毕业设计-基于单片机的步进电机控制系统设计

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1、学院毕业设计题目基于单片机的步进电机控制系统设计系别机电工程系专业机电一体化技术班级机电0904姓名学号指导教师日期20月济源职业技术学院毕业设计设计任务书设计题目基于单片机的步进电机控制系统设计设计要求1.掌握步进电机的工作原理2.掌握单片机怎样控制步进电机3.掌握SPCE061A单片机硬件结构4.掌握步进电机控制系统的软件设计设计进度要求第1周~第2周：搜集资料第3周~第4周：步进电机的硬件及软件设计，定下论文初稿第5周~第6周：画图及修改论文第7周：交论文初稿，论文定稿第8周：准备答辩指导教师（签名）I济源职业技术学院毕业设计摘要单片微型计算机简

2、称单片机。它是把组成微型计算机的各功能部件：中央处理器、CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O界面电路、定时器/计数器以及串行通信界面等制作在一块集成芯片中，构成一个完整的微型计算机。单片机主要应用于控制领域，由于其具有可靠性高、体积小、价格低、易于产品化等特点，因而在智能仪器仪表、实时工业控制、智能终端、通信设备、导航系统、家用电器等自控领域获得广泛应用。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，实质上是一种数字/角度转换器。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。步进控制器由缓冲寄存器、环形分

3、配器、控制逻辑及正、反转控制门等组成，能把输入的脉冲转换成环形脉冲，以便控制步进电机，并能进行正反向控制。但由于步进控制器线路复杂、成本高，故采用单片机控制，用软件代替上述步进控制器，使得线路简单，成本低，可靠性大大增加，灵活改变步进电机的控制方案，无需逻辑电路组成时序发生器，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并可实现一台单片机控制多台电机。提供灵活多样的控制手段和提高控制精度对复杂繁琐的控制易于实现，尤其在本系统中更显示出微机控制的优越性。本设计采用凌阳16位单片机SPCE061A对步进电机进行控制，通过IO口输出

4、的具有时序的方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片L298N驱动步进电机；同时，用4X4的键盘来对电机的状态进行控制，并用数码管显示电机的转速，采用74LS164作为4位单个数码管的显示驱动，从单片机输入信号；利用凌阳单片机的语音功能播报电机的转速。关键词：单片机，步进电机，步进控制器，步进电机控制系统I济源职业技术学院毕业设计目录第1章方案论证和比较11.1单片机概述11.1.1硬件11.1.2软件21.2步进电机的工作原理21.3单片机控制步进电机的设计思路5第2章控制系统的硬件电路设计62.1SPCE061A的介绍62.1.1性能62.1.2结

5、构72.1.3芯片的引脚排列和说明82.1.4SPCE061A单片机硬件结构92.1.5μ’NspTM的核心结构112.2步进电机的选择142.3步进电机的驱动电路设计142.4数码管显示电路的设计172.54X4键盘电路的设计18第3章控制系统的软件设计213.1控制脉冲的产生213.2步进电机的旋转方向和时序脉冲的关系223.3步数的确定253.4步进电机的变速控制273.5语音报数30谢辞32参考文献33IV济源职业技术学院毕业设计1方案论证和比较1.1单片机概述电子计算机是20世界纪40年代发展起来的新技术之一，它的出现是科学技术产生了一场深刻

6、的革命。特别是自1971年以来，随着大规模集成电路的发展，又出现了微型计算机。它对发展现代化的工业、农业、国防和科学技术具有极其巨大的推动作用。作为微型机控制系统的组成，主要分为两大部分，硬件和软件。硬件是指微型计算机本身及其外围设备;软件是指管理计算机的程序以及过程式控制制应用程序。1.1.1硬件硬件是由主机、界面电路及外部设备组成的。各个系统采用硬件的数量也不相同，而且，各个系统可以根据需要任意扩展，也为计算机的广泛应用提供条件。1.主机。它是计算机空着系统的主要部分，通过界面它向外部发出各种命令，同时它还可以进行巡回检测、数据的处理及计算、报警处

7、理、逻辑判断等功能。2.界面及输入输出通道。它是主机和被控对象信息交换的桥梁。一般根据功能及传送数据的方法可分为:a.并行界面，如PIO;b.串行界面，如SIO;c.直接数据传送，如DMA;d.实时时钟，如CTC。3.通用外部设备。包括显示器、打印机、存储器等，这些设备极大地扩充了主机的功能。4.检测设备及操作台。检测设备的主要作用是将被检测参数的非电量变成电量，而通过操作台人们可以向计算机输入程序，修改存储器的数据，显示被测参数以及发出各种操作指令等。5.执行机构。比如说，步进电机和马达等，常见的执行机构有电动、气动和液动等形式。1.1.2软件软件是

8、指能完成各功能的计算机程序的总合，如操作、监控、控制、计算和自诊断等。因此，软件的分类也很多，