基于at89c51单片机的步进电机控制系统毕业论文

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1、基于AT89C51单片机的步进电机控制系统毕业论文目录摘要I第一章引言11.1课题提出的背景和研究意义11.2课题的主要研究内容21.3本章小结2第二章步进电机控制系统设计32.1步进电机的原理32.1.1三相单三拍通电方式32.1.2三相双三拍通电方式52.1.3三相六拍通电方式62.2环形脉冲分配器82.3续流电路122.3.1二极管续流132.3.2二极管—电阻续流142.4步进电机驱动电路152.5步进电机的变速控制172.5.1变速控制的方法192.6步进电机在自动生产线中的应用20662.7

2、本章小结22第三章控制系统硬件设计233.1硬件系统设计原则233.2控制系统组成233.3主要元件的选择243.3.1单片机的选择243.3.2EPROM的选择253.3.3可逆计数器的选择273.4控制系统接口电路的设计273.4.1环形脉冲分配器设计273.4.2显示电路设计293.4.3外部复位电路设计303.5控制系统整体电路设计313.6本章小结31第四章控制系统软件设计324.1软件系统设计原则324.2步进电机控制系统功能设计324.3主程序设计334.3.1主程序工作过程334.3.2

3、主程序工作流程图344.3.3定时器T0中断程序流程图344.4Proteus仿真374.5显示程序设计39664.6键盘程序设计394.7调速程序设计414.7.120BY步进电机参数414.7.2步进电机转速与频率的关系414.8本章小结42第五章结束语43参考文献44附录46附录A系统程序（C）46附录B20BY步进电机转速与定时器定时常数关系表59附录C控制系统电路图62致谢63第一章引言1.1课题提出的背景和研究意义由于步进电机不需要位置传感器或速度传感器就可以实现定位，即使在开环状态下它的控

4、制效果也是令人非常满意的，这有利于装置或设备的小型化和低成本，因此步进电机在计算机外围设备、数控机床和自动化生产线等领域中都得到了广泛的应用。66对于一个步进电机控制系统而言，总希望它能以最短的时间到达控制终点。因此要求步进电机的速度尽可能地快，但如果速度太快，则可能发生失步。此外，一般步进电机对空载最高启动频率都是有所限制的。当步进电机带负载时，它的启动频率要低于最高空载启动频率。根据步进电机的矩频特性可知，启动频率越高，启动转矩越小，带负载的能力越差。当步进电机启动后，进入稳态时的工作频率又远大于启

5、动频率。由此可见，一个静止的步进电机不可能一下子稳定到较高的工作频率，必须在启动时有一个加速的过程。从高速运行到停止也应该有一个减速的过程，防止步进电机因为系统惯性的原因，而发生冲过终点的现象。为此本文以单片机作为控制核心，实现步进电机的自动加减速控制，使系统以最短的时间到达控制终点，而又不发生失步的现象。因为步进电机的转速正比于控制脉冲的频率，所以调节步进电机的转速，实质上是调节单片机输出的脉冲频率【1】。由于步进电机的运动特性受电压波动和负载变化的影响小，方向和转角控制简单，并且步进电机能直接接收数

6、字量的控制，非常适合采用微机进行控制。步进电机工作时，失步或者过冲都会直接影响其控制精度。研究步进电机的加减速控制，可以提高步进电机的响应速度、平稳性和定位精度等性能，从而决定了步进电机控制系统的综合性能。1.2课题的主要研究内容1、步进电机的工作原理通过查阅文献对步进电机的单拍运行、双拍运行、单双拍运行等各种运行方式进行研究，深入了解各种运行方式的特点和对步进电机控制性能的影响。2、环形脉冲分配器的设计研究环形脉冲分配器的作用和构成，并设计出可靠、灵活的环形脉冲分配器电路。663、步进电机的续流电路根

7、据步进电机的控制特点，分析续流电路对步进电机控制性能的影响，并设计步进电机的续流电路。4、步进电机控制系统的软硬件设计根据步进电机的原理和控制特点，对步进电机控制系统的软硬件进行分析和设计。5、程序的调试及修改用Keil软件进行编程和调试，并且在Proteus环境下进行系统仿真。1.3本章小结本章首先介绍了课题研究的背景，提出设计的思路。其次介绍了课题研究的目的和意义，最后介绍了课题的主要研究内容。第二章步进电机控制系统设计2.1步进电机的原理反应式步进电机的工作原理是与反应式同步电机一样，也是利用转子

8、横轴磁阻与直轴磁阻之差所引起的反应转矩而转动，如图2.1所示是一台反应式步进电机的工作原理，定子铁心为凸极式，共有三相，六个磁极，不带小齿，磁极上装有控制绕组，相对的两个磁极串联连接，组成一相控制绕组。转子用软磁材料制成，也是凸极结构，只有两个齿，齿宽等于定子的极靴宽【2】。2.1.1三相单三拍通电方式66这是步进电机的一种最简单的工作方式，所谓“三相”，即三相步进电机，具有三相定子绕组；“单”指每次只有一相绕组通电；“三拍”指三次换接为一