步进式搅拌机调速控制系统设计驱动模块设计_大学论文.doc

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1、内蒙古科技大学智能仪表课程设计报告内蒙古科技大学智能仪表综合训练课程设计报告题目：步进式搅拌机调速控制系统设计——驱动模块设计学生姓名：学号：专业：班级：指导教师：内蒙古科技大学智能仪表课程设计报告目录目录I摘要II第1章概述11.1搅拌机简介11.2单片机控制步进电机概述11.3步进电机的概述21.3.1步进电机的应用21.3.2步进电机的研究及发展31.4步进电机的机构及工作原理41.5步进电机的分类51.6步进电机的特点61.7课题设计的意义6第2章总体方案设计72.1步进电机的控制方案72.2基于单片机

2、的控制72.3步进电机的驱动方案72.4总体方案设计92.4.1总体方案方框图92.4.2总体方案功能说明及选型9第3章硬件设计与仿真113.1单片机最小系统——核心113.1.1单片机AT89C51简介113.1.2AT89C51单片机功能及特性113.1.3单片机最小系统原理图133.2电机驱动模块133.2.1ULN2003驱动芯片143.2.2驱动模块电路图143.3独立按键模块15II内蒙古科技大学智能仪表课程设计报告3.4显示模块163.5测速模块173.6总体原理图18第4章软件设计194.1系统

3、功能设计194.2主程序设计194.2.1主程序工作过程194.2.2主程序工作流程图204.3驱动流程图204.4键盘流程图21第5章调试与总结225.1软件调试225.2硬件调试235.3总结23附录A：步进式搅拌机调速控制系统设计硬件原理图26LCD显示部分：26LED显示部分：27II内蒙古科技大学智能仪表课程设计报告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。具有步距角精度高特点，因此在众多领域中获得了广泛的应用。本文首先简单的介绍了步进电机的发展

4、概况、特点及工作原理。包括步进电机的控制方案和驱动方案作了系统说明，给出了系统设计的总体方案，以及本系统的特点和功能。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，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：LED/LCD显示器、键盘显示电路、步进电机的驱动芯片等。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。本文采用软硬件结合的方法，达到了对步进电机的最佳控制。关键词：步进电机控制系统；调速

5、；单片机II内蒙古科技大学智能仪表课程设计报告第1章概述1.1搅拌机简介搅拌机是随着现代混凝土施工工艺发展起来的一种机械设备，是一种带有叶片的轴在圆筒或槽中旋转，将多种原料进行搅拌混合，使之成为一种混合物或适宜稠度的机器。近年来，随着科学技术的发展和相关理论的完善和进一步成熟，搅拌机的设计和制造获得了飞速发展。但是，它也面临着必需满足合理利用资源、节能降耗和对环境保护要求的严峻挑战。搅拌器在服从装置规模经济化和品种多样化的同时，正日趋大型化。基于节能要求，开发出变频调速电机、小剪切阻力桨叶、以新型密封代替机械密

6、封和填料密封，以磁力驱动代替机械驱动。基于降低产品总体成本、减少维修保养成本和提高设备品均维修间隔时间的要求，大大提高设备运行寿命，逐渐的采用以单片机为核心的智能化搅拌机。搅拌机在化工、制药、食品水产业、塑料等行业的生产过程中应用也很广泛，搅拌机在设计时均是使用工况的要求考虑一定余量，而搅拌机在实际使用过程中，则不一定要在最大转速下工作，有很多时间都可以工作在非满载状态。在某些应用场合，由于搅拌机配置及运行转矩大的特点，通常是在搅拌机电机的选用上我们采用步进电机作为搅拌机的驱动电机，这样我们既可以保证了搅拌机大

7、力矩的负载，又可保护电机由于太大负载毁坏。1.2单片机控制步进电机概述13内蒙古科技大学智能仪表课程设计报告单片机是现代电子技术、计算机技术的新兴领域，以单片机为代表的嵌入式系统的出现标志着现代电子系统时代的到来。采用嵌入式系统集成器件，将电机系统的设计从单纯的硬件设计变为智能化的硬、软件设计，从而使现代电子系统软硬件结合，具有智能化、系统功能，具有柔韧性及激励、运行、响应等特点。目前，单片机价格已很低廉，这使得单片机的应用更为广泛，因此就比较普遍地应用单片机来控制各种电机完成各种新颖的、高性能的控制策略，特别

8、是单片机对步进电机的控制，使步进电机的各种潜力、能力得到充分的发挥，也使步进电机的各种性能更符合现代工艺的要求。一般步进电机控制器都用硬件实现，虽然电路可以做到了高集成度，可价格较贵，功能相对较单一，并且设计要求有所改变，就得改变整个硬件电路，比较麻烦。而采用单片机的软件和硬件结合进行控制，运用其强大的可编程和运算功能，充分利用单片机的各种资源，能灵活的对步进电机进行控制，实现其不同模