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基于AT89C51单片机的步进电机控制系统毕业设计(论文).doc
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2023-07-10
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基于AT89C51单片机的步进电机控制系统毕业设计(论文).doc
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毕 业 设 计
I
摘 要
步进电机是数字控制系统中的一种执行元件,它能按照控制脉冲的要求,
迅速起动,制动,正反转和调速。具有步距角精度高,停止时能自锁等特点,
因此步进电机在自动控制系统中,特别是在开环的控制系统中得到了日益广泛
的应用。
本文以单片机和环形脉冲分配器为核心设计的步进电机控制系统,通过软
硬件的设计调试,实现步进电机能根据 设 定 的 参 数 进 行 自 动 加 减 速 控 制 ,使控
制系统 以 最 短 的 时 间 到 达 控 制 终 点 , 而 又 不 发 生 失 步 的 现 象;同时它 能 准 确 地
控 制 步 进 电 机 的 正 反 转 , 启 动 和 停 止 。 硬 件 是 以 AT89C51 单 片 机 为 核 心 的 控
制电路 ,主 要 包 括:环形 脉 冲 分 配 器 、键盘显示电 路 、步 进 电 机 的 驱 动 电 路 等 。
软件部 分 采 用 C 语言 编 程 ,主 要 包 括 键 盘 显 示 程 序 、步 进 电 机 的调速程序 、停
止判断 程 序 等 。
关 键 词 : 步 进 电 机 控 制 系 统 ; 调 速 ; 单 片 机
II
Abstract
Stepping motor is a kind of digital control system components. It can
achieve quick start-up, positive inversion, stopping and speed control, according
to the control pulse. It has high precision step angle, and can be self-locking
when it keeps still. As these characteristics, stepping motor in automatic control
system, especially in the open loop control system has been widely applied.
This article mainly focuses on taking Single-chip Computer and cycle pulse
distributor as the core, and designing the stepping motor control system. Through
the design of the software and hardware debugging, it realizes controlling the step
motor’s acceleration and deceleration automatically, according to parameter
setting. Making the system arrive the end point with the shortest time, but not
occur outing of step. Besides it can accurately achieve start-up, positive inversion
and shutdown. Hardware takes AT89C51 as the core of control circuit, mainly
including: cycle pulse distributor, keyboard and display circuit, stepping motor
driving circuit, etc. Software part adopts the C language programming, mainly
including keyboard and display program, stepping motor speed control program,
stop judging program, etc.
Key words: Stepping motor control system; speed control; Single-chip Compute
I
目 录
摘 要 ..........................................................I
Abstract ........................................................................................................II
目 录 ..........................................................................................................I
第 一 章 引 言 ..............................................................................................1
1.1 课 题 提 出 的 背 景 和 研 究 意 义 ...............................1
1.2 课 题 的 主 要 研 究 内 容 .....................................2
1.3 本 章 小 结 ...............................................2
第 二 章 步 进 电 机 控 制 系 统 设 计 .................................................................3
2.1 步 进 电 机 的 原 理 .........................................3
2.1.1 三 相 单 三 拍 通 电 方 式 ................................3
2.1.2 三 相 双 三 拍 通 电 方 式 ...................................5
2.1.3 三 相 六 拍 通 电 方 式 .....................................6
2.2 环 形 脉 冲 分 配 器 .........................................8
2.3 续 流 电 路 ..............................................12
2.3.1 二 极 管 续 流 ..........................................13
2.3.2 二 极 管 —电 阻 续 流 ....................................14
2.4 步 进 电 机 驱 动 电 路 ......................................15
2.5 步 进 电 机 的 变 速 控 制 ....................................17
2.5.1 变 速 控 制 的 方 法 ......................................20
2.6 步 进 电 机 在 自 动 生 产 线 中 的 应 用 ..........................20
2.7 本 章 小 结 ..............................................22
第 三 章 控 制 系 统 硬 件 设 计 .......................................................................23
3.1 硬 件 系 统 设 计 原 则 ......................................23
3.2 控 制 系 统 组 成 ..........................................24
3.3 主 要 元 件 的 选 择 ........................................24
3.3.1 单 片 机 的 选 择 ........................................24
3.3.2 EPROM 的 选 择 ........................................25
3.3.3 可 逆 计 数 器 的 选 择 ....................................27
3.4 控 制 系 统 接 口 电 路 的 设 计 ................................28
3.4.1 环 形 脉 冲 分 配 器 设 计 ..................................28
II
3.4.2 显 示 电 路 设 计 ........................................29
3.4.3 外 部 复 位 电 路 设 计 ....................................30
3.5 控 制 系 统 整 体 电 路 设 计 ..................................31
3.6 本 章 小 结 ..............................................32
第 四 章 控 制 系 统 软 件 设 计 .......................................................................32
4.1 软 件 系 统 设 计 原 则 ......................................32
4.2 步 进 电 机 控 制 系 统 功 能 设 计 ..............................33
4.3 主 程 序 设 计 ............................................34
4.3.1 主 程 序 工 作 过 程 ......................................34
4.3.2 主 程 序 工 作 流 程 图 ....................................35
4.3.3 定 时 器 T0 中 断 程 序 流 程 图 .............................35
4.4 Proteus 仿 真 ...........................................38
4.5 显 示 程 序 设 计 ..........................................40
4.6 键 盘 程 序 设 计 ..........................................41
4.7 调 速 程 序 设 计 ..........................................42
4.7.1 20BY 步 进 电 机 参 数 ...................................42
4.7.2 步 进 电 机 转 速 与 频 率 的 关 系 ............................42
4.8 本 章 小 结 ..............................................44
第 五 章 结 束 语 .........................................................................................44
参 考 文 献 .......................................................................................................45
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