基于单片机的步进电机（课程设计）.docx

PAGE \* MERGEFORMAT1 编号 课程设计（论文） 题目： 基于单片机步进电机设计 学院 专业 学 号 学生姓名 指导教师 二〇一二年六月 目录 概述…………………………………………………………2 设计内容的介绍……………………………………………2 2.1 设计目的 ……………………………………………………2 2.2 步进电机原理………………………………………………………2 2.3 设计目标……………………………………………………………3 设计思路与具体内容………………………………………3 3.1 设计思路 …………………………………………………………3 3.2 单片机及其最小系统 ……………………………………………4 3.3 总体设计框图 …………………………………………………4 3.4 电路原理图 ………………………………………………………5 程序设计……………………………………………………6 4.1 程序设计思路………………………………………………………6 4.2 主程序设计…………………………………………………………6 4.3 子程序设计 ………………………………………………………8 总结…………………………………………………………9 参考文献………………………………………………………………10 第1章 概述 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步进电机件。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，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 本文先介绍该步进电机的工作原理，然后介绍了其驱动器的软、硬件设计，最后总结整个报告。 第2章 设计内容的介绍 2.1设计目的 通过课程设计，深刻理解并掌握基本概念，掌握单片机的基本应用程序设计及综合应用程序设计的方法。通过做一个综合性训练题目，达到对内容的消化、理解并提高解决问题的能力的目的。通过典型实际问题，训练软硬件的综合设计、调试能力以及文字组织能力，建立系统设计概念，加强工程应用思维方式的训练。 2.2步进电机原理 本设计采用四相步进电机。 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与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。 步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机产生,其基本原理作用如下: (1)控制换相顺序 通电换相这一过程称为脉冲分配。例如：四相步进电机的单四拍工作方式，其各相通电顺序为A-B-C-D-A,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C，D相的通断。 (2)控制步进电机的转向 如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。 (3)控制步进电机的速度 如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。 2.3设计目标 （1）一个正反转开关控制正转和反转； （2）一个速度开关控制高速和低速（高速和低速只要有明显差别）； （3）一个半圈按钮,按一下时转半圈； （4）一个一圈按钮, 按一下时转一圈； （5）一个连续转动按钮, 按一下时连续转动，再按一下时停止转动； （6）整个步进电机控制程序要求用C语言编写。 （7）用protel画出系统原理图，要求是一个完整的单片机控制系统，电源为220V交流电 第3章 设计思路与具体内容 3.1设计思路 本系统主要由按键电路、单片机最小系统、AT89c52单片机、步进电机状态显示电路、驱动电路以及步进电机等几部分组成。本系统采用两个独立开关两个独立按钮，分别进行启动、停止、正反转以及加减速的控制。驱动电路采用集成驱动元件。步进电机的供电采用独立12V供电。 3.2单片机及其最小系统 最小系统主要是为了单片机的正常工作。52单片机是一种低功耗/低电压、高性能的8位单片机，它采用CMOS和高密度非易失性存储器技术，而且其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容；片内的Flas