【正文】 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）報告 系 別： 機 電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機電 一體化 班 號： 機電 122 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 生 學(xué) 號： 設(shè)計（論文）題目： 基于單片機的 步進電機調(diào)速 系統(tǒng)設(shè)計 指 導(dǎo) 教 師： 設(shè) 計 地 點： 起 迄 日 期： ~ 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 專業(yè) 機電一體化 班級 機電 121 姓名 許永康 一、課題名稱： 基于 單片機的步進電機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 二、主要技術(shù)指標(biāo)： ,選擇其伺服控制器的設(shè)計方案 。 Keil 發(fā)平臺 ,選用 C 語言完成對伺服系統(tǒng)各功能模塊相應(yīng)的程序的編寫 、改進及驗證。 三、工作內(nèi)容和要求： 1. 了解步進電機調(diào)速的工作原理及其單片機控制的工作過程； 2. 設(shè)計單片機步進電機調(diào)速控制系統(tǒng)，完成系統(tǒng)硬件電路的連接和調(diào)試； 3. 編制程序?qū)崿F(xiàn)步進電動機系統(tǒng)調(diào)速。 四、主要參考文獻： __[1] 王冬青 .可編程序控制器原理及應(yīng)用 [M].人民郵電出版社， [2] 王兆義 .可編程序控制器教程 [M].機械工業(yè)出版社 , [3] 袁任光 . 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)實例 [M].華南理工大學(xué)出版社 , [4] 陳立定 . 電氣控制與可編程序控制器 [M]. 華南理工大學(xué)出版社 , 學(xué) 生（簽名） 年 月 日 指 導(dǎo) 教師（簽名） 年 月 日 教研室主任（簽名） 年 月 日 系 主 任（簽名） 年 月 日 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 設(shè)計（論文）題目 基于單片機的步進電機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 一、 選題的背景和意義： 目前 ,我國的伺服控制系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)品化的發(fā)展規(guī) 模 ,但也存在如下問題 : ,多采用 PLC、 DSP 等進行控制 ,系統(tǒng) 發(fā)成本高及控制復(fù)雜 ,制約著中小型企業(yè)的應(yīng)用需求。而選用單片機作為控制器 ,極大的降低了系統(tǒng)成本 ,且可靠性高 ,控制靈活。 ,以往的步進電機伺服控制產(chǎn)品 ,僅針對某一具體型號步進電機進行驅(qū)動 ,驅(qū)動方法相對死板 ,單一 ,而選用 L297 與 L298N 芯片配合驅(qū)動步進電動機 ,可實現(xiàn)兩相或四相步進電機的驅(qū)動工作。此種驅(qū)動方法相對靈活許多 ,且驅(qū)動器成本低廉 。 在數(shù)控機床中 ,機械零件的加工過程 ,一直存在加工精度不高 ,儀器的 穩(wěn)定性差等缺點 ,使得加工零件存在一定殘次品 ,給數(shù)控企業(yè)帶了經(jīng)濟損失 ,通過釆用步進電動機伺服系統(tǒng)對零件的加工精度 ,加工位移的準確控制 ,可以有效提高機床零件的加工精度和加工零件表面質(zhì)量 ,為企業(yè)挽回相應(yīng)的損失。 二、 課題研究的主要內(nèi)容： 本研究以 42BYGH101型兩相混合式步進電機為研究對象 ,擬設(shè)計一款以單片機作為控制核心 ,具有啟 /停、調(diào)速、換向等功能 ,并通過液晶顯示器對控制器的運行狀態(tài)進行實時顯示的步進電動機伺服控制器 ,主要研究內(nèi)容有 : 1)根據(jù)所選兩相混合式步進電機的工作原理及性能指標(biāo) ,選擇其伺服控制器的設(shè)計 方案 ,采用模塊化設(shè)計方法完成各功能模塊的硬件電路設(shè)計。 2),選用 C 語言完成對伺服系統(tǒng)各功能模塊相應(yīng)的程序的編寫 ,具體有控制單元主程序、驅(qū)動信號的輸出、鍵盤顯示模塊的輸入輸出及外部中斷等。 3),對各功能模塊及整個系統(tǒng)進行仿真研究 ,根據(jù)仿真結(jié)果對硬件電路和軟件程序反復(fù)調(diào)試 ,直至系統(tǒng)滿足設(shè)計要求為止。 三、 主要研究（設(shè)計）方法論述： 42BYGH101 是屬于兩相四線混合式步進電機 ,根據(jù)其工作原理和驅(qū)動要求 ,選擇了開環(huán)控制方式的雙電壓極性驅(qū)動。而兩相混合式步進電機 ,工作時要求定子磁極的極性交變 ,即繞組電流能正、 反向流動 ,電流流過繞組的方向是雙向的 ,因此選擇雙電壓極性驅(qū)動電路驅(qū)動步進電機。步進電機伺服控制器采用雙電壓極性驅(qū)動 ,可以有效提高電機繞組的利用率 ,且能夠增加電機的輸出轉(zhuǎn)矩 ,使得兩相混合式步進電機的性能得到充分發(fā)揮 。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 四、設(shè)計（論文）進度安排： 時間（迄止日期） 工 作 內(nèi) 容 下達任務(wù)書 ~ 完成開題報告 ~ 調(diào)查收集論文所需資料 ~ 完成摘要和目錄 ~ 改造設(shè)計方案的確定 ~ 完成 C語言 編程 ~ 完成硬件設(shè)計 初稿完成 提交論文 答辯 五、指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 六、系部意見： 系主任簽名： 年 月 日 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 基于單片機的步進電機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 目錄 TOC \o 13 \h \u 摘 要 .............................................................................. 1 Abstract................................................................................................................................ 2 第一章 前言 ...................................................................................................................... 3 步進電動機的簡介 .................................................................................................. 3 步進電機伺服控制的研究現(xiàn)狀 ................................................................................. 4 國外步進電機伺服系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 ............................................................... 4 國內(nèi)步進電機伺服系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 ............................................................... 5 步進電機伺服控制目前存在的主要問題 ................................................................... 5 第二章 總體方案設(shè)計和步進電機的 選擇 2. 1 兩相混合式步進電動機的工作過程 ........................................................................ 8 步進電動機的主要技術(shù)指標(biāo) .......................................................................... 8 兩相混合式步進電機的結(jié)構(gòu) .......................................................................... 8 兩相混合式 步進電機的工作原理 ................................................................... 9 兩相混合式步進電機的樣機簡介 ................................................................... 9 控制原理及控制系統(tǒng)分類 ...................................................................................... 10 控制原理及應(yīng)用 ......................................................................................... 10 控制系統(tǒng)的分類 ......................................................................................... 11 第三章 步進電動機伺服控制器的設(shè)計 .............................................................................. 11 3. 1 步進電動機伺服控制器的硬件組成 ...................................................................... 11 主控制模塊 ................................................................................................ 12 驅(qū)動控制模塊 ............................................................................................. 12 鍵盤顯不模塊 ............................................................................................. 14 硬件抗干擾模塊 ......................................................................................... 15 步進電動機伺服控制器硬件電路原理圖 ...................................................... 16 步進電動機伺服控制器的軟件實現(xiàn) ........................................................................ 17 主程序的設(shè)計 ............................................................................................. 18 系統(tǒng)調(diào)速模塊的設(shè)計 .................................................................................. 21 按鍵顯示模塊的設(shè)計 .................................................................................. 21 外部中斷模塊的設(shè)計 ...........................................