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于基单片机的步进电机控制系统设计--本科毕业设计.doc
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于基单片机的步进电机控制系统设计--本科毕业设计.doc
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武汉大学本科毕业论文
基于单片机的步进电机控制系统设计
院(系)名 称:电子信息工程学院
专 业 名 称 :电子信息工程
学 生 姓 名 :
指 导 教 师 :
二○一三年三月
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。很多这种控制
系统在步进电机的驱动上已经做的非常好,比如恒流斩波驱动技术,但是有的系
统比较复杂,和一些相对比较简单的控制过程不相吻合,投入上也不经济;有的系
统在操作上不是很方便,交互性不强。而且,有感于目前的职业教育的专业教材
各种技术太过经渭分明,由此带来的实习也是比较零散,没有把一些在工程实践
中应该结合在一起的技术有机结合起来,因此本文的研究内容就是设计一套硬件
系统较简单、经济,但适应性强,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。本文首先简要描
述了步进电机的发展、应用情况,而且还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 AT89C51 单片机 恒流斩波
Abstract
Steeping motor is a kind of component using electric pulse signal to control
winding elements to realize angular displacement. Comparing with other electric motor,
it is easier to realize accurate control, no accumulated error and so on so forth. Thus, it
is got extensive application. In order to gain excellent manipulative result, there appears
a lot of stepping motor control system. Among them, the system using MUC as the core
part of the control system is used widely. Many this kind of control systems have done
absolutely good at the step motor drive, such as the technique of constant current
chopper. But some systems are a little bit complicated, which does not match with some
comparatively simple control, causing some waste on investment. Some system is not
easy to operate, weak in alternation. Furthermore, techniques in today’s vocational
teaching materials are entirely different, leading to some kinds of chaos in the
exercitation, not combining some techniques which should be. Consequently, this
focuses on how to design a simple step motor control system, which has strong
adaptability, easy to operate, high dependability, mixing electronic technique, MUC
technique and motor control technique. This thesis will firstly introduce the
development and application situation of stepping motor and some common control
systems and drive techniques. What’s more, it will illustrate the working principle of
step motor, then, using MUC as a main controller to put forward the whole system blue
print of the hardware design. Based on this, all specific designs on electrical circuits in
every module will be followed. Finally, illustrate the steps of how to develop the
software of control system and programmed design.
Key words: Stepping Motor, MUC, Constant Current Chopper
目 录
1.绪论.....................................................................................................1
1.1 引言…………………………………………………………………………….1
1.2 步进电机的应用…………………..……………..…………………………….3
1.3 步进电机的发展现状……....………………………………………………….3
1.3.1 国内外常见步进电机控制系统...............................................................3
1.3.2 步进电机驱动技术基本类型…………………………………………...5
2.基于单片机的步进电机控制系统的硬件设计…………………….7
2.1 步进电机控制原理…………………………………………………………….7
2.1.1 步进电机的特点………………………………………………………....7
2.1.2 步进电机的分类………………………………………………………....7
2.1.3 反应式步进电机的工作原理……………………………………………8
2.1.4 步进电机的主要特性…………………………………………………....10
2.2 基于单片机的步进电机控制系统总体设计……………………………….....11
2.2.1 步进电机控制系统简介…………………………………………………11
2.2.2 系统组成………………………………………………………………....13
2.3 步进电机驱动电路设计……………………………………………………….14
2.4 步进电机控制系统设计……………………………………………………….15
2.5 键盘电路设计………………………………………………………………….15
2.6 硬件总体实现………………………………………………………………….16
3.基于单片机的步进电机控制系统的软件设计……………………..17
3.1 总体设计……………………………………………………………………..…17
3.1.1 系统软件主流程………………………………………………………….17
3.1.2 系统总体程序…………………………………………………………….18
3.2 关键模块设计…………………………………………………………………..19
3.2.1 脉冲发生器设计………………………………………………………….19
3.2.1.1 定时器 T0 中断(步进脉冲输出)模块流程…………………..19
3.2.1.2 定时器 T0 中断(步进脉冲输出)模块子程序………………..20
3.2.2 正反转控制程序 ………………………………………………………....21
结论……………………………………………………………………...22
参考文献……………………………………………………………..….23
致谢……………………………………………………………………...24
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