【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 33 對(duì)性的加強(qiáng)對(duì)室內(nèi)火災(zāi)的控制，對(duì)于提高消防部隊(duì)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(shù)之背，養(yǎng)育之恩，無(wú)以回報(bào)，你們永遠(yuǎn)健康快樂(lè)是我最 大的心愿。 感謝我的老師，這片論文的每個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和每個(gè)數(shù)據(jù)，都離不開(kāi)你的細(xì)心指導(dǎo)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)所學(xué)課程的一個(gè)高度的綜合。 表 位置測(cè)試結(jié)果 理論圈數(shù) 10 50 100 500 實(shí)際圈數(shù) 10 50 100 500 誤差值 0 0 0 0 轉(zhuǎn)速調(diào)整測(cè)試結(jié)果 設(shè)定不同的轉(zhuǎn)速，檢測(cè)所到達(dá)位置和轉(zhuǎn)動(dòng)的速度是否精確，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表 。驅(qū)動(dòng)電路輸出端接到示波器上，調(diào)節(jié)數(shù)字示波器，使信號(hào)盡量清楚，其波形圖 如 ，其中分別為轉(zhuǎn)速在 20 r /min、 50 r /min 和 100 r /min時(shí)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(shè)計(jì) 該模塊主要采用 INTO 及 INT1,用戶按下停止、正 轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)按鈕時(shí) ,外部中斷 0有效 ,而用戶按下加速、減速、啟動(dòng)時(shí) ,外部中斷 1 有效 ,且將 IEO 或 IE1 置位 ,響應(yīng)本次中斷并轉(zhuǎn)向執(zhí)行中斷服務(wù)程序 ,再由硬件對(duì)其清零 ,完成本次中斷處理。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)頻率為 3000PPS,系統(tǒng)編程時(shí)設(shè)定的頻率值為 2020PPS,通過(guò)改變軟件程序中延時(shí)程序的值 ,來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的脈沖 .頻率值 ,實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)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(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 21 if (Pl_7==0) return 0。 start: RS=0。 //開(kāi)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(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)速模塊的設(shè)計(jì)、按鍵顯示模塊的設(shè)計(jì)、外部中斷模塊的設(shè)計(jì)等。此器件主要是通過(guò)指令改變器件的相應(yīng)高、低電平 ,即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能設(shè)定。獨(dú)立式鍵盤(pán)具有易于控常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 制 ,使用可靠等諸多優(yōu)點(diǎn) ,因此廣泛應(yīng)用。本驅(qū)動(dòng)中 ,設(shè)置為兩相八拍工作方式。 圖 驅(qū)動(dòng)模塊框圖 L297芯片共有 20個(gè)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(shí) ,是不能工作的。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)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(chǎn)的八了 AT89S51型號(hào)的單片機(jī)。位移測(cè)量元件實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)床移動(dòng)部件的位移情況 ,通過(guò)反饋相關(guān)信息 ,實(shí)現(xiàn)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(kāi)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(jī)、反饋裝置和控制器組成的控制系統(tǒng)。此種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由定子及轉(zhuǎn)子組成。 一 B39。 兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)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(yīng)頻率也可以用啟動(dòng)頻率來(lái)進(jìn)行表示。 步距角即為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通入電信號(hào)后 ,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過(guò)的角度值。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。但由于產(chǎn)品可靠性差等方面的原因 ,制約著中國(guó)伺服控制系統(tǒng)的應(yīng)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(jī)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(guān)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(diǎn) ,因此逐漸被步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和新型伺服電機(jī)所代替。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖如圖 ,混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)既具有反應(yīng)式步進(jìn)常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn) ,又具有永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn) ,因而功能十分強(qiáng)大 ,應(yīng)用相當(dāng)廣泛。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)介 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為一種控制用的特種類型的電機(jī) ,可以將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的線位移量或角位移量來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。 Speed control 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 第一章 前言 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為一種 機(jī)電一體化執(zhí)行元件 ,在諸多領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用 ,如機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、激光加工、大規(guī)模集成電路制造、辦公自動(dòng)化設(shè)備等等。但是在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中 , 由于啟動(dòng)和停止控制不當(dāng)?shù)仍?, 步進(jìn)電機(jī)會(huì)出現(xiàn)啟動(dòng)時(shí)抖動(dòng)和停止時(shí)過(guò)沖的現(xiàn)象 , 影響了控制精度 , 尤其是在步進(jìn)電機(jī)工作頻繁啟動(dòng)和停止時(shí) , 這種現(xiàn)象就更為明顯。 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。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(shū) 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 。 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)。因此電機(jī)轉(zhuǎn)速控制是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的一個(gè)十分重要的控制環(huán)節(jié)，其性能的優(yōu)劣性對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的性能起著重要作用。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速過(guò)程是通過(guò)調(diào)整驅(qū)動(dòng)脈沖頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)的 ,而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的位移量的多少由輸入脈沖數(shù)來(lái)決定 ,兩者呈正比例關(guān)系。步進(jìn)電機(jī)按照勵(lì)磁方式來(lái)分 ,主要有永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) (PM)、反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) (VR)、混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) (HB)三類?；旌鲜讲竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)又叫做感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) ,主要由定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)殼、端蓋構(gòu)成。 20世紀(jì) 60年代中期 ,由小功率型伺服步進(jìn)電機(jī)和液壓扭矩放大器組成的開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)一度廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中 ,其中日本 FUNAC公司研制的電液脈沖馬達(dá)伺服系統(tǒng)最具代表性。 21世紀(jì)至今 ,主要以 DSP為核心的 步進(jìn)電機(jī)伺服控制系統(tǒng) ,實(shí)現(xiàn)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(shù)字化控制。一些伺服廠家不得不選用國(guó)外的伺服系統(tǒng)。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 第二章 總體方案設(shè)計(jì)及步進(jìn)電機(jī)的選擇 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服控制器的技術(shù)路線包括以下六部分 ,技術(shù)路線圖如圖 示 : ,確定所選取的硬件器件 ,并設(shè)計(jì)符合要求的硬件電路 。國(guó)產(chǎn)步進(jìn) 電動(dòng)機(jī)步距角為 、 、 、 度等。 在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)下 ,首先是從啟動(dòng)頻率 始運(yùn)轉(zhuǎn) ,隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率越來(lái)越高 ,電動(dòng)機(jī)在某一頻率上有可能會(huì)產(chǎn)生失步現(xiàn)象 ,而電動(dòng)機(jī)未產(chǎn)生失步前的那個(gè)極限頻率值即為運(yùn)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(zhuǎn)子鐵心由娃鋼片制成 ,轉(zhuǎn)子永磁體由鉛鎳鉆制成 ,轉(zhuǎn)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(diǎn)。 環(huán)伺服系統(tǒng)以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或電液脈沖馬達(dá)為驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件 ,其被控對(duì)象的輸出對(duì)控制器的輸入沒(méi)有影響。閉環(huán)伺服系統(tǒng)具有定位準(zhǔn)確 ,控制精度高 ,但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ,成本較高。 AT89S51作為步進(jìn)電機(jī)伺服控制器的核心控制器 ,主要進(jìn)行脈沖信號(hào)及方向電平的發(fā)送工作。基于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作的獨(dú)特性 ,需要為其設(shè)計(jì)專門(mén)的驅(qū)動(dòng)裝置 ,以滿足步進(jìn)電動(dòng)機(jī)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(gè)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(shuō)明如表 。而獨(dú)立式鍵盤(pán)唯一的缺點(diǎn)就是每當(dāng)按下按鍵或釋放按鍵過(guò)程中 ,將產(chǎn)生大約 5~l0ms 的抖動(dòng)。鍵盤(pán)顯示模塊圖如圖 所示。軟件的模塊結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì) 按鍵處理程序?qū)崟r(shí)掃描 P2. 2P2. 7 端口的電平值的變化 ,當(dāng)用戶按下相應(yīng)按鍵 ,按鍵值變?yōu)榈碗娖?,程序掃描到低電平信號(hào) ,就會(huì)發(fā)出相應(yīng)的外部中斷請(qǐng)求 ,則執(zhí)行相應(yīng)的模塊子程序 ,同時(shí)在 L⑶上實(shí)時(shí)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?fàn)顟B(tài)。外部中斷 0 的 C語(yǔ)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(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 23 delay— runs (10)。 第二步 : 轉(zhuǎn)速閉環(huán)測(cè)試主要是測(cè)試電機(jī)轉(zhuǎn)速在數(shù)字 PID 閉環(huán)控制下的控制精度和響應(yīng)速度。 表 轉(zhuǎn)度測(cè)試結(jié)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(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 27 第五章 結(jié)束語(yǔ) 步進(jìn)電機(jī)是一 種輸出與輸入數(shù)字脈沖對(duì)應(yīng)的增量驅(qū)動(dòng)元件，隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用會(huì)更加廣泛。無(wú)論是基礎(chǔ)知識(shí)還是專業(yè)知識(shí)都被 設(shè)計(jì)統(tǒng)一起來(lái)，使零散的知識(shí)系統(tǒng)化，形成了一種能力，這也是畢業(yè)設(shè)計(jì)所要達(dá)到的目的。而你開(kāi)開(kāi)朗的個(gè) 性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很快的融入我們這個(gè)新的實(shí)驗(yàn)室。 在這份 畢業(yè)論文總結(jié) 報(bào)告即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！ 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 30 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定表 一、指導(dǎo)教師評(píng)分表（總分為 70 分） 序 號(hào) 考 核 項(xiàng) 目 滿 分 評(píng) 分 1 工作態(tài)度與紀(jì)律 10 2 調(diào)研論 證 10 3 外文翻譯 5 4 設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告文字質(zhì)量 10 5 技術(shù)水平與實(shí)際能力 15 6 基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)與成果價(jià)值 15 7 思想與方法創(chuàng)新 5 合計(jì) 70 指導(dǎo)教師綜合評(píng)語(yǔ)： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 二、答辯小組評(píng)分表（總分為 30 分） 序 號(hào) 考 核 項(xiàng) 目 滿 分 評(píng) 分 1 技術(shù)水平與實(shí)際能力 5 2 基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)與成果價(jià)值 5 3 設(shè)計(jì)思想與實(shí)驗(yàn)方法創(chuàng)新 5 4 設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告內(nèi)容的講述 5 5 回答問(wèn)題的正確性 10 合計(jì) 30 答辯小組評(píng)價(jià)意見(jiàn)（建議等第）：