王亮开题报告

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1、沈阳工业大学本科生毕业设计（论文）开题报告毕业设计题目：太阳能雕花机学院：信息科学与工程学院专业班级：电子信息工程0801学生姓名：王亮指导教师：王会民2012年3月20日太阳能雕花机一、课题研究的目的和意义随着社会经济的发展人们对能源的需求越来越大，而世界上的能源总有枯竭的时候。能源涉及到国家的安全，世界上的国家对能源的争夺也日益严峻。这时人们的目光不约而同的投向了新能源的开发与研究。而太阳能一起多种优点赢得人们的普遍青睐。太阳能的技术的发展也向多元化发展。步进电动机是用电脉冲信号进行控制，将

2、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。本设计就是将两者的优点集于一身，利用太阳能节能的特点和步进电机结构简单、运行可靠、控制方便、控制性能好等优点的特点制作了太阳能

3、雕花机。目前，数字技术、计算机技术和永磁材料的迅速发展，推动了步进电机的发展。本设计针对目前各个领域对自动化的需要，采用STC89C51单片机与L297，L298N驱动芯片驱动多台步进电机同时独立工作，将它应用于各种复杂的控制领域，能使许多半自动控制的系统完全成为真正的全自动，特别是用在机器人等领域，能极大的提高生产力和降低劳动强度。由于步进电机具有快速启动、精确步进和定位等特点，因而在数控机床，绘图仪，打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。二、课题研究的主要任务和预期目标1．主要任务及要求利用x

4、-y二维步进电机实现二维运动平台的前进、后退、旋转以及做出类似玫瑰花瓣的图案的运动。应用单片机、步进电机驱动芯片、字符型LCD和键盘阵列，构建了集步进电机控制器和驱动器为一体的步进电机控制系统。二维工作台作为被控对象通过步进电机驱动滚珠丝杆在X/Y轴方向联动。2．预期目标（1）熟悉和掌握单片机的结构和工作原理。（2）掌握单片机的接口技术和相关外围芯片的特性及控制方法。（3）掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术，了解有关电路参数的计算方法。（4）通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设

5、计方法和调试技术。（5）通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，为今后从事相关工作打下基础。（6）了解太阳能的意义和应用。拓宽了自己的创造性思维和分析解决问题的能力。掌握步进电机使用和控制方法，对太阳能和步进电机应用与实际有一个更深刻的认识。三、设计方案1．设计思想步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，因此非常适合于单片机控制。步进电机的角位移或线位移量与电脉冲个数成正比，它的转速或线速度与电脉冲频率成正比。在负载能力范围内这些关系不因电源电压、负载大小、环境条件的波动而变化。

6、通过改变脉冲频率的高低可以在很大范围内实现步进电机的调速，并能进行快速启动、制动和反转。位移控制是步进电动机的一大优点，可不借助位置传感器而只需简单的开环控制就能达到足够的位置精度，因此应用很广。本文以步进电动机控制二维运动平台为例，利用单片机实现对步进电动机转向、转速的控制；尤其是在单片机控制系统中，利用定时中断或函数调用的方法，对不同的图案设置成不同的函数，利用查询或中断的方法按键控制。对步进电动机进行精确的位移控制。图1二维运动平台的步进电机控制系统2．方案论证2.1方案一：本设计cpu采

7、用stc89c54rd+，步进电机控制驱动器使用L297，L298n，驱动X/Y轴步进电机通过滚珠丝杆带动二维工作台作联动，并由一只铅笔模拟加工刀具将所要加工的二维轨迹描绘出来。步进电机驱动电路：本设计的目的是实现单片机能同时实现两台步进电机的起/停、转向、加/减速和位置控制。在熟悉好各芯片的性能特点后，接下来就是分配好各芯片的控制任务。单片机主要完成脉冲的分配，使步进电机按照设定的方式运转，通过程序设定，从单片机的I/O口输出一系列有规律的脉冲信号；由于直接输出的脉冲信号驱动功率有限，很难直接

8、驱动步进电机运转，所以必须经过驱动器进行脉冲放大，本设计采用的L297与L298N芯片能解决这个问题，它可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机。但是如果要实现多台步电机控制的设计，就不仅要重新分配好I/O资源，还要增加相应驱动芯片的数量。再利用单片机程序分配好控制字的存储单元，以及相应的内存地址赋值，使单片机能控制步进电机的起停、换向顺序、速度和位置变化。系统的总电路设计此电路由一块STC89C54RD+，2块L297、2块L298N、2台4相4拍步进电机器以及相关的电路组成。利用单片机2