【正文】 畢業(yè)設計論文 33 對性的加強對室內火災的控制，對于提高消防部隊滅火救援工作效率具有重要意義。 感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠健康快樂是我最 大的心愿。 感謝我的老師，這片論文的每個實驗細節(jié)和每個數據，都離不開你的細心指導。畢業(yè)設計是對大學所學課程的一個高度的綜合。 表 位置測試結果 理論圈數 10 50 100 500 實際圈數 10 50 100 500 誤差值 0 0 0 0 轉速調整測試結果 設定不同的轉速，檢測所到達位置和轉動的速度是否精確，測試結果見表 。驅動電路輸出端接到示波器上，調節(jié)數字示波器，使信號盡量清楚，其波形圖 如 ，其中分別為轉速在 20 r /min、 50 r /min 和 100 r /min時的兩相波形輸出圖形。 cmd_wr () : } 圖 按鍵顯示模塊流程圖 外部中斷模塊的設計 該模塊主要采用 INTO 及 INT1,用戶按下停止、正 轉、反轉按鈕時 ,外部中斷 0有效 ,而用戶按下加速、減速、啟動時 ,外部中斷 1 有效 ,且將 IEO 或 IE1 置位 ,響應本次中斷并轉向執(zhí)行中斷服務程序 ,再由硬件對其清零 ,完成本次中斷處理。根據步進電機的啟動頻率為 3000PPS,系統(tǒng)編程時設定的頻率值為 2020PPS,通過改變軟件程序中延時程序的值 ,來控制步進電機的脈沖 .頻率值 ,實現步進電機的加速、減速的控制。 } void DoSpeed () { SPEED[0]=(1000*6/RunSpeed/100)+48。 常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設計論文 21 if (Pl_7==0) return 0。 start: RS=0。 //開外部中斷 0:加速 IT1=1。 char STATE— CW[] = {CW}。 sbit P1_7=P1A7。 void ShowState ()。軟件部分主要包括主程序的設計、系統(tǒng)調速模塊的設計、按鍵顯示模塊的設計、外部中斷模塊的設計等。此器件主要是通過指令改變器件的相應高、低電平 ,即可實現相應的功能設定。獨立式鍵盤具有易于控常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設計論文 15 制 ,使用可靠等諸多優(yōu)點 ,因此廣泛應用。本驅動中 ,設置為兩相八拍工作方式。 圖 驅動模塊框圖 L297芯片共有 20個引腳 ,采用 DIP20封裝形式 ,它需接入 +5V供電。它直接接入交直流電源工作時 ,是不能工作的。 常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設計論文 12 圖 系統(tǒng)組成框圖 主控制模塊 主控制模塊采用 Atmel公司生產的八了 AT89S51型號的單片機。位移測量元件實時檢測機床移動部件的位移情況 ,通過反饋相關信息 ,實現閉環(huán)伺服系統(tǒng)的控制。 控制系統(tǒng)的分類 伺服系統(tǒng)的類型較多 ,按其系統(tǒng)的控制方式可作如下分類 :開環(huán)式伺服系統(tǒng)、閉環(huán)式伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)式伺服系統(tǒng)。電氣伺服系統(tǒng)是以伺服電機、反饋裝置和控制器組成的控制系統(tǒng)。此種步進電動機由定子及轉子組成。 一 B39。 兩相混合式步進電動機有 A和 B兩相控制繞組 ,用 A與 B表示兩相繞組通入正向電流 ,用 A39。響應頻率也可以用啟動頻率來進行表示。 步距角即為步進電動機通入電信號后 ,電動機轉子所轉過的角度值。此種驅動方法相對靈活許多 ,且驅動器成本低廉。但由于產品可靠性差等方面的原因 ,制約著中國伺服控制系統(tǒng)的應用 ,從而影響伺服控制系統(tǒng)的大量推廣 。因此 ,如何改善電機的控制方法以提高定位系統(tǒng)的定位精度 ,成為提高伺服系統(tǒng)性能的關鍵所在。但由于液壓伺服系統(tǒng)存在著發(fā)熱量大、效率低、污染環(huán)境和不便于維修等缺 點 ,因此逐漸被步進電動機和新型伺服電機所代替。 步進電動機 混合式步進電動機結構圖如圖 ,混合式步進電動機既具有反應式步進常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設計論文 4 電動機的優(yōu)點 ,又具有永磁式步進電動機的優(yōu)點 ,因而功能十分強大 ,應用相當廣泛。 步進電動機的簡介 步進電動機作為一種控制用的特種類型的電機 ,可以將電脈沖信號轉換為相應的線位移量或角位移量來實現相應的運轉。 Speed control 常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設計論文 3 第一章 前言 步進電動機作為一種 機電一體化執(zhí)行元件 ,在諸多領域中得到廣泛應用 ,如機器人、數控機床、激光加工、大規(guī)模集成電路制造、辦公自動化設備等等。但是在實際運行過程中 , 由于啟動和停止控制不當等原因 , 步進電機會出現啟動時抖動和停止時過沖的現象 , 影響了控制精度 , 尤其是在步進電機工作頻繁啟動和停止時 , 這種現象就更為明顯。 在數控機床中 ,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 ,給數控企業(yè)帶了經濟損失 ,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量 ,為企業(yè)挽回相應的損失。常州信息職業(yè)技術學院機電工程學院 畢業(yè)設計 常州信息職業(yè)技術學院 學生畢業(yè)設計（論文）報告 系 別： 機 電工程學院 專 業(yè)： 機電 一體化 班 號： 機電 122 學 生 姓 名： 學 生 學 號： 設計（論文）題目： 基于單片機的 步進電機調速 系統(tǒng)設計 指 導 教 師： 設 計 地 點： 起 迄 日 期： ~ 常州信息職業(yè)技術學院機電工程學院 畢業(yè)設計 畢業(yè)設計（論文）任務書 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速系統(tǒng)設計 二、主要技術指標： ,選擇其伺服控制器的設計方案 。 二、 課題研究的主要內容： 本研究以 42BYGH101型兩相混合式步進電機為研究對象 ,擬設計一款以單片機作為控制核心 ,具有啟 /停、調速、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 ,主要研究內容有 : 1)根據所選兩相混合式步進電機的工作原理及性能指標 ,選擇其伺服控制器的設計 方案 ,采用模塊化設計方法完成各功能模塊的硬件電路設計。因此電機轉速控制是運動控制系統(tǒng)中的一個十分重要的控制環(huán)節(jié)，其性能的優(yōu)劣性對運動控制系統(tǒng)的性能起著重要作用。步進電動機的調速過程是通過調整驅動脈沖頻率來實現的 ,而步進電動機的位移量的多少由輸入脈沖數來決定 ,兩者呈正比例關系。步進電機按照勵磁方式來分 ,主要有永磁式步進電動機 (PM)、反應式步進電動機 (VR)、混合式步進電動機 (HB)三類?；旌鲜讲竭M電動機又叫做感應子式步進電動機 ,主要由定子、轉子、機殼、端蓋構成。 20世紀 60年代中期 ,由小功率型伺服步進電機和液壓扭矩放大器組成的開環(huán)伺服系統(tǒng)一度廣泛應用于工業(yè)控制中 ,其中日本 FUNAC公司研制的電液脈沖馬達伺服系統(tǒng)最具代表性。 21世紀至今 ,主要以 DSP為核心的 步進電機伺服控制系統(tǒng) ,實現了伺服控制系統(tǒng)的速度環(huán)、位置環(huán)和電流環(huán)的全數字化控制。一些伺服廠家不得不選用國外的伺服系統(tǒng)。 常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設計論文 7 第二章 總體方案設計及步進電機的選擇 步進電動機伺服控制器的技術路線包括以下六部分 ,技術路線圖如圖 示 : ,確定所選取的硬件器件 ,并設計符合要求的硬件電路 。國產步進 電動機步距角為 、 、 、 度等。 在步進電動機的工作狀態(tài)下 ,首先是從啟動頻率 始運轉 ,隨著電動機轉動的頻率越來越高 ,電動機在某一頻率上有可能會產生失步現象 ,而電動機未產生失步前的那個極限頻率值即為運行頻率。和 B39。 A 一 AB)和兩相八拍工作方式等。定子由娃鋼片堆疊制成 ,轉子鐵心由娃鋼片制成 ,轉子永磁體由鉛鎳鉆制成 ,轉子軸由不誘鋼材料制成。電氣伺服系統(tǒng)具有精度高、易于控 .制等優(yōu)點。 環(huán)伺服系統(tǒng)以步進電動機或電液脈沖馬達為驅動執(zhí)行元件 ,其被控對象的輸出對控制器的輸入沒有影響。閉環(huán)伺服系統(tǒng)具有定位準確 ,控制精度高 ,但系統(tǒng)結構復雜 ,成本較高。 AT89S51作為步進電機伺服控制器的核心控制器 ,主要進行脈沖信號及方向電平的發(fā)送工作?；诓竭M電動機工作的獨特性 ,需要為其設計專門的驅動裝置 ,以滿足步進電動機正常的工作狀態(tài)的要求。 L297主要由脈沖分配器 (譯碼器 ),兩個固定斬波頻率的 PWM恒流斬波器以及輸出控制邏輯組成。 L297的引腳功能說明如表 。而獨立式鍵盤唯一的缺點就是每當按下按鍵或釋放按鍵過程中 ,將產生大約 5~l0ms 的抖動。鍵盤顯示模塊圖如圖 所示。軟件的模塊結構圖如圖 所示。 void clock (unsigned int Delay)。 sbit aO=P2A2。 char STATECCW[]?(CCW}。 //脈沖方式 EX1 = 1。 RW1。 else goto start。 SPEED[l]=1000*6/RunSpeed%l 00/10+48。 按鍵顯示模塊的設計 按鍵處理程序實時掃描 P2. 2P2. 7 端口的電平值的變化 ,當用戶按下相應按鍵 ,按鍵值變?yōu)榈碗娖?,程序掃描到低電平信號 ,就會發(fā)出相應的外部中斷請求 ,則執(zhí)行相應的模塊子程序 ,同時在 L⑶上實時顯示系統(tǒng)的速度與狀態(tài)信息 ,直到按 下停下按鍵后 ,系統(tǒng)將處于停止狀態(tài)。外部中斷 0 的 C語言程序部分代碼如下 : void INT— 0() interrupt 0 { if(a0==0) RunSpeed=0: 常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設計論文 23 delay— runs (10)。 第二步 : 轉速閉環(huán)測試主要是測試電機轉速在數字 PID 閉環(huán)控制下的控制精度和響應速度。 表 轉度測試結果 理論速度 /（ 1min??r ） 20 50 100 理論速度 /（ 1min??r ） 99 誤差值 1 常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設計論文 27 第五章 結束語 步進電機是一 種輸出與輸入數字脈沖對應的增量驅動元件，隨著數字電子技術的發(fā)展應用會更加廣泛。無論是基礎知識還是專業(yè)知識都被 設計統(tǒng)一起來，使零散的知識系統(tǒng)化，形成了一種能力，這也是畢業(yè)設計所要達到的目的。而你開開朗的個 性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很快的融入我們這個新的實驗室。 在這份 畢業(yè)論文總結 報告即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！ 常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設計論文 30 畢業(yè)設計（論文）成績評定表 一、指導教師評分表（總分為 70 分） 序 號 考 核 項 目 滿 分 評 分 1 工作態(tài)度與紀律 10 2 調研論 證 10 3 外文翻譯 5 4 設計（論文）報告文字質量 10 5 技術水平與實際能力 15 6 基礎理論、專業(yè)知識與成果價值 15 7 思想與方法創(chuàng)新 5 合計 70 指導教師綜合評語： 指導教師簽名： 年 月 日 二、答辯小組評分表（總分為 30 分） 序 號 考 核 項 目 滿 分 評 分 1 技術水平與實際能力 5 2 基礎理論、專業(yè)知識與成果價值 5 3 設計思想與實驗方法創(chuàng)新 5 4 設計（論文）報告內容的講述 5 5 回答問題的正確性 10 合計 30 答辯小組評價意見（建議等第）：