基于单片机的步进电机控制系统的设计

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1、编号:毕业论文(设计)题目基于单片机的步进电机控制系统的设计指导教师学生姓名学号专业教学单位（盖章）二O一一年五月四日毕业论文（设计）开题报告书2011年2月20日院（系）机电工程系专业自动化姓名学号论文（设计）题目基于单片机的步进电机控制系统的设计一、选题目的和意义随着工业自动化的发展,步进电机的应用越来越广泛。步进电动机是用电脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的微电动机，它最突出的优点是可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速，快速起停、正反转控制及制动等，并且用其

2、组成的开环系统既简单、廉价，又非常可行，因此在打印机等办公自动化设备以及各种控制装置等众多领域有着极其广泛的应用。随着微电子和计算机技术的发展，步进电动机的需求量与日俱增，研制步进电机驱动器及其控制系统具有十分重要的意义。二、本选题在国内外的研究现状和发展趋势步进电动机又称脉冲电动机或阶跃电动机，国外一般称为Steppingmotor，Pulsemotor或Stepperservo，其应用发展已有80年的历史。正是由于步进电机具有突出的优点，所以成了机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制

3、系统中。随着微电子和计算机技术的发展。步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。比如在数控系统中就得到了广泛应用。目前世界各国都在大力发展数控技术，我国的数控系统也取得了很大发展，我国已经能够自行研制开发适合我国数控机床发展需要的各种档次的数控系统。其中华中数控系统解决了“五轴联动”，为“神州”系列飞船顺利升空立下了汗马功劳。虽然与发达国家相比，我国的数控技术方面整体发展水平还比较低，但已经在我国占有非常重要的地位，并起了很大的作用。三、课题设计方案[主要说明：研究（设计）的基本内容、观

4、点及拟采取的研究途径和方法。]为了使系统硬件结构简单，成本低、功能齐全、适应性强、电机各种运行状态指示一目了然，操作方便、系统抗干扰和可靠性高，所以本课题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，实现其不同模式、步数、正反转、转速等控制。采用单片机来控制步进电机，实现了软件与硬件相结合的控制方法。用软件代替环形分配器，达到了对步进电机的最佳控制。系统中采用单片机接口线直接去控制步进电机各相驱动线路。由于单片机的强大功能，还

5、可设计大量的外围电路，键盘作为一个外部中断源，设置了步进电机正转、反转、档次、停止等功能，采用中断和查询相结合的方法来调用中断服务程序，完成对步进电机的最佳控制，显示器及时显示正转、反转速度，环形分配器其功能由单片机系统实现，采用软件编程的方法实现脉冲的分配。本方案有以下优点（1）单片机软件编程可以使复杂的控制过程实现自动控制和精确控制，避免了失步、振荡等控制精度的影响；（2）用软件代替环形分配器，通过对单片机的设定，用同一种电路实现了多相步进电机的控制和驱动，大大提高了接口电路的灵活性和通用性；（

6、3）单片机的强大功能使显示电路、键盘电路、复位电路等外围电路有机的组合，大大提高系统的交互性。四、计划进度安排[主要说明：起止时间及分阶段的进度要求。]（1）步进电机的概述。阐述步进电机的特点、分类和工作原理，为后面的硬件、软件设计提供必须的理论基础。（20112.20—3.3）（2）概述步进电机的控制系统，在框架结构上对整个系统进行介绍，而且重点阐述基于单片机的控制系统的一般框架，为自己的设计提供有力的支持，接着介绍本论文要设计的控制系统的功能特点，及要实现的操作方式。（2011.3.4—3.15

7、）（3）系统硬件设计。先提出框架，然后分别阐述单片机端口分配、外围电路、驱动电路的设计。（2011.3.16—3.27）（4）系统软件设计。按照模块化的思想，主要阐述主流程、初始化流程及几种模式下的不同的控制流程。（2011.3.28—4.7）（5）进一步完善初稿。（2011.4.8—4.10）五、主要参考文献[1]张友德.单片微型机原理、应用与实验[M].上海:复旦大学出版社，2005.[2]李夙.异步电动机直接转矩控制[M].北京:机械工业出版社,1998.[3]王鸿钰.步进电机控制入门[M].

8、上海:同济大学出版社,1990.[4]袁任光,张伟武.电动机控制电路选用与258实例[M].北京:机械工业出版社,2005.[5]王秀和.永磁电机[M].北京:中国电力出版社,2007.[6]房玉明,杭柏林.基于单片机的步进电机开环控制系统[J].电机与控制应用，2006，33（4）：64-64.[7]孙笑辉,韩曾晋.减少感应电动机直接转矩控制系统转矩脉动的方法[J].电气传动,2001，(1):8-11.[8]冯江华,陈高华,黄松涛.异步电动机的直接转矩控制[J].