三相步進電機控制系統(tǒng)的設(shè)計課程設(shè)計說明書-全文預(yù)覽
【正文】 開始P3口、步數(shù)清零數(shù)碼管輸出0綠色顯示燈亮以已選擇的序列輸出控制字K1/K2/K2選擇工作方式控制字序列短延時長延時步數(shù)自增一啟/停按鍵K3按下？正/反轉(zhuǎn)按鍵K5按下？選擇正轉(zhuǎn)控制字序列紅燈亮選擇反轉(zhuǎn)控制字序列黃燈亮啟/停按鍵K3按下？數(shù)碼管輸出步進步數(shù)調(diào)速鍵K4按下？YYYNNN圖8 總體流程圖 關(guān)鍵模塊設(shè)計. 三相步進電機模塊設(shè)計設(shè)計說明：在此設(shè)計中，采用的是三相步進電機，對于步進電機模塊的程序設(shè)計采用循環(huán)程序設(shè)計方法。再從P3口把狀態(tài)信息讀出來，與之前的P3口的狀態(tài)信息進行比較。 z ──轉(zhuǎn)子齒數(shù)三相六拍的數(shù)學(xué)模型：步序 控制位工作狀態(tài)控制模型C相B相A相100000001A01H 200000011AB03H300000010B02H400000110BC06H500000100C04H600000101CA05H 表3 系統(tǒng)總體流程圖 設(shè)計說明：首先復(fù)位單片機，然后從P3口讀出開關(guān)狀態(tài)，判斷是否啟動，沒啟動綠燈亮重新確認啟動。R──正整數(shù),為0、3……。極分度角/齒距角= R + k這時步距角θb (度)為 (公式1)式中:m──步進電機工作拍數(shù)。電路圖如下所示：圖5 步進電機的輸出控制口 顯示電路用3個不同顏色的發(fā)光二極管來作為指示燈顯示，正轉(zhuǎn)時紅色指示燈亮，反轉(zhuǎn)時黃色指示燈亮，不轉(zhuǎn)時綠色指示燈亮。根據(jù)設(shè)計要求用PROTEUS所做的硬件連線圖如圖3：圖3 總體硬件連線 步進電機控制電路、正/反轉(zhuǎn)控制、工作模式控制電路分析原理圖如圖4所示：圖4 按鍵控制圖（1）K0K2為工作模式控制開關(guān)，KO接電時，為步進電機單三拍工作模式；K1接電時，為步進電機雙三拍工作模式；K2接電時，步進電機工作模式為三相六拍，（2）K3為啟動/停止控制開關(guān)，控制整個系統(tǒng)的開啟和關(guān)閉。運轉(zhuǎn)時，用4位7段數(shù)碼管來輸出步數(shù)。脈沖的頻率越高，電動機運轉(zhuǎn)的速度越快，否則，速度就越慢。步進電機由于其電氣特性,運轉(zhuǎn)時會有步進感 ,即振動感。如果給定工作方式正序換相通電 ,步進電機正轉(zhuǎn)。 步進電機的工作方式 三相步進電機可以在三相單拍，三相雙拍和三相六拍三種工作過方式下工作。其優(yōu)點是程序得到簡化，可讀性加強。方案2：通過程序把所要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為七段顯示的數(shù)據(jù)，直接通過單片機接口來顯示，其優(yōu)點是簡化了電路，但增加了軟件編寫的負擔(dān)。驅(qū)動芯片的優(yōu)點是便于電路的集成，且驅(qū)動電路簡單，驅(qū)動信號很穩(wěn)定，不易受外界環(huán)境的干擾，因而設(shè)計的三相步進電機控制系統(tǒng)性能更好。三相六拍工作方式運行，通電順序為：AABBBCCCAA,因此要輸出相應(yīng)的控制字進行控制.（快和慢）控制，能夠改變電機運行的方向和速率.，可以采用共陰極的LED數(shù)碼管對步數(shù)進行顯示。用3個發(fā)光二極管顯示狀態(tài)：正轉(zhuǎn)時紅燈亮，反轉(zhuǎn)時黃燈亮，不轉(zhuǎn)時綠燈亮。在Keil uVsuon3編程環(huán)境下編程和編譯生成HEX文件，導(dǎo)入到80C51單片機，實現(xiàn)對各個模塊的控制，實現(xiàn)我們所需要的功能。本次課程設(shè)計采用80C51單片機作為主控芯片，程序采用C語言來編寫，驅(qū)動電路采用ULN2003A集成電路，顯示器采用7SEGMPX4CC,即四個共陰二極管顯示器，P0接段碼，并用8 只500歐左右電阻上拉。要求完成的主要任務(wù): 1． 硬件設(shè)計：系統(tǒng)總原理圖及各部分詳細原理圖2． 軟件設(shè)計：系統(tǒng)總體流程圖、步進電機單三拍，雙三拍，三相六拍各模塊流程圖、顯示模塊流程圖等3． 編寫程序：能夠完成上述任務(wù)4． 完成符合要求的設(shè)計說明書。用3個發(fā)光二極管顯示狀態(tài)：正轉(zhuǎn)時紅燈亮，反轉(zhuǎn)時黃燈亮，不轉(zhuǎn)時綠燈亮。用3個發(fā)光二極管顯示狀態(tài)：正轉(zhuǎn)時紅燈亮，反轉(zhuǎn)時黃燈亮，不轉(zhuǎn)時綠燈亮。采用Proteus軟件進行仿真。 關(guān)鍵字：三相步進電機、單片機、Proteus三相步進電機控制系統(tǒng)的設(shè)計1 設(shè)計任務(wù)和要求 設(shè)計一個三相步進電機控制系統(tǒng)，要求系統(tǒng)具有如下功能：用K0K2做為通電方式選擇鍵，K0為三相單三拍，K1為三相雙三拍，K2為三相六拍；K3為啟動/停止控制、K4方向控制；K5速度控制（快慢兩檔）；用4位LED數(shù)碼管顯示工作步數(shù)。三相雙三拍工作方式運行，通電順序為：ABBCCAAB。方案2：使用專門的電機驅(qū)動芯片ULN2003A來驅(qū)動電機運行。優(yōu)點是輸出比較簡單，可以簡化程序，但增加了芯片的費用，電路也比較復(fù)雜。 方案2：不使用中斷，直接把開關(guān)分別接在單片機的接口上，通過查詢端口信號來動作。如果給處于錯齒狀態(tài)的相通電，則轉(zhuǎn)子在電磁力的作用下，將向磁導(dǎo)率最大（即最小磁阻位置）位置轉(zhuǎn)動，即向趨于對齒的狀態(tài)轉(zhuǎn)動。三相六拍工作方式運行時，通電順序為：AABBBCCCAA,因此要輸出相應(yīng)的控制字進行控制。
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