文档介绍：毕业论文
论文题目:基于单片机系统的步进电机控制
专业领域: 电气自动化技术
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二O一O年十月十日
摘要
单片计算机即单片微型计算机。由RAM ,ROM,CPU构成,定时,计数和多种接口于一体的微控制器。它体积小,成本低,功能强,广泛应用于智能产业和工业自动化上。
本文主要研究基于AT89C51 单片机的步进电机的驱动器控制,驱动系统采用74LS04和达林顿管,使步进电机可在智能化程序控制下完成正转、反转、转数设定等各种操作。文中在单片机与驱动器之间增加一级光电隔离可使步进电机具有更高的性能,同时把数字电路与驱动电路隔离开,避免了步进电机运行时所产生的冲击电压和电流干扰单片机。要想达到步进电动机的快速启停、高精度步进运行从而实现工业生产的控制,则采用单片机控制系统可将问题大大的简化。不仅能简化线路,降低成本,而且能大大的提高其可靠性。
整个系统采用模块化设计,结构简单,可靠,通过人机交互换接口可实现各功能设置,操作简单,易于掌握。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。
实践证明,基于单片机控制的步进电机比传统的步进控制器具有更好的性
能,更加简单、方便、可靠。本设计的主要研究对象就是开环伺服系统中最常用的执行器件——步进电机。
在这科技越来越发达的时代,人们对步进电动机控制技术的要求也越来越高。运用单片机对其高精度和智能化控制一直备受关注,对其高新技术的开发持续不断,单片机系统控制的研究具有很大的开发潜能!
关键词:AT 89C51,步进电动机,智能化控制,单片机。
目录
前言 1
第一章系统方案论证 2
系统基本功能 2
2
系统设计 3
第二章硬件设计 4
单元模块设计 4
单片机AT89C51介绍 4
步进电动机工作原理 8
键盘输入块 10
光电耦合器与驱动系统 12
显示快 13
单片机与步进电机的接口电路图 15
第三章控制系统的软件设计 17
程序设计流程图 17
汇编程序 18
第四章仿真与调试 22
第五章结果分析 22
第六章总结 23
致谢 24
参考文献 25
前言
步进电机又称为脉冲电动机或阶跃电动机,它是基于最基本的电磁感应作用,将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。单片机控制的步进电机广泛地应用于工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机,大型望远镜,卫星天线定位系统等等。随着经济的发展,技术的进步和电子技术的发展,步进电机的应用领域更加广阔,同时也对步进电机的运行性能提出了更高的要求。
1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上,对于数字化的控制变得更为容易。到20世纪60年代后期,在步进电机本体方面随着永磁材料的发展,各种实用性步进电机应运而生。步进电机往后经过不断改良,使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中,我们很容易发现步进电机的踪迹,尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。
步进电机作为数字式执行元件,相当于一个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角。这一线性关系的存在,加上步进电动机具有结构简单、成本低、易于控制、吴累计误差和计算机接口方便等优点,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,被广泛应用于各种自动化控制系统中,但传统的控制电路存在许多不足之处,如低频振荡、易发热等缺点、噪声大、步距角较大、分辨率低等,往往满足不了工业上的精确定位和大扭矩控制。
目前,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。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。这就给户在产品选型、使用中造成许多麻烦。虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能像普通的直流电机,交流电机在常规下使用。
现各界都运用单片机进行控制,并进行不断更新和完善,本研究主要采用AT80C51单片机控系统,并采用光电隔离技术,对其进一步的设计和研究。
第一章系统方案论证
系统基本功能
设计的步进电机控制器。要求内能从键盘上输入步进电机转数,控制步进电机的正反转及启停,并显示转数。具体要求如下:
键盘设计
0~9: 数字键。
*:正逆转数设