片机的步进电机控制器的设计
毕业设计论文基于单片机的步进电机控制器的设计摘要：本论文针对步进电机控制系统的需求，提出了一种基于单片机的步进电机控制器的设计方案。
该方案在硬件设计上选用了适用于步进电机驱动的控制芯片，并通过电路连接实现电机控制信号的输出。
在软件设计上，通过单片机编程实现步进电机的运动控制，包括步进角度、转速以及方向等参数的调节和控制。
通过测试实验证明，该设计方案能够有效地实现步进电机的精确控制，具有较好的稳定性和可靠性。
关键词：单片机；步进电机；控制器；硬件设计；软件设计；运动控制第一章引言1.1研究背景目前，步进电机作为一种常用的电机类型，在自动控制领域和精密仪器中得到了广泛应用。
步进电机具有结构简单、运行平稳、精度高等优点，因此在许多行业中被广泛采用。
为了实现步进电机的精确控制，需要一种高效、稳定的步进电机控制器。
1.2研究目的本论文的主要目的是设计一种基于单片机的步进电机控制器，通过硬件和软件的完美结合，实现对步进电机的精确控制。
同时，通过测试和分析，验证该控制器的有效性和可靠性。
第二章方案设计2.1硬件设计在硬件设计方面，本文选用了适用于步进电机驱动的控制芯片，并通过电路连接实现电机控制信号的输出。
通过调节电源、电阻和电容等元件，实现对步进电机驱动电压和电流的调节，以满足步进电机运行的需求。
2.2软件设计在软件设计方面，本文采用单片机进行编程，实现对步进电机的运动控制。
通过编写程序，实现对步进角度、转速以及方向等参数的调节和控制。
通过采集和处理步进电机的反馈信号，实现闭环控制，提高步进电机的运动精度和稳定性。
第三章实验与结果通过搭建实验系统，并进行测试和分析，验证了本文设计的基于单片机的步进电机控制器的有效性和可靠性。
实验结果表明，该控制器能够实现步进电机的精确控制，具有较好的稳定性和可靠性。
第四章论文总结本论文设计了一种基于单片机的步进电机控制器，并通过实验验证了该控制器的有效性和可靠性。
该控制器在硬件设计上选用适用于步进电机的控制芯片，并通过电路连接实现电机控制信号的输出。
基于单片机的二维数控实验台的设计与实现
基于单片机的二维数控实验台的设计与实现摘要本设计结合机电一体化课程教学环节需要，设计用单片机作为控制系统的X-Y工作台。
通过论述X-Y工作台机械结构设计和控制电路接口设计,阐述了机电一体化设计中的共性和关键技术.基于单片机二维数控系统是以单片机为主体，二维数控实验平台为核心的系统。
主要应用单片机作为控制核心，LED点阵显示芯片与数控系统相结合的系统。
充分发挥了单片机的性能。
其优点硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等特点，具有一定的使用和参考价值。
该系统设计是一个开环控制系统,其结构简单.实现方便而且能够保证一定的精度.降低成本,是控制技术的最简单的应用.它充分的利用了单片机软件硬件功能以实现对机床的控制;使机床的加工范围扩大,精度和可靠性进一步得到提高.系统设计是利用AT89S51单片机,及27128,6264存储器及8155芯片等硬件组成,在控制系统的硬件上编写一定的程序以实现一定的加工功能.其基本思想是:通过单片机控制使电机运动从而实现工作台的移动。
关键词：X—Y工作台；单片机；机电一体化设计NC-based single-chip two-dimensional test-bed designand implementationAbstractThe combination of mechanical and electrical design aspects of the integration of teaching needs, the design of control systems with single-chip microcomputer as the XY table. XY table through on the design of mechanical structure and control interface circuit design, mechanical-electrical integration on the design of the common and key technologies.Two-dimensional numerical control system based on single-chip based on single-chip microcomputer as the main body, the experimental two-dimensional numerical control system as the core platform. The main application of single-chip microcomputer as control core, LED dot matrix display system chips with a combination of CNC system. Give full play to the single-chip performance. Advantage of simple hardware circuit, software functions, the control system reliable and cost-effective features such as high, with a certain degree of use and reference value.The system design is an open-loop control system, its simple structure, convenient and can realize. Sure. Reduce cost, is the most simple control technology application. It fully utilize the MCU software and hardware function to realize the control of machine tools, Machine processing expanded, accuracy and reliability is further improved.System design is to use 27128,6264，AT89S51 and memory and 8155 chips, hardware composition in the control system of the hardware written procedures to achieve certain processing function. The basic idea is: through the single-chip microcomputer control make motor sports so as to realize the worktable moving.Key words: X-Y table; singlechip; mechatronics design目录第1章绪论………………………………………………………………………… .11.1课题意义 (1)1.2课题研究主要内容 (1)第2章机械系统设计 (2)2.1设计参数的确定 (2)2.2 总体方案设计 (2)2.2.1传动部件的选择 (3)2.2.2控制系统的设计 (3)2.2.3步进电机的选用 (4)2.2.4滚珠丝杠的设计计算 (5)2.2.5滚动导轨的参数确定 (7)2.2.6 滚动轴承选型…………………………………………………… .82.2.7 滚动导轨刚度及预紧 (9)2.2.8步进电机惯性负载的计算 (9)第3章控制系统设计 (11)3.1 硬件配置 (11)3.2 总体接口设计 (17)3.2.1键盘设计 (17)3.2.2 显示器设计............................................................... .19 3.3 步进电机驱动电路和工作原理 (22)3.4总体程序控制 (23)第4章基于单片机的二维数控实验台的实现 (26)4.1 搭建单片机电路 (26)4.2 调试程序 (27)4.3 单片机控制完成，实现功能要求 (28)总结 (29)致谢 (30)参考文献 (31)第1章绪论1.1课题意义二维数控实验平台系统设计是一个开环控制系统,其结构简单.实现方便而且能够保证一定的精度.降低成本,是控制技术的最简单的应用.它充分的利用了单片机软件硬件功能以实现对机床的控制;使机床的加工范围扩大,精度和可靠性进一步得到提高.1.2课题研究主要内容二维数控实验平台系统设计是利用AT89S51单片机,及27128,6264存储器及8155芯片等硬件组成,在控制系统的硬件上编写一定的程序以实现一定的加工功能.其基本思想是:通过单片机控制使电机运动从而实现工作台的移动。
2021年基于单片机的步进电机控制系统设计--毕业设计
基于单片机的步进机电控制系统设计欧阳光明（2021.03.07）摘要：步进电念头由于用其组成的开环系统既简单、廉价，又很是可行，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机电的系统设计，用汇编语言编写出机电的正转、反转、加速、减速、停止法度，通过单片机、机电的驱动芯片ULN以及相应的按键实现以上功能，并且步进机电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机电以及单片机原理、该系统的硬件电路、法度组成，同时对软、硬件进行了调试，同时介绍了调试过程中呈现的问题以及解决问题的办法。
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：步进机电；脉宽调制；驱念头构；单片机；转动Design of The Control System of StepmotorAbstract:The openloop system which is composed by stepmotor is simple, cheap and very practical, so there are very wide range of applications in printers and other office automation equipment and various control devices, and many other fields.This article describes one design of stepmotor system based on microcontroller.The program of the preparation of a motor , reverse, speed up, slow down, stop is written by compile language. The above functions are realized through the microcontroller, motor driver chip ULN andcorrespond key , and the work state of stepper motor is diaplayed through the lightemitting diode. This article introduces the principle of stepper motor and singlechip microcomputer, the system hardware circuit, the program components, while software and hardware for the debugging, at the same time introduces the problems which are appeared in the debugging process and the solutions of the problems . The design has the advantages of clear , high reliability, strong stability, etc.,and the abovementioned functions are realized through the debugging..Key Words: Stepper motor; Pulsewidth modulated; driving mechanism; singlechip; rotation目录序言1第1章绪论21.1 课题研究的目的和意义21.2 国内外研究概略21.3 论文的主要研究内容3第2 章步进机电与单片机简介42.1 步进机电介绍42.1.1步进机电概述42.1.2步进机电的工作原理62.1.3 步进机电的分类与选择82.2 步进机电驱动系统介绍92.2.1 步进机电驱动系统简介92.2.2 步进机电绕组的电气特性102.3 单片机原理112.3.1单片机原理概述112.3.2单片机的应用系统122.3.3 AT89C51简介13第3 章系统整体硬件结构173.1系统整图173.2电源部分183.3按键部分183.4驱动部分193.5状态指示部分203.6时钟部分20第4 章系统软件设计214.1 系统开发软硬件环境214.2 系统主法度214.3 查键部分224.4 前进部分224.5 后退部分234.6 加速部分244.7 减速部分25第5 章系统的调试与检测265.1法度编译时的毛病与解决办法265.2 LM7812输出电压毛病与解决办法265.3 步进机电转动毛病及解决办法265.4 结论与展望27参考文献28致谢29附录29附录1：源法度清单30附录2：英文资料及其中文翻译35基于单片机的步进机电控制系统设计序言步进机电作为执行元件，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。
毕业论文-两轴步进电机X、Y工作台的单片机控制系统设计
毕业设计任务书学生姓名:崔永远专业班级:机电011指导教师：张书涛教研室(研究所)主任：彭晓南两轴步进电机X、Y工作台的单片机控制系统设计摘要鉴于单片机具有优异的性能价格比、较高的集成度和较小的体积以及很强的控制功能和低电压、低功耗等优点，用它作为控制核心的产品越来越多，广泛应用于机电控制、智能仪器仪表以及人类生活中。
本文将介绍基于单片机的两轴步进电机控制系统的硬件结构、方案设计以及性能分析等方面的内容。
两轴步进电机的单片机控制系统主要应用于数控工作台的控制、机器人以及其它的遥控装置中。
由单片机控制驱动步进电机带动执行元件工作。
通过单片机发出实时控制脉冲，从而实现一些要求的功能。
本文将介绍系统如何实现数控系统中的直线插补、圆弧插补、按键控制、参数显示等功能。
在本设计中使用了具有大容量存储器的AT89S52单片机，另外它的内部还含有FLASH存储器和紫外光擦写只读存储器EPROM，因此在系统的工作过程中，能有效地保护部分重要数据，不受外界因素影响而遭到破坏（如电源故障等），还具有多次可擦写存储器内容的功能；其次，还使用了MAX7219显示驱动芯片、UIL2803功率驱动芯片、采用3×3矩阵式键盘、7段双八字数码显示管以及四相步进电机等元器件，它们构成了整个控制系统。
关键词单片机，机电控制，直线插补,圆弧插补,控制系统目录前言 (1)第一章单片机控制系统总体设计 (3)§1单片机的最小系统 (3)§1.1 存储结构 (3)§1.2 中断系统 (4)§1.3 定时/计数器工作方式 (6)§1.4 I/O口的结构及功能 (7)§2控制系统总体设计方案 (8)§2.1 控制系统的功能设计 (9)§2.2 控制系统的器件选择 (9)§2.3 控制系统的电路原理图 (12)第二章单片机控制系统的软硬件设计 (14)§1键盘接口设计 (14)§1.1 按键结构选择 (14)§1.2 按键工作方式 (15)§1.3 键盘消抖动处理 (15)§2运行参数显示 (17)§2.1 LED驱动接口电路设计 (17)§2.2 LED结构与显示原理 (19)§3步进电机控制系统设计 (21)§3.1 步进电机控制原理 (21)§3.2 步进电机的功率驱动 (22)§3.3 步进电机的升降速控制 (23)§4数控插补原理 (24)§4.1 插补方法 (24)§4.2 直线插补原理及程序流程图 (25)§4.3 圆弧插补原理及程序流程图 (26)§5分析系统各功能能否实现 (28)§6控制系统主程序流程图 (30)§7 ISP下载线原理与制作 (31)结论 (33)参考文献 (33)致谢 (34)附录 (35)前言随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多种I/O接口集成在一块芯片上，形成了芯片级的计算机，而单片机就是这种微型计算机。
课程设计-二维数控工作台
1 绪 论1.1设计的意义二维数控工作台课程设计是一次比较完整的机械设计，它是理论联系实际、培养初步设计能力的重要教学环节。
对于学生能力的培养具有重大意义。
1.2数控技术发展概况随着生产和科学技术的发展，特别是随着航天、航空、造船、电子和兵器等工业部门的发展，机械产品日益精密、复杂，而且改型频繁，普通机床已不能完全适应这些部门的加工要求，如对一些复杂的曲线、曲面所构成的零件，手工操作甚至根本无法进行加工。
因此，数控机床已成为现代工业生产必不可少的设备。
以数控机床为代表的数控设备的生产与应用水平，反映出一个国家的机械与电子工业水平，它的研制和推广应用，对于提高劳动生产率和产品质量，改变我国制造技术落后的状况，使我国机电产品走向世界，起着极为重要的作用。
数控设备是指通过数字化操作指令进行控制的一种设备，其基本结构如图图1-1所示： 1-1数控设备基本框图目前世界上在数控技术方面比较先进的国家主要有：德国、日本和美国，它们的设计制造技术代表着当今世界的最先进水平，比如德国的德马赫，日本的横河。
而作为世界上新兴的制造业大国，我国在数控技术方面任重而道远，这需要我们这一代人更加的努力，才能赶上和超过世界上其它先进国家，使我国成为真正的制造业强国。
数控设备的发展方向：随着微电子技术和计算机技术的发展，数控设备性能日趋完善，数控设备应用领域日趋扩大。
科学技术的发展，推动了数控设备的发展，各生产部门加工要求的不断提高又从另一方面促进了数控设备的发展。
当今数控设备正不断的采用新的技术成就，朝着高速度化，高精度化，多功能化，智能化、小型化、系统化与高可靠性发展。
2 二维数控工作台设计的内容2.1设计题目：二维数控工作台的设计。
已知条件：工作台的有效行程在150mm-200mm 之间，工作载荷10kg，工作平稳。
2.2设计的内容2.2.1 数控装置总体方案的确定1、数控装置设计参数的确定；2、方案的分析，比较，论证。
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。
机械毕业设计627二维步进单片机控制工作台控制系统设计
摘要如今，由于工作台操作简单，精度高，能够满足一般生产需求。
正因为如此，所以它广泛应。
本文主要研究的是两维步进单片机控制工作台的控制部分。
主要的任务就是用单片机实现两个步进电机的正反转和速度的控制。
本控制系统可以由键盘输入运行的步数，由LED 管显示，信号经单片机转换，采用软件对信号进行环形分配，利用光电隔离器进行光电隔离，经功率放大器进行信号的放大，用放大的信号来驱动步进电机的运行。
由各个功能键控制系统的运行，按启动键后，步进电机按照输入的步数进行走步；如在运行期间按停止键，则步进电机停止运行。
工作台的两头都有行程开关，如果超出了极限位置，行程开关闭合，步进电机停止转动，并且蜂鸣器报警。
关键词：工作台；步进电机；单片机AbstractNowadays, The workbench is easy to operate, the precision is high, and it can meet the generally production demand . Just because of this,so it is widely used.Main research of this paper is that the part of control of the two-dimension stepping single-chip microcomputer control workbench. The main task is to realize two stepping motor’s rotating positive and negatively and control of pace with single-chip microcomputer. The running steps are input by keyboard in this control system, displayed by the LED tube. The signal is transformed by single-chip microcomputer . The signal Loop allotter is achieved by software. The photoelectricity seclusion is achieved by Electro-optical disconnector. The signal is enlarged by power Amplifier. Then the signal can run the stepping motor. The system’s run is controlled by functional keys. Stepping motor will run to the given steps if the “start”key is pressed. Meanwhile, stepping motor will stop if the “stop”key is pressed. There are limit switches on the two heads of the workbench, if the workbench go beyond the terminal position, the limit switch is off, the stepping motor will be stop at once, and the buzzer scream.Keywords workbench stepping motor single-chip microcomputer1 绪论 (1)1.1课题研究的背景 (1)1.2工作台的发展现状与方向 (1)1.3本课题研究的范围和意义 (3)1.4步进电机的发展现状 (3)1.5单片机的发展现状 (4)2 控制系统的总体设计 (6)2.1系统总体方案 (6)2.2机械系统 (6)2.3 控制系统设计 (6)2.3.1接口设计 (6)2.3.2控制方案的选择 (7)2.3.3伺服系统设计 (7)3 控制系统的设计方案 (8)3.1 硬件系统设计 (8)3.1.1系统的硬件结构 (8)3.1.2步进电机 (8)3.1.3微处理器的选择 (15)3.1.4键盘操作的接口电路设计 (17)3.1.5显示部分操作的接口和电路设计 (21)3.1.6 报警电路的设计 (24)3.1.7 单片机与PC机的通信 (25)3.1.8系统的抗干扰设计 (26)3.2 软件系统设计 (28)3.2.1 软件结构设计 (28)3.2.2系统的程序流程 (29)结论 (40)致谢 (41)参考文献 (42)附录................................................................................................................. 错误!未定义书签。
《2024年基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现》范文
《基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现》篇一一、引言随着现代科技的飞速发展，步进电机控制系统在自动化、智能化设备中扮演着越来越重要的角色。
本文将详细介绍基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现过程，包括系统概述、硬件设计、软件设计、系统实现及调试等方面。
二、系统概述步进电机控制系统是一种能够精确控制步进电机运动速度、方向和位置的控制系统。
本系统以单片机为核心，通过驱动步进电机，实现对设备的精确控制。
系统主要由单片机、步进电机、驱动器、电源等部分组成。
三、硬件设计1. 单片机选择：本系统选用一款性能稳定、价格适中的8位单片机作为主控制器。
该单片机具有丰富的I/O口资源，能够满足步进电机控制的需求。
2. 步进电机：选用性能良好的步进电机，根据实际需求选择合适的规格和型号。
3. 驱动器：选用与步进电机匹配的驱动器，将单片机的控制信号转换为步进电机能够识别的驱动信号。
4. 电源：为单片机、步进电机和驱动器提供稳定的电源，保证系统的正常运行。
四、软件设计1. 编程语言：采用C语言进行编程，利用其强大的功能，实现步进电机的精确控制。
2. 程序设计：程序主要包括初始化、控制算法、通信协议等部分。
初始化部分对单片机进行配置，设置I/O口的工作模式等；控制算法部分根据实际需求，计算步进电机的运动参数；通信协议部分实现单片机与上位机的通信，接收上位机的控制指令，并返回系统的运行状态。
五、系统实现及调试1. 系统连接：将单片机、步进电机、驱动器等硬件设备按照电路图连接起来，确保各部分正常工作。
2. 程序烧录：将编写好的程序通过烧录器烧录到单片机中，使单片机能够按照程序运行。
3. 系统调试：对系统进行调试，检查各部分是否正常工作，包括单片机的I/O口、步进电机的运动等。
4. 上位机界面：通过编写上位机界面，实现对步进电机的远程控制。
上位机界面可以显示步进电机的运动状态、运动参数等信息，方便用户进行操作和控制。
六、实验结果与分析通过实验验证了本系统的可靠性和稳定性。
二维交流伺服数控控制工作台机械系统设计
图书分类号：密级：毕业设计(论文)二维交流伺服数控控制工作台机械系统设计THE MECHANICAL SYSTEM DESIGN OF TWO-DIMENSIONAL EXCHANGE SERVO NUMERICAL CONTROL CONTROL WORK TABLE学生姓名学院名称机电工程学院专业名称机械设计制造及其自动化指导教师毛瑞卿2008年6月2日徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
论文作者签名：日期： 2008 年 6月1日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。
徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。
徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
论文作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月日摘要随着现代信息技术的发展，以提高产品加工的生产效率为主的高度自动化和以提高ch产品的质量为主的精密化成为现代机械加工技术发展的两个主要方向。
人们对航空机、数控机床、精密仪器和仪表以及各种精密机械设备提出了越来越高的精度要求，X-Y作台是这些设备实现高精密加工的核心部件，对于提高产品的加工质量起着尤为重要作用。
对,涉及到伺服电机的选型,滚珠丝杠副的选型、强度校核及其生产设计中应注意的问题，连接伺服电机和滚珠丝杠副的联轴器的选型与校核，支承件轴承的设计，导轨及机架的设计。
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摘要本系统采用一级齿轮减速，带动丝杠传动，通过螺母的直线移动带动工作台运动。
根据脉冲当量、步矩角、丝杠导程来确定齿轮的传动比，根据负载转矩的大小来校核丝杠传动的强度。
单片机控制二维工作台是众多控制机械传动方法的一种，它利用单片机发出指令控制步进电机的转角和转速，进而控制X-Y工作台两方向的移动，实现画线，移动物体等功能，常用于试验教学。
单片机控制二维工作台主要由三部分组成：工作台及传动支撑部分，减速装置，控制部分及电机组成。
单片机控制的X-Y工作台系统可以设计为开环，半闭环和闭环伺服系统三种。
本设计采用开环伺服系统，通过单片机控制步进电动机的驱动，经传动机构动带动工作台的运动。
系统没有检测装置。
机械结构设计首先根据工作台的最大载荷，选取导轨副，设计工作台，然后进行结构设计，受力分析，转矩计算，画出工作台的装配草图，再选择步进电动机的型号，进而设计选择滚珠丝杠，最后设计出X-Y工作台，画出其装配图。
关键词工作台；步进电机；脉冲当量；步距角AbstractSCM control of the XY table system can be designed for the open-loop, semi-closed-loop system and closed-loop servo three. I design is open-loop servo systems using the stepper motor driven by the stepper motor control microcontroller-driven, driven by the transmission mechanism dynamic table of the campaign. System is not detecting device. Mechanical structural design of the first table under the maximum load, select the rails of the design table, and then the structural design, mechanical analysis, torque, the assembly table to draw the draft, then select the type stepper motor, thereby Design choices ball screw, the final design XY table, draw their assembly.The system uses a gear to reduce speed transmission driven screw, nut straight through mobile workstation driven campaign. According to pulse equivalent, step moment Kok, screw lead to determine the gear transmission ratio, according to the size of load torque than the strength of the screw drive. SCM control of two-dimensional table of the many methods of control of a mechanical transmission, it issued a directive by SCM stepper motor control and the speed of rotation, thereby control the direction of the two XY table movement, and drawing a line, moving objects , And other functions, commonly used in the trial of teaching.SCM control of two-dimensional table mainly consists of three parts: transmission and support of the table, deceleration devices, motor control parts and components.Keywords table stepper motor control microcontroller-driven pulse equivalent step moment kok目录1绪论 (1)1.1课题研究的背景 (1)1.2工作台的分类 (1)1.3本设计工作台的作用和特点 (3)1.4步进电机的发展现状 (3)1.5单片机的发展现状 (5)2方案原理的设计 (6)2.1总体方案的选择和说明 (6)2.2总体方案实现的系统组成框图 (7)3各零件的设计 (8)3.1步进电机的设计 (8)3.1.1步进电机的组成及工作原理 (8)3.1.2步进电机的选择 (9)3.1.3 步进电机的校核 (9)3.2减速器设计 (10)3.2.1主动齿轮的选择与计算 (10)3.2.2从动齿轮的选择与校核 (13)3.2.3轴的设计 (13)3.3轴承的设计 (16)3.3.1小轴两端轴承的选择和计算 (17)3.3.2大轴两端轴承的选择和计算 (18)3.4联轴器的设计 (19)3.4.1步进电机输出轴与小轴之间联轴器的选择与计算 (19)3.4.2大轴和滚珠丝杠间联轴器的选择和计算 (20)3.5键的设计 (21)3.6丝杠的设计 (22)3.6.1丝杠的特点 (22)3.6.2丝杠的选择 (23)3.6.3丝杠的校核计算 (23)3.7 导轨的设计 (25)3.7.1直线滚动导轨的选型 (26)3.7.2直线滚动导轨的校核计算 (27)3.8支座的特点及材料组成 (29)结论 (32)致谢 (32)参考文献 (34)附录............................................................................................................... 错误！未定义书签。
1绪论1.1课题研究的背景本设计结合机电一体化课程教学环节需要，设计用单片机作为控制系统的X-Y工作台。
通过论述X-Y工作台机械结构设计。
设计和控制电路接口设计,阐述了机电一体化设计中的共性和关键技术。
微型计算机控制机械传动毕业设计是机电一体化专业的学生必须要经历的一个重要的实践环节。
通过本环节的锻炼力争能把以前所学的知识融会贯通，从而达到温故而知新的目的，提高解决实际工程课题的能力。
根据教学要求，结合自己的资料掌握状况，选择基于单片机控制二维工作台机械部分的设计作为毕业设计课题。
单片机控制二维工作台是众多控制机械传动方法的一种，它利用单片机发出指令控制步进电机的转角和转速，进而控制X-Y工作台两方向的移动，实现画线，移动物体等功能，常用于试验教学。
单片机控制二维工作台主要由三部分组成：工作台及传动支撑部分，减速装置，控制部分及电机组成。
加工工件固定在XY工作台上。
X、Y两方向的运动各由一台步进电机控制。
控制系统每发出一个信号，步进电机就走一步，并通过中间传动机构带动两方向的丝杠旋转，分别使得X、Y工作台进给。
数控系统由单片机、键盘、变频检测系统构成，具有间隙补偿、直线插补、圆弧插补、断丝自动处理等主要功能。
1.2工作台的分类（1）纳米级微动工作台的研究现状及发展趋势纳米级微动工作台为从事纳米科学技术研究提供一维、二维或三维的纳米级微运动，是纳米科学技术研究应必备的关键仪器设备。
现代纳米科学技术的快速发展对微动工作台提出了迫切的更高要求，即在提供大范围运动的前提下，还应具有纳米级的运动精度。
在为纳米科学技术研究提供小范围纳米级精度的微运动时，最常见的是以压电陶瓷PZT作为驱动部件的柔性铰链机构微动工作台，要为纳米科学技术研究提供大范围纳米级精度的微运动时，柔性铰链机构、压电堆、丝杆滑动机构和气浮微动工作台等却都不能满足要求，它们不能同时实现纳米级运动精度和大运动范围。
磁悬浮微动工作台由于运动平台和驱动机构采用非接触的磁悬浮驱动技术，因此，易于实现大范围纳米级微运动，并且消除了摩擦、磨损对运动精度造成的影响。
（2）纳米级微动工作台的研究现状：①柔性铰链式微动工作台柔性铰链微动机构是近年来发展起来的一种新型的微位移机构。
它的特点是结构紧凑、体积很小,可以做到无机械摩擦、无间隙，具有较高的位移分辨率,可达1 nm。
使用压电或电致伸缩器件驱动,可以实现亚微米甚至是纳米级的精度,同时不产生噪音和发热,可适于各种介质环境工作,是精密机械中理想的微位移机构。
已在航空、宇航、微电子工业部门、精密测量和生物工程领域获得重要的应用。
由于它的出现,开创了精度进入纳米的新时代。
②滚动导轨式微动工作台滚动导轨也是微动工作台中一种常见的导轨形式，它具有行程大，运动灵活、结构简单、工艺性好、容易实现较高的定位精度的优点，采用滚珠导轨作为微动工作台的支承和导向元件，直流伺服电机传动、实现了对自动分步重复光刻机的微定位控制。
磁悬浮式微动工作台磁悬浮式微动工作台由于运动平台和驱动机构采用非接触式的磁悬浮驱动技术,因此没有摩擦力和机械部件的磨损,易于实现高精度、大范围的要求。
②纳米级微动工作台发展趋势及需要解决的问题大范围、高精度是纳米科技对微动工作台提出的新要求，然而大行程和高精度是微动技术中的一对矛盾。
因此微动工作台的未来研究方向应围绕如何解决这一对矛盾展开。
多种微运动相结合技术:结合多种微动方法以弥补各自的不足仍然是解决以上问题的主要办法,比如在现有研究已经成熟的各种微动工作台基础上，妥善解决好其中两种或者多种微动工作台间的兼容性，解决好机械结构间的装配误差、多种平台间的定位误差，采用粗动和微动相结合的方法，粗动台用以完成快速大范围，微动工作台实现高精度，也就是说通过微动工作台对粗动工作台由于运动所带来的误差进行精度补偿，以此实现大范围、高精度的要求。
新型纳米级微动工作台的研究:运动方向间的交叉耦合严重影响纳米微动工作台的定位精度，因此需进一步研究运动导向结构,从运动原理上有效地消除运动方向间的交叉耦合产生的定位误差，提高纳米级微动工作台的定位精度。
改进控制策略，如采用建立迟滞和蠕变数学模型进行开环控制来避免因反馈而可能引起的不稳定问题，采用自适应控制消除建模的误差和参数的不确定性及系统环境的变化等因数对系统精度的影响，提高系统的鲁棒性。