《论文_智能仪表论文--基于单片机的电机控制(定稿)》

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1、智能彳［明书题目:学生姓名:学号:专业:班级:指导教师:基于单片机的电机控制测控技术与仪器中文摘要步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件，它广泛应用于工业机械的数字控制，为使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优，根据控制系统功能要求及步进屯机应用环境，确定了设计系统駛件和软件的功能划分，从而实现了基于8051单片机的四相步进电机的控制系统。本设计采用AT89S51单片机实现对步进电机的控制。通过单片机的I/O来实现对步进电机的控制，用uln2003来驱动步进电机，并月.使用了发光二极管LED来显示步进电机的转速，在单片机的P

2、1口使用四个LED来作为控制的标志。用独立连接式非编码键盘来对电机的状态进行控制。关键词：步进电机，单片机，AT89S51,发光二极管目录第1章前言1・1什么是步进电机51.2步进电机的基本特性61.3步进电机的静态指标及术语6第2章总体方案设计2.1步进电机原理及控制技术62.1.1步进电机原理简述72.1.2步进电机控制技术简述72・2总体设计方框图9第3章硬件设计3.1主要仪器93・2主要芯片说明93.2.128BYJ-48四相步进电机93.2.2ULN200393.2.3STC89C52RC113.2.4MT03641BR八位共阳

3、数码管143.3电路说明153.3.1控制电路163.3.2驱动电路163.3.3显示说明17第4章软件设计4.1±位机主程序流程图184.2下位机程序流程图194.2.1电机运行子程序流程图20第5章总结21参考文献附录A硬件原理图附录B：上位机程序附录C：下位机程序第一章刖吕步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件，它广泛应用于工业机械的数字控制，为使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优，根据控制系统功能要求及步进电机应用环境，确定了设计系统破件和软件的功能划分，从而实现了基于8051单片机的四相步进电机的控制系统。控制系

4、统通过单片机存储器、1/0接口、屮断、键盘、LED显示器的扩展、驱动及保护电路、人机接口电路、屮断系统及复位电路、单电压驱动电路等的设计。实现了步进电机运行。随着单片机技术的不断发展，单片机在□用电了产品中的应用越來越广泛，口六十年代初期以來，步进电机的应用得到很大的提高。人们用它来驱动时钟和其他采用指针的仪器，打印机、绘图仪，磁盘光盘驱动器、各种自动控制阀、各种工具，还有机器人等机械装置。此外作为执行元件，步进电机是机电一体化的关键产品之一，被广泛应用在各种口动化控制系统中，随着微电了和计算机技术的发展，它的需要量与口俱增，在各个国民经

5、济领域都有应用。步进电机是机电数字控制系统屮常用的执行元件，由于其精度高、体积小、控制方便灵活，因此在智能仪表和位置控制屮得到了广泛的应用，人规模集成电路的发展以及单片机技术的迅速普及，为设计功能强，价格低的步进电机控制驱动黠提供了先进的技术和充足的资源。1.1什么是步进电机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。在非超载的情况卜，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，即给屯机加一个脉冲信号，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

6、得在速度、位置等控制领域用步进电机來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。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。H前，生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。仅仅处于一种肓目的仿制阶段。这就给用户在产品选型、使用中造成许多麻烦。签于上述情况，我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。叙述其基本工

7、作原理。望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。1.2步进电机的基本特性步进电机有如下特点：（1）步进电机的角位移与输入脉冲数严格成正比，因此当它转一转后，没有累计误差，具有良好的跟随性。（2）出步进电机与驱动电路组成的开环数控系统，既非常方便、廉价，也非常可靠。同时，它也町以有角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。（3）步进屯机的动态响应快，易于启停、正反转及变速。（4）速度可在相当宽的范围内平滑调节，低速下仍能保证获得很人的转矩，因此一般可以不用减速器而直接驱动负载。（5）步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行，它不能直接用交

8、流电源或直流电源。（6）步进电机自身的噪声和振动比较大，带惯性负载的能力强。1.3步进电机的静态指标及术语相数：产生不同队N、S磁场的激磁线圈对数，常用m表示。拍数：完成一个磁场周期性变化所需