【正文】 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 系 別： 機(jī) 電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)電 一體化 班 號(hào)： 機(jī)電 122 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 生 學(xué) 號(hào)： 設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于單片機(jī)的 步進(jìn)電機(jī)調(diào)速 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指 導(dǎo) 教 師： 設(shè) 計(jì) 地 點(diǎn)： 起 迄 日 期： ~ 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 專業(yè) 機(jī)電一體化 班級(jí) 機(jī)電 121 姓名 許永康 一、課題名稱： 基于 單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二、主要技術(shù)指標(biāo)： ,選擇其伺服控制器的設(shè)計(jì)方案 。 Keil 發(fā)平臺(tái) ,選用 C 語(yǔ)言完成對(duì)伺服系統(tǒng)各功能模塊相應(yīng)的程序的編寫 、改進(jìn)及驗(yàn)證。 三、工作內(nèi)容和要求： 1. 了解步進(jìn)電機(jī)調(diào)速的工作原理及其單片機(jī)控制的工作過(guò)程； 2. 設(shè)計(jì)單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)調(diào)速。 四、主要參考文獻(xiàn)： __[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(jī)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(shí)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(jī)電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 設(shè)計(jì)（論文）題目 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、 選題的背景和意義： 目前 ,我國(guó)的伺服控制系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化的發(fā)展規(guī) 模 ,但也存在如下問(wèn)題 : ,多采用 PLC、 DSP 等進(jìn)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(jī)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(jìn)電機(jī)伺服控制產(chǎn)品 ,僅針對(duì)某一具體型號(hào)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng) ,驅(qū)動(dòng)方法相對(duì)死板 ,單一 ,而選用 L297 與 L298N 芯片配合驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī) ,可實(shí)現(xiàn)兩相或四相步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)工作。此種驅(qū)動(dòng)方法相對(duì)靈活許多 ,且驅(qū)動(dòng)器成本低廉 。 在數(shù)控機(jī)床中 ,機(jī)械零件的加工過(guò)程 ,一直存在加工精度不高 ,儀器的 穩(wěn)定性差等缺點(diǎn) ,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(jì)損失 ,通過(guò)釆用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)對(duì)零件的加工精度 ,加工位移的準(zhǔn)確控制 ,可以有效提高機(jī)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(jìn)電機(jī)為研究對(duì)象 ,擬設(shè)計(jì)一款以單片機(jī)作為控制核心 ,具有啟 /停、調(diào)速、換向等功能 ,并通過(guò)液晶顯示器對(duì)控制器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服控制器 ,主要研究?jī)?nèi)容有 : 1)根據(jù)所選兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的工作原理及性能指標(biāo) ,選擇其伺服控制器的設(shè)計(jì) 方案 ,采用模塊化設(shè)計(jì)方法完成各功能模塊的硬件電路設(shè)計(jì)。 2),選用 C 語(yǔ)言完成對(duì)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(dòng)信號(hào)的輸出、鍵盤顯示模塊的輸入輸出及外部中斷等。 3),對(duì)各功能模塊及整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究 ,根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)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(jì)要求為止。 三、 主要研究（設(shè)計(jì)）方法論述： 42BYGH101 是屬于兩相四線混合式步進(jìn)電機(jī) ,根據(jù)其工作原理和驅(qū)動(dòng)要求 ,選擇了開環(huán)控制方式的雙電壓極性驅(qū)動(dòng)。而兩相混合式步進(jìn)電機(jī) ,工作時(shí)要求定子磁極的極性交變 ,即繞組電流能正、 反向流動(dòng) ,電流流過(guò)繞組的方向是雙向的 ,因此選擇雙電壓極性驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)伺服控制器采用雙電壓極性驅(qū)動(dòng) ,可以有效提高電機(jī)繞組的利用率 ,且能夠增加電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 ,使得兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的性能得到充分發(fā)揮 。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排： 時(shí)間（迄止日期） 工 作 內(nèi) 容 下達(dá)任務(wù)書 ~ 完成開題報(bào)告 ~ 調(diào)查收集論文所需資料 ~ 完成摘要和目錄 ~ 改造設(shè)計(jì)方案的確定 ~ 完成 C語(yǔ)言 編程 ~ 完成硬件設(shè)計(jì) 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(jī)電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目錄 TOC \o 13 \h \u 摘 要 .............................................................................. 1 Abstract................................................................................................................................ 2 第一章 前言 ...................................................................................................................... 3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)介 .................................................................................................. 3 步進(jìn)電機(jī)伺服控制的研究現(xiàn)狀 ................................................................................. 4 國(guó)外步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 ............................................................... 4 國(guó)內(nèi)步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 ............................................................... 5 步進(jìn)電機(jī)伺服控制目前存在的主要問(wèn)題 ................................................................... 5 第二章 總體方案設(shè)計(jì)和步進(jìn)電機(jī)的 選擇 2. 1 兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程 ........................................................................ 8 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) .......................................................................... 8 兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu) .......................................................................... 8 兩相混合式 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 ................................................................... 9 兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的樣機(jī)簡(jiǎn)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(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服控制器的設(shè)計(jì) .............................................................................. 11 3. 1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服控制器的硬件組成 ...................................................................... 11 主控制模塊 ................................................................................................ 12 驅(qū)動(dòng)控制模塊 ............................................................................................. 12 鍵盤顯不模塊 ............................................................................................. 14 硬件抗干擾模塊 ......................................................................................... 15 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服控制器硬件電路原理圖 ...................................................... 16 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服控制器的軟件實(shí)現(xiàn) ........................................................................ 17 主程序的設(shè)計(jì) ............................................................................................. 18 系統(tǒng)調(diào)速模塊的設(shè)計(jì) .................................................................................. 21 按鍵顯示模塊的設(shè)計(jì) .................................................................................. 21 外部中斷模塊的設(shè)計(jì) ...........................................