文档介绍：基于单片机的步进电机控制系统设计
目录
基于单片机的步进电机控制系统设计任务书…………………………………………………2
课题介绍、主要内容、主要器件、主要资料及参考文献、预期设计(论文)成果………2
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摘要…………………………………………………………………………………………6
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课程设计说明………………………………………………………………………6
步进电机的变频调速………………………………………………………………7
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应用实例……………………………………………………………10
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.软件设计……………………………………………………………………………18
、转速的控制……………………………………………………………18
、反转控制……………………………………………………… 18
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1 引言……………………………………………………………………………………………21 2 系统总体结构设计……………………………………………………………………………21
3 系统硬件电路设计……………………………………………………………………………22
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摘要:本文应用单片机、步进电机驱动芯片、字符型LCD和键盘阵列,构建了集步进电机控制器和驱动器为一体的步进电机控制系统。二维工作台作为被控对象通过步进电机驱动滚珠丝杆在X/Y轴方向联动。文中讨论了一种以最少参数确定一条圆弧轨迹的插补方法和步进电机变频调速的方法。步进电机控制系统的开发采用了软硬件协同仿真的方法,可以有效地减少系统开发的周期和成本。最后给出了步进电机控制系统的应用实例。
关键词: 步进电机控制系统,插补算法,变频调速,软硬件协同仿真
课程设计目的
1、熟悉和掌握单片机的结构和工作原理。
2、掌握单片机的接口技术和相关外围芯片的特性及控制方法。
3、掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术,了解有关电路参数的计算方法。
4、通过实际程序设计和调试,逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。
5、通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程,为今后从事相关工作打下基础。
课程设计说明
(1) 作为一种数字伺服执行元件,步进电机具有结构简单、运行可靠、控制方便、控制性能好等优点,广泛应用在数控机床、机器人、自动化仪表等领域。为了实现步进电机的简易运动控制,一般以单片机作为控制系统的微处理器,通过步进电机专用驱动芯片实现步进电机的速度和位置定位控制。
(2) 圆弧插补改进算法
逐点比较插补算法因其算法简单、易实现且最大误差不超过一个脉冲当量,在步进电机的位置控制中应用的相当广泛[1>。圆弧插补中,为了确定一条圆弧的轨迹,可采用:给出圆心坐标、起点坐标和终点坐标;给出半径、起点和终点坐标;给出圆弧的三点坐标等。在算法实现时这些参数若要存放在单片机内部资源有限的数据存储器(RAM)中,如果要经过复杂的运算才能确定一段圆弧,不但给微处理器带来负担,而且要经过多步运算,往往会影响到算法的精确度。因此选取一种简单且精确度高的插补算法是非常必要的。本文提出了一种改进算法:在圆弧插补中,无论圆弧在任何位置,是顺圆或是逆圆,都以此圆弧的圆心作为原点来确定其他坐标。因此只须给出圆弧的起点坐标和圆弧角度就可以确定该圆弧。如果一个轴坐标用4个字节存储(),而角度用2个字节存储(如45°),则只需要10个字节即可确定一段二维的圆弧。较之起其他方法,最多可节省14个存储单元。现以第I象限逆圆弧为例,计算其终点坐标。如图1所示,(X0,Y0)为圆弧的起点坐标,(Xe,Ye)为圆弧的终点坐标,θ为圆弧的角度。
      圆弧半径:
      终点坐标:
      终点坐标相对X轴的角度:
本系统要求输入的角度精确到1度,,,按照上面的公式算出的终点坐标1%,能够满足所要求的精确,虽存在误差,但这个误差小于度。
(3) 步进电机的变频调速虽然步进电机具有快速启停能力强、精度高、转速容易控