【正文】 二相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) (采用雙極性控制 ) 二相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) (采用雙極性控制 ) 二相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) (采用雙極性控制 ) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 題 目 : 二 相 步進(jìn)電機(jī)控制 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （ 采用雙極性控制） 初始條件： 設(shè)計(jì)一個(gè) 二 相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)， 電機(jī)有兩組帶中心抽頭的線圈， 要求系統(tǒng)具有如下功能： 采用雙極性（ H 橋）控制（不使用線圈的中心抽頭）， 用K0K1 做為通電方式選擇鍵， K0 為 四拍 ， K1 為 八拍 ， K2 為啟動(dòng) /停止控制 、K3 方向控制 、 K4 加速、 K5 減速 ；用 4 位 LED 數(shù)碼管 顯示工作步數(shù)。 用 3個(gè)發(fā)光二極管顯示狀態(tài)： 正轉(zhuǎn)時(shí)紅 燈亮，反轉(zhuǎn)時(shí)黃燈亮，不轉(zhuǎn)時(shí)綠燈亮； 要求完成的主要任務(wù) : 1． 硬件設(shè)計(jì) ：系統(tǒng) 總原理 圖 及各部分詳細(xì)原理圖 2． 軟 件設(shè)計(jì) ： 系統(tǒng)總體流程圖、步進(jìn)電機(jī) 四拍 ， 八拍 各模塊流程圖、顯示模塊流程圖等 3． 編寫(xiě) 程序 ： 能夠完成上述任務(wù) 并用仿真軟件演示 4． 完成符合要求的 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 時(shí)間安排： 20xx 年 6 月 24 日 ~20xx 年 7 月 4 日 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 系 主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日 二相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) (采用雙極性控制 ) 目 錄 摘要 ........................................................ 1 1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求的分析 ........................................ 2 2 方案比較及 認(rèn)證 ............................................. 2 單片機(jī)選型 ........................................................................................... 2 驅(qū)動(dòng)模塊選擇 ........................................................................................ 3 3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的原理說(shuō)明 ......................................... 3 4 硬件設(shè)計(jì)說(shuō)明 ............................................... 5 單片機(jī)系統(tǒng)原理分析 ............................................................................ 5 二相步進(jìn)電機(jī)工作原理分析 ................................................................. 7 L298 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) ................................................................................ 9 四位 LED 數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì) .................................................................. 11 5 軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明 .............................................. 12 總體流程分析與設(shè)計(jì) ........................................................................... 12 設(shè)置電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)模式流程分析與設(shè)計(jì) ................................................... 13 顯示模塊流程分析與設(shè)計(jì) .................................................................. 14 6 調(diào)試記錄及結(jié)果分析 ........................................ 15 總體硬件仿真設(shè)計(jì) .............................................................................. 15 調(diào)試與仿真結(jié)果分析 ........................................................................... 16 小結(jié)與心得體會(huì) .............................................. 18 參考文獻(xiàn) .................................................... 19 附錄 1： .................................................... 20 附錄 2： .................................................... 20 二相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) (采用雙極性控制 ) 二相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) (采用雙極性控制 ) 1 摘要 步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用于對(duì)精度要求比較高的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，如機(jī)器人、打印機(jī)、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、繪圖儀、機(jī)械閥門(mén)控制器等。目前，對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制主要有由分散器件組成的環(huán)形脈沖分配器、軟件環(huán)形脈沖分配器、專用集成芯片環(huán)形脈沖分配器等。分散器件組成的環(huán)形脈沖分配器體積比較大，同時(shí)由于分散器件的延時(shí)，其可靠性大大降低 。軟件環(huán)形分配器要占用主機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，降低了速度 。專用集成芯片環(huán)形脈沖分配器集成度高、可靠性好，但其適應(yīng)性受到限制，同時(shí)開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、需求費(fèi)用較高。 本控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 方案 ， 以單片機(jī)為核心，輔以驅(qū)動(dòng)電路， 完成二相步進(jìn)電機(jī)的控制 。本次設(shè)計(jì)的 硬件 部分 主要包括單片機(jī)系統(tǒng)、 按鍵 控制模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、數(shù)碼顯示模塊等功能模塊的設(shè)計(jì) ， 軟件 部分由幾個(gè)模塊控制子程序分別控制硬件模塊的運(yùn)行 ，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向及轉(zhuǎn)動(dòng) 模式（四拍，八拍）的控制，并且將步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)數(shù) 動(dòng)態(tài)顯示在 LED 數(shù)碼管上。 關(guān)鍵詞 ： 步進(jìn)電機(jī) 單片機(jī) 控制 LED 二相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) (采用雙極性控制 ) 2 二相 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求的分析 設(shè)計(jì)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng) 要求 有以下功能： 1. 二 相步進(jìn)電機(jī) 采用雙極性（ H 橋）控制 ； 2． 用 K1 作為 通電方式選擇鍵， 可選擇 四拍 和 八拍 ； 3. 用 K2 作為 啟動(dòng) /停止控制鍵 ，閉合表示啟動(dòng)，斷開(kāi)表示停止； 4. 用 K3 作為 正反轉(zhuǎn) 控制 鍵，開(kāi)關(guān)閉和表示 反 轉(zhuǎn)，斷開(kāi)表示 正 轉(zhuǎn)； 5. 用 K4 作為加速控制鍵 ，閉合時(shí)電機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)； 6. 用 K5 作為減速控制鍵，閉合時(shí)電機(jī)減速運(yùn)轉(zhuǎn)； 7. 用 4 位 LED 數(shù)碼管 顯示工作步數(shù) ； 8. 用 3 個(gè)發(fā)光二極管顯示狀態(tài)： 正轉(zhuǎn)時(shí)紅燈亮，反轉(zhuǎn)時(shí)黃燈亮，不轉(zhuǎn)時(shí)綠 燈亮 。 本次設(shè)計(jì)需要對(duì)二相步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行 雙極性 控制， 使其能在控制下進(jìn)行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停 止， 同時(shí) 利 用數(shù)碼管和二極管分 別 顯示其 工作步數(shù)和工作狀態(tài)。由于控制功能較為復(fù)雜，所以本系統(tǒng)需要采用單片機(jī)以及驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2 方案比較及認(rèn)證 單片機(jī)選型 單片機(jī)以其體積小、功能齊全、價(jià)格低廉、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域都獲得了廣泛的應(yīng)用，在我國(guó)，近幾年單片機(jī)也得到了廣泛的應(yīng)用特別是在工業(yè)控制、智能儀表等方面。 單片機(jī)種類繁多， 目前市場(chǎng)上常用的單片機(jī)有 51 系列， AVR 系列與 PIC 系列 等。 MCS51 系列運(yùn)算與尋址能力強(qiáng)、存儲(chǔ)空間大、片內(nèi)集成外設(shè)豐富、功耗低等。其中大部分兼容芯片有 Flash,價(jià)格便宜，常用于儀器儀表、測(cè)控 系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。 ATMEL 公司的 AVR 單片機(jī)