三相步进电机三相单三拍控制系统的设计

武汉理工大学华夏学院信息工程课程设计报告书

课程名称计算机控制技术

课程设计总评成绩

学生姓名、学号刘志勇

学生专业班级自动化1111 班

指导教师姓名张素文

课程设计起止时间

课程设计基本要求

课程设计是工科学生十分重要的实践教学环节，通过课程设计，培养学生综合运用先修课程的理论知识和专业技能，解决工程领域某一方面实际问题的能力。课程设计报告是科学论文写作的基础，不仅可以培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力，也是规范课程设计教学要求、反映课程设计教学水平的重要依据。为了加强课程设计教学管理，提高课程设计教学质量，特拟定如下基本要求。

1. 课程设计教学一般可分为设计项目的选题、项目设计方案论证、项目设计结果分析、答辩等 4 个环节，每个环节都应有一定的考核要求和考核成绩。

2. 课程设计项目的选题要符合本课程设计教学大纲的要求，该项目应能突出学生实践能力、设计能力和创新能力的培养；该项目有一定的实用性，且学生通过努力在规定的时间内是可以完成的。课程设计项目名称、目的及技术要求记录于课程设计报告书一、二项中，课程设计项目的选题考核成绩占10%左右。

3. 项目设计方案论证主要包括可行性设计方案论证、从可行性方案中确定最佳方案，实施最佳方案的软件程序、硬件电路原理图和 PCB图。项目设计方案论证内容记录于课程设计报告书第三项中，项目设计方案论证主要考核设计方案的正确性、可行性和创新性，考核成绩占 30%左右。

4. 项目设计结果分析主要包括项目设计与制作结果的工艺水平，项目测试性能指标的正确性和完整性，项目测试中出现故障或错误原因的分析和处理方法。项目设计结果分析记录于课程设计报告书第四项中，考核成绩占 25%左右。

5. 学生在课程设计过程中应认真阅读与本课程设计项目相关的文献，培养自己的阅读兴趣和习惯，借以启发自己的思维，提高综合分析和理解能力。文献阅读摘要记录于课程设计报告书第五项中，考核成绩占 10%左右。

6. 答辩是课程设计中十分重要的环节，由课程设计指导教师向答辩学生提出2～ 3 个问题，通过答辩可进一步了解学生对课程设计中理论知识和实际技能掌握的程度，以及对问题的理解、分析和判断能力。答辩考核成绩占25%左右。

7. 学生应在课程设计周内认真参加项目设计的各个环节，按时完成课程设计报告书交给课程设计指导教师评阅。课程设计指导教师应认真指导学生课程设计全过程，认真评阅学生的每一份课程设计报告，给出课程设计综合评阅意见和每一个环节的评分成绩（百分制），最后将百分制评分成绩转换为五级分制（优秀、良好、中等、及格、不及格）总评成绩。

8. 课程设计报告书是实践教学水平评估的重要资料，应按课程、班级集中存档交实验室统一管理。

课程设计任务书

学生姓名：刘志勇专业班级：自动化1111 班

指导教师：张素文工作单位：信息工程系

题目: 三相步进电机三相单三拍控制系统的设计初始条件：

1、设计一个三相步进电机控制系统，要求系统具有如下功能：步进电机采用三相单三拍工作方式，K1为启动/停止控制、K2方向控制；用4位LED数码管显示工作步数。用3个发光二极管显示状态：正转时红灯亮，反转时黄灯亮，不转时绿灯亮；

2、PC机及51 单片机应用开发系统一套；

要求完成的主要任务:

1、硬件设计：采用51 单片机设计系统总体电路及详细的硬件电路，分析其工作原理并画出

详细的原理图；

2、软件设计：设计系统的总体程序流程图；给出各模块的程序流程图；编写程序等

3、仿真并调试设计的硬件电路和软件程序；

4、完成符合要求的课程设计说明书。

5、课程设计说明书要求：引言、设计要求、系统结构设计、原理分析、各个模块的设计与仿

真、软件设计、调试过程、收获、体会及总结、参考文献、电路图和源程序。说明书使用A4 打印纸，计算机打印或手写，用Protel 等绘图软件绘制电子线路图纸。时间安

排：

第1～3 天下达课程设计任务书和日程安排，根据任务书查找资料；

第4-5 天完成方案论证比较，设计系统的总体结构；

第6～9 天详细设计系统的各部分的硬件电路；

第10～14 天详细设计总体软件及各部分的程序流程图，完成程序的编写；

第15 ～16 天调试硬件系统和软件程序；

第17～20 天结果分析整理、撰写课程设计报告，验收和答辩。

指导教师签名：一、课程设计项目名称年月

步进电机控制系统设计

（实际为带两个中心抽头的两相步进电机一相四拍驱动的控制系统设计，因为仿真软件中只有两相六线制步进电机，一相四拍为其中之一的工作方式，其它工作方式一相两拍、两相两拍不使用抽头、两相四拍使用中心抽头、一二相四拍、一二相八拍和三、四、五相步进电机的控制均只需改变软件当中的输出字表、正反转循环次数和硬件当中的单片机与驱动芯片与步进电机之间的连线，并验证系统的正确性，所以调整了题目。）

二、项目设计目的及技术要求

目的：

1. 综合运用相关课程知识。

2. 初步了解实际应用。

3. 锻炼实际动手能力。

要求：

1. 能控制步进电机的正反转、停止与启动。

2. 步进电机的状态应设有指示灯。

3. 数码管显示步进电机的步数。

4. 控制系统应稳定、快速、准确。包括数码管、指示灯的稳定正确显示，按钮的有效性，步进电机正常匀速运转。

5. 调试时能调整步进电机的转速、步距角

6、仿真演示所有功能并验证要求。

三、项目设计方案论证（可行性方案、最佳方案、软件程序、硬件电路原理图和PCB图）

原理：

硬件部分,AT89C52 单片机作为处理器，装载程序，接受和输出控制信号。ULN2003A反向器作为驱动器，内部有达林顿管放大电流，提供足够的电流使步进电机拥有强大的扭矩带动负载。74LS14 六非门集成芯片用于改变信号方向与74HC373锁存器存储单元一起驱动LED数码管，使其静态显示。两相六线制步进电机作为被控对象。LED 数码管用于步进电机旋转步数的数字显示。发光二极管作为指示灯。按钮用于人为控制。电源、晶振、电容、电阻、导线为辅助部件部分系统自带。

软件部分，死循环作为主函数，不断调用子函数。子函数有延时、扫描显示、数据处理、报警、正反键、启停键、正转、反转，相互之间调用。