基于PIC单片机的步进电机控制器设计毕业论文.doc

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1、长春理工大学本科毕业设计基于PIC单片机的步进电机控制器设计毕业论文目录摘要IAbstractII绪论1第1章概述21.1课题背景21.2单片机简介21.3主要研究工作3第2章步进电机的原理及驱动42.1步进电机的概述及原理42.2步进电机的驱动72.3步进电机控制系统的构成9第3章PIC单片机控制步进电机的方法103.1PIC16F87X单片机介绍103.2步进电机的控制方法113.3PIC单片机对步进电机的控制12第4章步进电机控制器硬件设计系统134.1硬件系统结构134.2控制系统总体电路134.3石英多谐振荡

2、器电路164.4单片机与LCD显示屏接口电路（8位并行模式）164.5键盘接口电路174.6单片机与步进电机接口驱动电路184.7步进电动机的选型19第5章步进电机控制器的软件系统设计205.1控制系统总流程图205.2系统监控模块流程图205.3步进电机转速模块215.4键盘识别处理模块225.5LCD显示模块流程图225.6控制信号产生模块235.7系统中断模块24II长春理工大学本科毕业设计5.8步进电机加减速模块26结论29致谢30参考文献31附件一：32II长春理工大学本科毕业设计绪论步进电机是机电控制中一种

3、常用的执行机构。它将电脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电动机就转动一个角度，具有快速启动和停止的特点。其驱动速度和指令脉冲严格同步，具有较高的重复定位精度，并能实现正反转和平滑速度调节。它的运行速度和步距不受电源电压波动和负载的影响，而且由于步进电动机组成的控制系统结构简单，价格低廉，性能上能满足工业控制的基本要求，在简易数控机床，数字绘图仪，点阵打印机，家用电器等大量角度、速度、位移控制系统中，得到了极其广泛的应用。但是步进电机的驱动信号往往还是有专门的模拟芯片控制器或者信号发生器产生，缺乏灵活性和可靠性

4、。尤其在一些智能化要求较高的场合，用模拟芯片及信号发生器来控制步进电机有一定的局限。而利用单片机进行脉冲控制，控制精度高，外围电路相对也比较简单，因此在工业应用场合，基于单片机的步进电机控制器应用广泛。PIC系列8位单片机是美国MicrochipTechnology公司推出的精简指令集计算机（RISC）结构的嵌入式控制器，其硬件系统设计简洁，指令系统设计简练。PIC系列单片机具有体积小，功能强，功耗低、设计开发灵活方便和价格低廉等特点，可以应用在数字化仪器仪表，自动测试和控制，智能化家用电器等领域。基于PIC单片机的上

5、述特点，本设计采用PIC16F877单片机作为控制系统核心，具体介绍了一个步进电机运动控制系统的结构组成，既包括硬件设计，也有具体的软件实现。该控制系统可实现如下功能：（1）通过键盘可以设定步进电机的转速及转数（以整转为单位）；（2）通过键盘可以设定步进电机转向；（3）键盘所设置的参数可以通过LCD进行实时显示。长春理工大学本科毕业设计第1章1.1课题背景步进电机是将电脉冲信号转变为角位移的开环控制执行机构。步进电机的转子速度与脉冲的频率成正比关系，脉冲数将决定转子的起停，而不受负载变化的影响，非常易于受单片机的控制。

6、因此，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的；同时还以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机的发展与计算机工业密切相关。自从步进电机在计算机外围设备上取代小型直流电动机以后，使其设备的性能提高，很快的促进了步进电机的发展。另一方面，微型计算机和数字控制技术的发展，又将作为数控系统执行部件的步进电机推广应用到其他领域，如电加工机床、小功率机械加工机床、测量仪器、光学和医疗仪器以及包装机械等。课题通过单片机对步进电机的转速进行精确控制，满足了现代工业对步进电机的高要求

7、。1.2单片机简介单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由仅有CPU的专用处理器芯片发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。

8、单片机作为计算机发展的一个重要分支领域，根据发展情况，从不同角度，单片机大致可以分为通用型/专用型、总线型/非总线型及工控型/家电型。单片机诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上发展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统的