课程设计报告正文

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1、西安文理学院课程设计报告目录第1章单片机控制步进电机的现实意义1第2章总体方案设计22.1步进电机的工作原理22.2方案选择讨论22.2.1下位机的选择22.2.2驱动电源的选择22.2.3输出转数的显示32.3工作原理3第3章硬件部分设计43.1硬件设计思路43.1.1控制电路：AT89C51单片机资料43.1.2步进电机驱动电源：ULN2003专用驱动芯片资料63.1.3七段码数码管显示驱动：ZLG7290I2C接口键盘及LED驱动器83.1.4输出元件：七段码数码管显示93.2系统构成框图103.3系统

2、硬件连线图113.4芯片选择113.4.1AT89C51单片机的选择113.4.2专用驱动芯片ULN2003的选择123.4.3ZLG7290I2C接口键盘及LED驱动器的选择123.5存储空间与I/O地址分配12第4章软件电路设计134.1软件设计思路134.2程序清单及必要注释13第5章实验器材清单20第6章测试与性能分析216.1测试结果216.2优点216.3不足及改良216.3.1不足216.3.2改良216.4结论22第7章心得体会23第8章致谢24第9章参考文献25第1页西安文理学院课程设计报告

3、第1章单片机控制步进电机的现实意义单片机具有体积小，功耗小，控制功能强，扩展灵活，微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型传感器可以实现各种物理量的测量。采用单片机控制是使得仪器仪表数字化，智能化，微型化，且功能比起采用数字或电子电路更强大。同时用单片机还可以构成形式多样的控制系统，数据采集系统。现在的单片机普遍具有通信接口，可以较方便地与计算机进行数据通信。目前，单片机正朝着高性能和多品种发展趋势将是进一步向着CMOS化，低功耗，大容量，低价格和外围电路内装化等几个方面发展。综合所述，单片

4、机已成为计算机发展和应用的一个重要方面。单片机的重要意义还在于它从根本改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须有模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法实现。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控控制技术，是传统控制技术的一次革命。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，随着工业自动化的发展，步进电机的应用也越来越广泛，广泛应用于各种控制自动化控制系统中。步进电机是一种用于开环控制的驱动元件。它使用电脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成的角位移或线位移的微电动机。步进电

5、机作为电机的一种，可以靠开路控制做精确的定位，因此普遍应用于电脑的外设及工业生产的自动化设备中，此外机器人的各个关节也是用了大量的步进电机。近些年来，由于步进电机的控制精度不断提高，越来越多有较高控制精度要求的系统也开始采用步进电机。对于小功率步进电机，一般采用单片机与步进电机驱动器联合工作方式，单片机产生脉冲，控制停启，正反转，变速等，专用步进电机驱动器则进行脉冲环形分配及功率驱动。步进电机突出的优点是它可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率实现调速，快速停止，正反转控制及制动，并且用其组成的开环系统既简单

6、，廉价，又可靠性高，步进电机的转速取决于脉冲频率，转子数和拍数。其角速度与脉冲频率成正比，而且在时间上与脉冲同步。因而在转子齿数与运行拍数一定的情况下，只要控制脉冲频率即可得所需速度，因此在众多领域具有重要意义。第25页西安文理学院课程设计报告第2章总体方案设计2.1步进电机的工作原理步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，它的用途是将电脉冲转化为角位移，它的的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机产生。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，控制换相顺序，即通电控

7、制脉冲必须严格按照一定顺序分别控制各相的通断。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的。控制步进电机的转向，即给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，若按反序通电换相，则电机就反转。控制步进电机的速度，即给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步，两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。同时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。2.2方案选择讨论2.2.1下位机的选择方案一是8086CPU与8255A可编程并行I/O芯片的组合。方案二是AT8

8、9C51单片机。很明显可以看出方案二只用到一个芯片，元器件数量少，接线简单，易对端口进行操作，尤其是编程涉及到的变量少，不易出错。2.2.2驱动电源的选择方案一是使用多个功率放大器件。方案二是专用驱动芯片。使用多个功率放大器件驱动电机，通过使用不同放大电路和不同参数的器件，可以达到不同控制要求，放大后能够得到较大频率；但由于使用的是四相步进电机，就需要对四路信号分别放大，由于放大电路很难做到完全一致