开题报告：基于单片机与步进电机的驱动接口设计

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1、毕业设计长江大学工程技术学院毕业设计（论文）开题报告题目名称基于单片机与步进电机的驱动接口设计题目类型系部信息系专业班级自动化60802班学生姓名罗万里指导教师徐爱军辅导教师徐爱军开题报告时间１０第页毕业设计基于单片机与步进电机的驱动接口设计一、研究的课题与选题意义1、课题：基于单片机与步进电机的驱动接口设计2、理论意义：步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线位移或角位移的控制微电机,其机械角位移和转速分别与输入电机绕组的脉冲个数和脉冲频率成比例.通过改变电脉冲频率,可在大范围内进行调速.同时,该电机还能快速起动、制动、反转和自锁.此外,步进电机易于实现

2、与计算机或其他数字元件接口,适用于数字控制系统.步进电机只需采用最简单的开环控制就可取得非常高的控制精度，且这种系统不需要反馈信号，系统硬件实施比较简单。3、现实意义：随着科学技术的进步、工业自动化的进程，机械手将进一步取代简单而笨重的人工操作，逐步把在恶劣环境下工作的人们解放出来，这对于改善人们的工作条件、提高工作效率，具有一定的现实意义。采用低价的单片机控制系统,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

3、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、课题的基本内容：1、利用8051单片机、常用数字逻辑接口器件、ROM、RAM存储器器件、功率驱动器件，设计一个步进电机的单片机控制系统，在了解分析步进电动机工作原理的基础上，设计一种正确有效的步进电机驱动接口，解决步进电机的速度控制问题。采用KeiluVision2编程，通过Proteus环境仿真，显示控制结果。2、步进电机工作原理：１０第页毕业设计步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到

4、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(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。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；同时可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。三、设计方案及原理：本设计采用51单片机对步进电机进行控制。通过I/O口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号。步进电机控制系统主要由单片机、键盘LED、驱动/放大和PC上位机等四个系统。其中PC机模块是软件控制部分，该控制系统可实现的功能：a、通过键盘启动/暂停步进电机，设置步进电机的转速和改变步进

5、电机的转向；b、通过LED管显示步进电机的转速和转向工作状态；c、实现用单片机对步进电机的控制。为保护单片机控制系统硬件电路，可以在单片机与步进电机之间增加过电流保护作用。四、单片机的应用系统单片机在进行实时控制和实时数据处理时，需要与外界交换信息。人们需要通过人机对话，了解系统的工作情况和进行控制。单片机芯片与其它CPU比较，功能虽然要强得多，但由于芯片结构、引脚数目的限制，片内ROM、RAM、I/O口等不能很多，在构成实际的应用系统时需要加以扩展，以适应不同的工作情况。单片机应用系统的构成基本上如图5-1所示。１０第页毕业设计图5-1单片机的应用系

6、统单片机应用系统根据系统扩展和系统配置的状况，可以分为最小应用系统、最小功耗系统、典型应用系统。本设计是设计一款最小应用系统，最小应用系统是指能维持单片机运行的最简单配置的系统。这种系统成本低廉、结构简单，常用来构成简单的控制系统，如开关量的输入/输出控制、时序控制等。对于片内有ROM/EPROM的芯片来说,最小应用系统即为配有晶体振荡器、复位电路和电源的单个芯片；对与片内没有ROM/EPROM芯片来说，其最小应用系统除了应配置上述的晶振、复位电路和电源外，还应配备EPROM或EEPROM作为程序存储器使用。五、步进电机1、步进电机介绍１０第页毕业设计

7、步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机也非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。2、步进电机分类

8、永磁式（PM）：永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度。反应式