单片机设计——单片机控制步进电机.doc

基于单片机的步进电机 控制系统设计 课题：步进电机的控制 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机101-4 姓名 组长： 学号： 同组人： 指导老师：姜风国  课程设计题目：步进电机控制 任务要求： 1 完成单片机与功率驱动电路及小功率步 进电机的连接。 2 控制步进电机的转动方向、转动速度及转过指定的角度。 3 通过按键改变电机的转向、转速等参数。 任务分配： 编写程序 绘制电气原理图 调试程序 对电气原理进行仿真 选择各元器件及查询资料 目录 1步进电机原理及硬件和软件设计.......................3 1.1步进电机原理及控制技术 .....................................3 1.2总体设计方框图.......................................7 1.3设计原理分析 ........................................7 1.3.1元器件介绍..........................................7 1.3.2方案论证...........................................10 1.3.3硬件设计...........................................11 1.3.4软件设计...........................................17 1.3.5源程序.............................................22 总结...........................................28 结束语.........................................28 参考文献.......................................29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、接口、中断、键盘、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 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步进电机控制驱动器，典型步进电机控制系统如图所示：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。另一类是用硬件构成的环形分配器，通常称硬环形分配器。功率放大器主要对环形分配器的较小输出信号进行放大，以达到驱动步进电机的目的，步进电机的基本控制包括转向控制和速度控制两个方面。从结构上看，步进电