计算计控制技术课设最终版本.doc

学 号： 0120711360120 课 程 设 计 题 目 步进电机运动控制系统设计 学 院 自动化学院 专 业 自动化专业 班 级 自动化0701 姓 名 袁骏 指导教师 张锐 2010 年 6 月 27 日  课程设计任务书 学生姓名： 袁 骏 专业班级： 自动化0701 指导教师： 张 锐 工作单位： 自动化学院 题 目: 步进电机运动控制系统设计 初始条件： AT89C52单片机，四相步进电机 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） （1）能控制步进电机作正向和反向运转，要有正转和反转控制按钮。 （2）步距角为45度。 （3）在一定的范围内可以控制运转的速度，有加速和减速控制按钮。 （4）要求随时可以在不断电源情况下可以暂停，有一个暂停按钮对。 1.2 设计方案确时间安排： 课程设计时间为1.5周，将其分为三个阶段。 第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的20%。 第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。约占总时间的40%。 第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 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。本文设计的是一套硬件系统较简单、经济的系统，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 单片 运动控制系统 目录 1 设计实现的功能以及方案确定 1 1.1 设计实现功能 1 1.2 设计方案确定 2 1.2.1 控制方式的确定 2 1.2.2调速方式的确定 2 1.2.3 驱动方式的确定 3 1.3 步进电机结构及原理 3 2 系统硬件设计 4 2.1 主控模块 4 2.2 按键控制模块 5 2.3 驱动控制模块 6 3 系统软件设计 7 3.1 主程序 7 3.2 子程序 8 4 系统仿真 8 4.1 WAVE调试控制程序 8 4.2 Proteus仿真 9 5 收获与体会 12 参考文献 13 附录一 总电路图 14 附录二 源程序清单 15 步进电机运动控制系统设计 1 设计实现的功能以及方案确定 1.1 设计实现功能 （1）能控制步进电机作正向和反向运转，要有正转和反转控制按钮。 （2）步距角为45度。 （3）在一定的范围内可以控制运转的速度，有加速和减速控制按钮。 （4）要求随时可以在不断电源情况下可以暂停，有一个暂停按钮对。 1.2 设计方案确定 1.2.1 控制方式的确定 步进电机控制是一个比较精确的控制，步进电机开环控制系统具有成本低、简单、控制方便等优点，在采用单片机的步进电机开环系统中，由XTAL外部晶振图1.1 1.2.2调速方式的确定 步进电机的调速一般是改变输入步进电机的脉冲的频率来实现步进电机的调速，因为步进电机每给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一个脉冲到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率，延时的长短来具体控制步进角来改变电机的转速，从而实现步进电的调速。具体的延时时间可以通过软件来实现。这就需要采用单片机对步进电机进行加减速控制，实际上就是改变输出脉冲的时间间隔,单片机控制步进电机加减法运转可实现的方法有软件和硬件两种，软件方法指的是依靠延时程序来改变脉冲输出的频率,其中延时的长短是动态的,软件法在电机控制中，要不停地产生控制脉冲，占用了大量的CPU时间，使单片机无法同时进行其他工作；硬件方法是依靠单片机内部的定时器来实现的，在每次进入定时中断后，改变定时常数，从而升速时使脉冲频率逐渐增大，减速时使脉冲频率逐渐减小，这种方法占用CPU时间较少。在各种单片机中都能实现,是一种比较实用的调速方法。 1.2.3 驱动方式的确定 步进电机的驱动一般有两种方法，一种是通过CPU直接来驱动，这种方法一般不宜采用，因为CPU的输出电