微机测控论文

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1、微机控制技术课程设计（设计题目）姓名：学号：完成日期：随着微电了和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，它广泛用于打卬机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中，其在各个国民经济领域都有应用。研究步进电机的控制系统，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。步进电机是一种能将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件，步进电机控制系统主要由步进控制器，功率放大器及步进电机等组成。采用单片机控制,用软件代替上述步进控制器，使得线路简单,成木低，可靠性大大增加。软件编程可灵活产生不同类型步进电机励磁序列来控制各种步进电机的运行方式

2、。木设计是采用AT89C51单片机对步进电机的控制，通过10口输出的时序方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片ULN2003駆动步进电机；同时，用4个按键來对电机的状态进行控制，并用数码管动态显示电机的转速。1目的与要求木设计的口的是以单片机为核心设计出一个单片机控制步进电机的控制系统。实验目的：1）了解步进电机的控制原理并掌握转动的编程方法。2）掌握AT89C51的内部结构，输出接口以及控制原理。实验要求：1）可实现步进电机起停控制，一键实现；2）可实现步进电机正反转控制，键实现；3）可实现步进电机调速控制，速度分为三级，1级最低，3级最高，速度变化明显，键实现；

3、4）运行指示灯一个，启动后点亮，停止后熄灭，三个速度指示灯，速度为1吋一个指示灯亮，速度为3吋三个指示灯亮。2步进电机2.1步进电机概述步进电机是一种能够将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件，它实际上是一种单相或多相同步电动机。单相步进电动机有单路电脉冲驱动，输出功率一般很小，其用途为微小功率驱动。多相步进电动机有多相方波脉冲驱动，用途很广。使用多相步进电动机，单路电脉冲信号可先通过脉冲分配器转换为多相脉冲信号，在经功率放大后分别送入步进电动机各相绕组。每输入一个脉冲到脉冲分配器，电动机各相的通电状态就发生变化，转了会转过一定的角度（称为步距角）。止常情况下，步

4、进电机转过的总角度和输入的脉冲数成正比；连续输入一定频率的脉冲时，屯动机的转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。由于步进电动机能直接接收数字量的输入，所以特别适合于微机控制。2.2步进电机的特性步进电机转动使用的是脉冲信号，而脉冲是数字信号，这恰是计算机所擅长处理的数据类型。从20世纪80年代开始开发出了专用的IC驱动电路，今天，在打印机、磁盘器等的OA装置的位置控制屮，步进电机都是不可缺少的组成部分之一。总体上说，步进电机有如下优点：1.不需要反馈，控制简单。2.与微机的连接、速度控制（启停和反转）及驱动电路的设计比较简单。3.没冇角

5、累积误差。4•停止时也可保持转距。5.没冇转向器等机械部分，不需要保养，故造价较低。6.即使没有传感器，也能精确定位。7.根据给定的脉冲周期，能够以任意速度转动。但是，这种电机也有自身的缺点：1.难以获得较大的传矩。2.不宜用作高速转动。3.在体积重量方而没冇优势，能源利用率低。4.超过负载时会破坏同步，高速工作时会发岀振动和噪声。2.3步进电机工作原理步进电机是纯粹的数字控制电动机。它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

6、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。如下图所示，驱动方式为二相四拍方式各线圈通通电顺序如下表：顺序ABA，B，01100101102001131001表1T电机止反转控制和速度控制：当电机绕组通电吋序为AB・BA»AB・B，A・AB时为正转，通电时序为AB・BAAB・BA»AB吋为反转。步进电机的驱动电路，微电脑向步进电机输入端传送1或0信息，则可实现上述操作。通过不同长度的延时来得到不同频率的步进电机输入脉冲，从而得到多种步进速度，也就是改变电机的转动速度。3步进电机控制系

7、统的组成及设计3.1步进电机控制系统的组成步进电机控制系统共分为六个模块：单片机最小系统模块、键盘控制模块、数码显示模块、测速模块、步进电机驱动模块和电源模块。1•单片机最小系统主要由复位电路和时钟电路组成。复位电路为单片机系统提供可靠复位，使单片机能正常启动。时钟电路采用外部时钟方式，保证单片机个功能部件都是以时钟频率为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。2•键盘控制模块包括方向控制键、加速键和减速键、启停键，分别与单片机的P2.0、p2.1、p2.2和P2.3相连。实现对步进电机的控制。并且键盘上连接有发光二极管，以指示键盘状态。3.数码显示模块采用