文档介绍：学号:
0121011360219
课程设计
题目
二相步进电机控制系统的设计
(采用单极性控制)
学院
自动化学院
专业
自动化专业
班级
自动化1002班
姓名
李志强
指导教师
石云
2013
年
7
月
6
日
课程设计任务书
学生姓名: 李志强专业班级: 自动化1002班
指导教师: 石云工作单位: 自动化学院
题目: 二相步进电机控制系统的设计(采用单极性控制)
初始条件:
设计一个二相步进电机控制系统,电机有两组带中心抽头的线圈,要求系统具有如下功能:采用单极性控制,用K0-K2做为通电方式选择键,K0为四相单四拍,K1为四相双四拍,K2为四相八拍;K3为启动/停止控制、K4方向控制、K5加速、K6减速;用4位LED数码管显示工作步数。用3个发光二极管显示状态:正转时红灯亮,反转时黄灯亮,不转时绿灯亮;
要求完成的主要任务:
硬件设计:系统总原理图及各部分详细原理图
软件设计:系统总体流程图、步进电机四相单四拍,四相双四拍,四相八拍各模块流程图、显示模块流程图等
编写程序:能够完成上述任务并用仿真软件演示
完成符合要求的设计说明书
时间安排:2013年6月24日~2013年7月4日
指导教师签名: 年月日
系主任(或责任教师)签名: 年月日
目录
摘要 1
1 设计任务及要求的分析 2
2 方案比较及认证 2
驱动模块选择 2
单片机选型 3
3 系统实现的原理说明 3
4 硬件设计说明 5
单片机系统原理分析 5
二相步进电机工作原理分析 8
L298驱动电路设计 10
四位LED数码管显示设计 11
5 软件设计说明 12
12
设置电机转动模式流程分析与设计 13
步进电机四相单四拍,四相双四拍,四相八拍流程分析与设计 14
显示模块流程分析与设计 15
步进电机速度控制分析与设计 16
6 调试记录及结果分析 17
总体硬件仿真设计 17
17
小结与心得体会 20
参考文献 21
附录1: 22
附录2: 23
摘要
本控制系统的设计方案,以单片机为核心,辅以驱动电路,完成二相步进电机的控制。本次设计的硬件部分主要包括单片机系统、按键控制模块、步进电机驱动模块、数码显示模块等功能模块的设计,软件部分由几个模块控制子程序分别控制硬件模块的运行,最终实现对步进电机转动方向及转动模式(单四拍,双四拍,八拍)的控制,并且将步进电机的步进数动态显示在LED数码管上。
本文首先分析了单片机的各型号的优缺点,简单介绍了系统的设计方案和工作原理,之后在论文的4、5章中,我分别对系统的硬件电路、软件程序进行了详细的原理介绍,并对各模块进行了设计。相结合后在Proteus上进行仿真,实现对步进电机转动控制。在论文的第6章中,详细记录了调试中遇到的问题与自己的调试体会,并给出了实物调试结果。
关键词:二相步进电机单片机 Proteus
二相步进电机控制系统的设计
1 设计任务及要求的分析
设计的步进电机控制系统要求有以下功能:
1. 二相步进电机采用单极性控制
-K2作为通电方式选择键,K0为四相单四拍,K1为四相双四拍,K2为四相八拍
3. 用K3作为启动/停止控制键
4. 用K4作为方向控制
5. 用K5作为加速控制
6. 用K6作为减速控制
7. 用4位LED数码管显示工作步数
8. 用3个发光二极管显示状态:正转时红灯亮,反转时黄灯亮,不转时绿灯亮
本次设计需要对二相步进电机进行单极性控制,使其能在控制下进行正转、反转、停止和四相单四拍、四相双四拍、四相八拍运行,可以通过输出不同的脉冲序列;同时利用数码管和二极管分别显示其工作步数和工作状态。由于控制功能较为复杂,所以本系统需要采用单片机以及驱动模块进行设计。
2 方案比较及认证
驱动模块选择
由于单片机输出电流很小,不能驱动电机的运行,所以需要添加驱动电路。驱动模块常用有uln2003a和l298,考虑到二相步进电机需采用单极性控制,uln2003a相当于反相器电路,故电机的驱动模块使用芯片L298实现,控制更直接,接线简洁,采用脉冲数据控制逻辑简单,稳定性好。
单片机选型
单片机以其体积小、功能齐全、价格低廉、可靠性高等优点,在各个领域都获得了广泛的应用,在我国,近几年单片机也得到了广泛的应用特别是在工业控制、智能仪表等方面。
目前市场上常用的单片机有INTEL、ATMEL等公司的mcs-51系列,INTEL公司的251系列、96系列,