步进电机的控制课程设计报告

总课程设计报告

题 目：步进电机的控制

专 业：电子信息工程

年 级： 2010级

学 号： 1010612043

学生姓名：张天桂

联系电话： 18778438543

指导老师：黄杰

2013 年 12 月 20 日 完成日期：

步进电机的控制

摘 要

利用8051单片机STC89C51，集成芯片ULN2003以及电阻晶振等集成元件

和分立元件，制作简易智能化的步进电机控制系统，实现基于8051单片机的四相步进电机的开环控制系统。经测试，系统达到四相步进电机的正反转，急停，测速以及显示速度等级等功能的要求，具有精度高、体积小、控制方便灵活的

优点。

关键词：8051单片机；ULN2003；四相步进电机

ABSTRACT

Using 8051 microcontroller STC89C51, integrated chip ULN2003 resistance as

well as integrated components such as crystals and discrete component, to make simple intelligent stepper motor control system, the implementation is based on 8051 single chip microcomputer of four phase stepper motor open-loop control system. After testing, the system achieve four phase stepper motor and reversing, stop, speed measuring and display speed level functions such as requirement, with high accuracy, the advantages of small volume, convenient control and flexible.

Key Words: 8051 single chip microcomputer; ULN2003; Four phase stepper motor.

.

目 录

摘 要 ........................................................................................................................................ I ABSTRACT ........................................................................................................................ II 1 设计要求及方案选择 ..................................................................................................... 4

1.1设计要求 ........................................................................................................................ 4

1.2方案选择 ........................................................................................................................ 4

2 理论分析与设计 ............................................................................................................. 4

2.1步进电机原理及控制 .................................................................................................. 4

2.2 设计原理分析 .............................................................................................................. 6

2.3 方案论证 ....................................................................................................................... 8

3 电路设计 ............................................................................................................................. 9

3.1 硬件电路的设计 .......................................................................................................... 9

3.2 软件的设计 ................................................................................................................. 13

4 系统测试 .............................................................................................................................. 17

4.1调试所用的基本仪器清单 ....................................................................................... 17

4.2调试结果与分析 ......................................................................................................... 17

5 总结 ......................................................................................................................................... 17 参考文献 ................................................................................................................................ 18 附录 ............................................................................................................................................ 18

PCB图 .................................................................................................................................. 19

实物图 ................................................................................................................................. 19

1 设计要求及方案选择

1.1设计要求

（1）查阅资料，了解步进电机的工作原理；

（2）通过单片机给步数控制电机的转动；

（3）通过按钮可控制启停及正反转；

（4）测量步进电机的转速；

（5）所用到的电路板必须有作者的名字和学号。

1.2方案选择

1.2.1 步进电机控制方案

方案一：基于电子电路的控制

步进电机受电脉冲信号控制，电脉冲信号的产生、分配、放大全靠电子元器件的动作来实现。由于脉冲控制信号的驱动能力一般都很弱，因此必须有功率放大驱动路。步进电机与控制电路、功率放大驱动电路组成一体，构成步进电机驱动系统。此种控制电路设计简单，功能强大，可实现一般步进电机的细分任务。这个系统由三部分组成：脉冲信号产生电路、脉冲信号分配电路、功率放大驱动电路。系统组成如图1-1所示。

图1-1 基于电子电路控制系统

此种方案即可为开环控制，也可闭环控制。开环时，其平稳性好，成本低，设计简单，但未能实现高精度细分。采用闭环控制，即能实现高精度细分，实现无级调速。闭环控制是不断直接或间接地检测转子的位置和速度，然后通过反馈和适当的处理，自动给出脉冲链，使步进电机每一步响应控制信号的命令，从而只要控制策略正确电机不可能轻易失步。该方案多通过一些大规模集成电路来控制其脉冲输出频率和脉冲输出数，功能相对较单一，如需改变控制方案，必须需重新设计，因此灵活性不高。 方案二：基于PLC的控制

PLC也叫可编程控制器，是一种工业上用的计算机。PLC作为新一代的工业控制器，由于具有通用性好、实用性强、硬件配套齐全、编程简单易学和可靠性高等优点而广泛应用于各行业的自动控制系统中。步进电机控制系统有PLC、环形分配器和功率驱动电路组成。控制系统采用PLC来产生控制脉冲。通过PLC编程输出一定数量的方波脉冲，控制步进电机的转角进而控制伺服机构的进给量，同时通过编程控制脉冲频率来控制步进电机的转动速度，进而控制伺服机构的进给速度。环形脉冲分配器将PLC输出的控制脉冲按步进电机的通电顺序分配到相应的绕组。PLC控制的步进电机可以采用软件环形分配器，也可采用硬件环形分配器。采用软 …… 此处隐藏：9815字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……