基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)(參考版)
2025-06-23 12:42本頁面
【正文】 。論文采用單片機(jī)技術(shù)，使單片機(jī)能根據(jù)按鍵，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的自動(dòng)調(diào)速控制，完成對控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)。最后使用Proteus建立仿真模型，進(jìn)行仿真驗(yàn)證得出設(shè)計(jì)結(jié)果。最終實(shí)現(xiàn)了以AT89C51型單片機(jī)為控制核心，并依靠與之相應(yīng)的時(shí)鐘電路、顯示電路、驅(qū)動(dòng)電路等，驅(qū)動(dòng)了步進(jìn)電機(jī)的正常運(yùn)行。根據(jù)課題，通過在圖書館查閱相關(guān)資料，在期刊網(wǎng)站查看相關(guān)資訊，有針對性的學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，并進(jìn)行深化理解和研究。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，把大學(xué)中學(xué)習(xí)過的《電機(jī)學(xué)》、《單片機(jī)原理與應(yīng)用》中的相關(guān)知識(shí)有機(jī)的結(jié)合在了一起，通過實(shí)踐加深對知識(shí)的理解，熟悉單片機(jī)的原理，了解步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中。結(jié)果證明，通過Proteus的仿真，軟件實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的效果，達(dá)成了用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速的預(yù)期目標(biāo)。最后，按下正轉(zhuǎn)按鈕，情況如下圖所示：圖47 Proteus仿真圖（5）從圖中可以看到，步進(jìn)電機(jī)的速度沒有變化，但是步進(jìn)電機(jī)從反轉(zhuǎn)（CCW）變?yōu)榱苏D(zhuǎn)狀態(tài)（CW）。此時(shí)按下反轉(zhuǎn)按鈕，仿真情況如下圖所示：圖46 Proteus仿真圖（4）從圖中可以看到，步進(jìn)電機(jī)的速度沒有變化，但是步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)從正轉(zhuǎn)（CW）變?yōu)榱朔崔D(zhuǎn)狀態(tài)（CCW）。此時(shí)，按下加速按鈕，運(yùn)行變?yōu)槿缦虑闆r：圖44 Proteus仿真圖（2）從顯示屏中可以看到，步進(jìn)電機(jī)速度提升到了125轉(zhuǎn)每分鐘，且步進(jìn)電機(jī)依舊處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)（CW），故本設(shè)計(jì)成功的實(shí)現(xiàn)了用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)加速。先判斷是否有鍵按下，沒有按鍵按下就執(zhí)行其他程序，有鍵按下就返回鍵值，并送鍵值到按鍵處理函數(shù)，最后根據(jù)鍵值執(zhí)行相應(yīng)的功能，本設(shè)計(jì)中總共設(shè)計(jì)了4個(gè)控制按鍵，分別對步進(jìn)電機(jī)的加速減速，正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。N 恒速 加速 減速 升頻控制 降頻控制 A B C D L圖41而如果速度過小，則工作效率太低，因此步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速過程可以大致用圖41表示。按下正轉(zhuǎn)按鍵時(shí)，步進(jìn)電機(jī)能夠順暢的進(jìn)行正轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)；按下反轉(zhuǎn)按鍵時(shí)，步進(jìn)電機(jī)能夠順暢的進(jìn)行反轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)；按下加速按鍵時(shí)，步進(jìn)電機(jī)立即加速運(yùn)行，按下減速按鈕時(shí)，步進(jìn)電機(jī)立即減速運(yùn)轉(zhuǎn)。具體顯示電路如下圖所示：圖35 顯示電路 驅(qū)動(dòng)電路由于單片機(jī)本身產(chǎn)生的脈沖信號(hào)太小，不足以驅(qū)動(dòng)本設(shè)計(jì)中的步進(jìn)電機(jī)，因此需要在單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)之間添加驅(qū)動(dòng)電路，本設(shè)計(jì)中，采用了使用L297，L298的經(jīng)典設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)相對簡單，工作性能也較為穩(wěn)定。（18）：準(zhǔn)雙向通用I/0口.引腳圖如下圖所示：圖33 AT89C51的引腳圖 時(shí)鐘電路本設(shè)計(jì)中，為了保證系統(tǒng)各部分同步工作，可以用時(shí)鐘電路產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)來實(shí)現(xiàn)，其電路圖如下所示，XTAL1，XTAL2為單片機(jī)的兩個(gè)外接引腳。（9）：復(fù)位信號(hào)輸入端。（29）：片外ROM選通信號(hào)。（20）：接地，也就是GND。其主要特點(diǎn)有： (2)能與MCS51兼容，且具有MCS51型單片機(jī)的功能(3)集成了4KB的FLASHROM，可滿足大部分系統(tǒng)的要求(4)具有256個(gè)字節(jié)的RAM和3個(gè)16位定時(shí)器，能夠滿足設(shè)計(jì)中時(shí)鐘電路的需要(5)正常工作范圍為0～24MHz 綜合以上優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選取了AT89C51型單片機(jī)。具體原理如圖32所示。具體結(jié)構(gòu)如圖31所示。(5) 最大空載的運(yùn)行頻率：指電機(jī)不帶負(fù)載的情況下，最高的轉(zhuǎn)速頻率。(3) 失步：電機(jī)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的步數(shù)，與理論值不同，稱之為失步。
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