计算机控制系统课程设计-步进电机的计算机控制

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1、成绩课程设计报告题目步进电机的计算机控制课程名称计算机控制系统设计院部名称机电工程学院专业自动化班级08自动化(1)学生姓名学号课程设计地点C204课程设计学时1周指导教师金陵科技学院教务处制8步进电机的计算机控制摘要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步进电机件。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，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，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

2、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本文应用单片机AT89C52和脉冲分配器PMM8713，步进电机驱动器，光电隔离器4N25等，构建了步进电机控制器和驱动器为一体的步进电机控制系统。通过AT89C52和脉冲分配器PMM8713完成步进电机的各种运行控制方式，实现步进电机在3相6拍的工作方式下的正反转控制和加减速控制。整个系统采用模块化设计，通过人机交互换接口可实现各功能设置，操作方便，结构简单。该系统可应用于步进电机在机电一体化控制等大多数场合。关键词：步进电机;单片机控制;AT89C52;步距角8第1章单片机步进电机控制系统的硬件设计1.1步进电机的选择

3、在生产或使用中步进电机主要由步距角（涉及到相数）、静转矩、及电流三大要素组成。所以选择好步进电机，主要选择步进电机的三大要素；一旦三大要素确定，步进电机的型号便确定下来了。 1、步距角的选择 电机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小分辨率（当量）换算到电机轴上，每个当量电机应走多少角度（包括减速）。电机的步距角应等于或小于此角度。目前市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度（五相电机）、0.9度/1.8度（二、四相电机）、1.5度/3度（三相电机）等。 2、静力矩的选择 步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载

4、，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑，加速起动时主要考虑惯性负载，恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下，静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好，静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来（几何尺寸） 3、电流的选择 静力矩一样的电机，由于电流参数不同，其运行特性差别很大，可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流（参考驱动电源、及驱动电压）总的来说，选择步进电机应该按照以下步骤（图1）进行图1步进电机选择步骤81.2单片机的选择本设计的控制核心是单片机AT89C52。其内部结构如图2所示：I/O存储器E

5、PROM/ROM定时/计数器运算器控制器中断CPU片内振荡器RAM/SFP并行口存储器扩展控制器串行口XTAL图2单片机的内部结构AT89C52是一种低功耗、高性能COMS8位微控制器，具有8KB系统内可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash存储器允许程序存储器ISP可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和可ISP编程的Flash存储器，使得AT89C52为众多嵌入式应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89C52具有以下标准功能：8KBFlash存储器，256字节RAM

6、，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，3个16位定时器/计数器，一个6向量2级终端结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持两种软件可选择节点模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作；掉电保护模式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8图3单片机的引脚图管脚说明：VCC：供电电压。GND:接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存

7、储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个