步進電機控制word版(已修改)
2025-08-29 05:26 本頁面
【正文】 燕山大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計 報 告 題目： 步進電機控制 院（系）：電氣工程學(xué)院 班 級：檢測二班學(xué) 號：100103020138姓 名：孔祥欣 指導(dǎo)教師：孟宗 職 稱：教授 23課程設(shè)計（論文）任務(wù)書院（系）： 電氣工程學(xué)院 基層教學(xué)單位： 學(xué) 號100103020138學(xué)生姓名孔祥欣專業(yè)（班級）檢測二班設(shè)計題目步進電機控制設(shè)計技術(shù)參數(shù)完成基于單片機的步進電機控制系統(tǒng)，能夠有效地對步進電機轉(zhuǎn)速，方向的控制。設(shè)計要求通過I/O口輸出的具有時序的方波作為步進電機的控制信號，信號經(jīng)過驅(qū)動芯片驅(qū)動步進電機，同時，用鍵盤來對電機的狀態(tài)進行控制。工作量設(shè)計的內(nèi)容滿足課程設(shè)計的目的與要求，設(shè)計題目的難度和工作量適合學(xué)生的知識和能力狀況，工作量飽滿。工作計劃查閱資料進行設(shè)計準(zhǔn)備，設(shè)計硬件電路，編制程序，驗證設(shè)計，轉(zhuǎn)寫任務(wù)書。參考資料1：單片微型計算機接口技術(shù)及應(yīng)用 張淑清 國防工業(yè)出版社2：單片機原理及應(yīng)用技術(shù) 張淑清 國防工業(yè)出版社3：單片機應(yīng)用技術(shù)匯編指導(dǎo)教師簽字 孟宗基層教學(xué)單位主任簽字說明：此表一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、基層教學(xué)單位、系部各一份。 2013年7月6日目錄一摘要4二引言4三系統(tǒng)概述5 四硬件系統(tǒng)設(shè)計8 五系統(tǒng)軟件設(shè)計10 六心得體會21 七參考文獻21一摘要本次課程設(shè)計的題目是完成基于單片機的步進電機控制系統(tǒng)，能夠很好的控制電機的轉(zhuǎn)速和方向。所以要求我們對單片機的控制系統(tǒng)的匯編有一定程度的掌握，熟悉匯編語言的指令，并且能夠熟練運用延時程序，對鍵盤程序的設(shè)計等，能夠理論實際相結(jié)合，鍛煉動手操作能力。 二引言 上個世紀就出現(xiàn)了步進電機，最早是在 1920 年由英國人所開發(fā)。1950 年后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進電機上，這對于數(shù)字化的控制變得更為容易。以后經(jīng)過不斷改良，使得今日步進電機已廣泛運用在需要高定位精度、高分解性能、高響應(yīng)性、信賴性等靈活控制性高的機械系統(tǒng)中。在生產(chǎn)過程中要求自動化、省人力、效率高的機器中，我們很容易發(fā)現(xiàn)步進電機的蹤跡，尤其以重視速度、位置控制、需要精確操作各項指令動作的靈活控制性場合步進電機用得最多。步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一 廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有應(yīng)用。上世紀 80 年代，由于廉價的微型計算機以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進電機的控制方式更加靈活多樣。原來的步進電機控制系統(tǒng)采用分立元件或者集成電路組成的控制回路，不僅調(diào)試安裝復(fù)雜，要消耗大量的元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定得重新設(shè)計電路。計算機通過軟件來控制步進電機，更好的挖掘出電動機的潛力。因此，用計算機控制步進電機已經(jīng)成為了一種必然的趨勢，也符合數(shù)字化的時代趨勢。 傳統(tǒng)電動機作為機電能量轉(zhuǎn)換裝置，在人類的生產(chǎn)和生活進入電氣化過程中起著關(guān)鍵的作用。步進電機作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差精度為100的特點，適合應(yīng)用于各種開環(huán)控制。今日，步進電機已廣泛的運用在需要高定位精度、高分解能、高響應(yīng)性等靈活控制性高的機械系統(tǒng)中了。 本課題研究的是基于單片機的步進電機的控制，在機電行業(yè)中，步進電機的應(yīng)用十分廣泛，如計算機的一些外圍裝置：打印機，繪圖機，以及CNC控制及機器人控制等。它是一種用脈沖控制的電機，用單片機很容易實現(xiàn)對步進電機的控制。所以研究如何更好的用單片機控制步進電機是一個很有意義，也很有必要的課題，這次課設(shè)的目的就是讓我們對所學(xué)知識加以應(yīng)用，并更加深刻的了解單片機是如何控制步進電機的。三 系統(tǒng)概述1. 步進電機控制工作原理 若步進電機為一四相步進電機，采用單極性直流電源供電。只要對步進電機的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進電機步進轉(zhuǎn)動。圖1是該四相反應(yīng)式步進電機工作原理示意圖。圖1 四相步進電機步進示意圖 開始時，開關(guān)SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號齒對齊，同時，轉(zhuǎn)子的4號齒就和C、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒，5號齒就和D、A相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。 當(dāng)開關(guān)SC接通電源，SB、SA、SD斷開時，由于C相繞組的磁力線和4號齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，4號齒和C相繞組的磁極對齊。而 0、3號齒和A、B相繞組產(chǎn)生錯齒，5號齒就和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動。 四相步進電機按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動力矩又可以提高控制精度。 單四拍、b、c所示：
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