【正文】 統(tǒng) 都 集 成 在 一 個(gè) 芯 片 上 的 單 片 微 型 計(jì) 算 機(jī) 。 常 見 的 驅(qū) 動(dòng)電 路 有 單 極 性 驅(qū) 動(dòng) 電 路 ， 一 般 適 用 于 反 應(yīng) 式 電 機(jī) ； 雙 極 性 電 路 ， 適 用 于 混 合 式 和 永 磁 式 電 機(jī) ； 斬波 恒 流 驅(qū) 動(dòng) 電 路 ， 是 一 種 比 較 完 善 的 電 路 ； 細(xì) 分 電 路 ， 通 過 控 制 各 相 繞 組 中 電 流 的 大 小 和 比 例 ，使 步 矩 角 減 小 到 原 來 的 幾 分 之 一 至 幾 十 分 之 一 ， 提 高 了 電 動(dòng) 機(jī) 的 分 辨 率 ， 又 能 平 滑 步 進(jìn) 運(yùn) 動(dòng) ， 減小 甚 至 消 除 震 蕩 。步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) 接 受 數(shù) 字 脈 沖 轉(zhuǎn) 換 為 模 擬 的 輸 出 軸 運(yùn) 動(dòng) ， 易 于 和 數(shù) 字 電 路 接 口 。 脈 沖 分 配 器 的 作 用 是 接 收 運(yùn) 動(dòng) 指 令 ， 轉(zhuǎn)換 為 合 適 的 脈 沖 序 列 ， 然 后 經(jīng) 過 驅(qū) 動(dòng) 電 路 加 到 步 進(jìn) 電 機(jī) 相 繞 組 上 ， 使 步 進(jìn) 電 機(jī) 按 一 定 方 式 工 作 。 計(jì) 算 機(jī) 中 運(yùn) 動(dòng) 控 制 軟 件 通 過 程 序 編 譯 ， 產(chǎn) 生 運(yùn) 動(dòng) 指 令 ，它 包 括 脈 沖 信 號(hào) 和 轉(zhuǎn) 向 信 號(hào) 。步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) 運(yùn) 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 是 一 種 開 環(huán) 控 制 系 統(tǒng) 。研 究 路 線 ： 通 過 查 閱 資 料 ， 對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制方法進(jìn) 行 全 面 的 認(rèn) 識(shí) 和 了 解 ； 確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，根 據(jù) 實(shí) 際 的 設(shè) 計(jì) 需 要 選 擇 合 適 的 器 件 ， 進(jìn)行系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行系統(tǒng)的仿真。 論文（設(shè)計(jì)）的主要內(nèi)容首先了解步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制方法，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行方案選擇；然后根據(jù)已選方案確定控制電路，根據(jù)控制要求確定各元件型號(hào)；硬件完成以后，編寫應(yīng)用程序，調(diào)試程序，最終能完成預(yù)定目標(biāo)。本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）冊(cè) 學(xué)院 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí) 2022 屆 學(xué)生 張士暖 指導(dǎo)教師 邸敏艷 河北師范大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書編 號(hào)： 2022119 論文（設(shè)計(jì)）題目： 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí)： 2022 級(jí) 學(xué)生姓名： 張士暖 學(xué)號(hào)： 2022022226 指導(dǎo)教師： 邸敏艷 職稱： 副教授 論文（設(shè)計(jì)）研究目標(biāo)及主要任務(wù)研究目標(biāo):本 設(shè) 計(jì) 想 要 完 成 的 是 步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) 帶 動(dòng) 葉 片 旋 轉(zhuǎn) ， 即 模 擬 風(fēng) 扇 轉(zhuǎn) 動(dòng) ,且 能 實(shí) 現(xiàn) 風(fēng) 扇 的正 反 轉(zhuǎn) 及 加 減 速 運(yùn) 動(dòng) 。主要任務(wù):通過對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的學(xué)習(xí)，掌握步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制方法，利用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)去控制運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)按預(yù)期的運(yùn)動(dòng)軌跡和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。 論文（設(shè)計(jì)）的基礎(chǔ)條件及研究路線基 礎(chǔ) 條 件 ： 具 有 一 定 的 步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) 專 業(yè) 知 識(shí) 基 礎(chǔ) 和 單 片 機(jī) 應(yīng) 用 基 礎(chǔ) ， 圖 書 館 和 校 園 網(wǎng) 可 提 供多種文獻(xiàn)資料的查 閱 平 臺(tái) ，并具備相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件支持。 主要參考文獻(xiàn)[1] 芮 延 年 .機(jī) 電 一 體 系 統(tǒng) 綜 合 設(shè) 計(jì) 及 應(yīng) 用 實(shí) 例 .北 京 ： 中 國(guó) 電 力 出 版 社 ,2022:202213[2] 高 衛(wèi) 東 ,辛 友 順 ,韓 彥 征 .51 單 片 機(jī) 原 理 與 實(shí) 踐 .北 京 ： 北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 出 版 社 ， 2022： 2550[3] 袁 中 凡 ,李 彬 彬 .機(jī) 電 一 體 化 技 術(shù) ,第 二 版 .北 京 ： 電 子 工 業(yè) 出 版 社 ， 2022:170178[4] 董 景 新 ,趙 長(zhǎng) 德 .機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) .北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 2022： 166192 [5] Isao Takahashi, Toshihiko Noghchi. A new response and highefficiency control strategy of a motor.[IEEE Trans on Ind Appl].1986,22(5):818830 計(jì)劃進(jìn)度階段 起止日期1 根據(jù)選題，查閱資料，確定方案 —2 在教師指導(dǎo)下，撰寫論文開題報(bào)告 —3 根據(jù)任務(wù)書，通過查閱相關(guān)資料開始撰寫論文 —4 初稿完成，學(xué)校檢查 —5 修改初稿，完成論文 —6 論文評(píng)審 —指 導(dǎo) 教師： 年 月 日教研室主任： 年 月 日河北師范大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告書 職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 電氣工程及其自動(dòng)化 專業(yè) 2022 屆學(xué)生姓名 張士暖論文（設(shè)計(jì)）題目 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師 邸敏艷專業(yè)職稱 副教授 所屬教研室電氣技術(shù) 研究方向 電機(jī)控制課題論證：步 進(jìn) 電 機(jī) 廣 泛 應(yīng) 用 與 工 業(yè) 自 動(dòng) 控 制 ， 數(shù) 控 機(jī) 床 ， 組 合 機(jī) 床 ， 機(jī) 器 人 ， 計(jì) 算 機(jī) 外 圍 設(shè) 備 ， 照 相機(jī) ， 大 型 望 遠(yuǎn) 鏡 ， 衛(wèi) 星 天 線 定 位 系 統(tǒng) 等 等 ， 隨 著 經(jīng) 濟(jì) 的 發(fā) 展 ， 技 術(shù) 的 進(jìn) 步 和 電 子 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 步進(jìn) 電 機(jī) 的 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 更 加 廣 闊 ， 同 時(shí) 也 對(duì) 步 進(jìn) 電 機(jī) 的 運(yùn) 行 性 能 提 出 了 更 高 的 要 求 。 它 的 組 成 包 括 運(yùn) 動(dòng) 控 制 軟 件 、 脈 沖 分 配 器 、驅(qū) 動(dòng) 電 路 、 步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) 以 及 傳 動(dòng) 裝 置 等 。脈 沖 分 配 器 根 據(jù) 運(yùn) 動(dòng) 要 求 轉(zhuǎn) 換 為 合 適 的 脈 沖 序 列 ， 然 后 經(jīng) 過 功 率 驅(qū) 動(dòng) 器 進(jìn) 行 功 率 放 大 ， 依 次加 到 步 進(jìn) 電 機(jī) 的 各 相 繞 組 上 ， 最 終 讓 步 進(jìn) 電 機(jī) 旋 轉(zhuǎn) 起 來 。實(shí) 現(xiàn) 脈 沖 分 配 方 法 有 三 種 ： 一 是 采 用 計(jì) 算 機(jī) 軟 件 ， 利 用 查 表 或 計(jì) 算 方 法 分 配 ； 二 是 采 用 小 規(guī) 模 集成 電 路 搭 接 而 成 ； 三 是 采 用 專 用 脈 沖 分 配 器 。 但 是 ， 一 般 數(shù)字 信 號(hào) 能 量 太 弱 ， 不 能 直 接 驅(qū) 動(dòng) 步 進(jìn) 電 機(jī) ， 所 以 必 須 有 專 門 的 驅(qū) 動(dòng) 電 路 來 驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī) 。單 片 機(jī) 是 集 成 度 很 高 的 芯 片 。 單 片 機(jī) 還 具 有 體積 小 、 功 耗 小 、 成 本 低 、 價(jià) 格 低 廉 以 及 控 制 功 能 強(qiáng) 等 特 點(diǎn) ， 所 以 使 得 它 在 社 會(huì) 生 產(chǎn) 、 生 活 的 各 個(gè)領(lǐng) 域 不 斷 擴(kuò) 展 。 因 此 ， 本 文 所研 究 的 是 AT89c51 單 片 機(jī) 控 制 的 步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) 運(yùn) 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 。 主 要 思 想 是 :采 用AT89C51 單 片 機(jī) ， 作 為 整 個(gè) 系 統(tǒng) 的 控 制 核 心 ； 步 進(jìn) 電 機(jī) 的 驅(qū) 動(dòng) 芯 片 采 用 ULN2022， 將 單 片 機(jī) 輸 出的 控 制 脈 沖 進(jìn) 行 放 大 ， 進(jìn) 而 控 制 電 機(jī) 各 相 繞 組 通 斷 ； 并 利 用 LED 數(shù) 碼 管 顯 示 電 機(jī) 的 各 種 運(yùn) 行 狀 態(tài)且 數(shù) 碼 管 顯 示 采 用 靜 態(tài) 顯 示 ； 也 可 以 利 用 按 鍵 控 制 電 機(jī) 的 正 反 轉(zhuǎn) 以 及 加 減 速 ， 由 于 所 使 用 的 按 鍵電 路 較 少 ， 所 以 采 用 獨(dú) 立 式 鍵 盤 來 設(shè) 計(jì) 按 鍵 電 路 。進(jìn)度計(jì)劃：—：根據(jù)選題，查閱資料，確定方案—：在教師指導(dǎo)下，撰寫論文開題報(bào)告 —：根據(jù)任務(wù)書，通過查閱相關(guān)資料開始撰寫論文 —：初稿完成，學(xué)校檢查—：修改初稿，完成論文—：論文評(píng)審指導(dǎo)教師意見：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日教研室意見： 教研室主任簽名： 年 月 日河北師范大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）文獻(xiàn)綜述包 括 國(guó) 內(nèi) 外 研 究 現(xiàn) 狀 、 發(fā) 展 趨 勢(shì) 、 存 在 問 題 、 參 考 文 獻(xiàn) 依 據(jù) ， 對(duì) 文 獻(xiàn) 資 料 進(jìn) 行 概 括 、 分 析 。隨 著 電 子 和 計(jì) 算 機(jī) 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 步 進(jìn) 電 機(jī) 的 需 求 量 與 日 俱 增 ， 在 各 個(gè) 國(guó) 民 經(jīng) 濟(jì) 領(lǐng) 域 中 都 有 應(yīng) 用 。 進(jìn) 入 上 世 紀(jì) 六 十 年 代 中 期 ， 結(jié) 構(gòu) 新 穎 的 步 進(jìn)電 動(dòng) 機(jī) 相 繼 問 世 ， 為 了 降 低 電 機(jī) 功 耗 以 及 提 高 效 率 ， 人 們 發(fā) 明 了 永 磁 式 和 混 合 式 步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) 。 到 目前 為 止 ， 步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) 已 被 廣 泛 應(yīng) 用 于 數(shù) 控 機(jī) 床 、 自 動(dòng) 生 產(chǎn) 線 、 自 動(dòng) 化 儀 表 、 計(jì) 算 機(jī) 外 圍 設(shè) 備 、 繪圖 儀 、 電 子 手 表 等 多 方 面 。 國(guó) 外 在 小 功 率 的 場(chǎng) 合 ，還 使 用 步 進(jìn) 電 機(jī) ， 例 如 一 些 工 業(yè) 材 料 ， 工 業(yè) 生 產(chǎn) 設(shè) 備 ， 打 印 機(jī) ， 復(fù) 印 件 ， 速 印 機(jī) ， 銀 行 自 動(dòng) 柜 員機(jī) 。 國(guó) 外 對(duì) 步 進(jìn) 電 機(jī) 的 研 究 一 直 很 活 躍 ，目 前 ， 國(guó) 外 對(duì) 步 進(jìn) 電 機(jī) 的 控 制 和 驅(qū) 動(dòng) 的 一 個(gè) 重 要 發(fā) 展 方 向 是 大 量 采 用 專 用 芯 片 ， 結(jié) 果 是 大 大 縮 小驅(qū) 動(dòng) 器 的 體 積 ， 明 顯 提 高 了 整 機(jī) 的 性 能 。 它 的 組 成 包 括 運(yùn) 動(dòng) 控 制 軟 件 、 脈 沖 分 配 器 、驅(qū) 動(dòng) 電 路 、 步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) 以 及 傳 動(dòng) 裝 置 等 。步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) 接 受 數(shù) 字 脈 沖 轉(zhuǎn) 換 為 模 擬 的 輸 出 軸 運(yùn) 動(dòng) ， 易 于 和 數(shù) 字 電 路 接 口 。 常 見 的 驅(qū) 動(dòng)電 路 有 單 極 性 驅(qū) 動(dòng) 電 路 ， 一 般 適 用 于 反 應(yīng) 式 電 機(jī) ； 雙 極 性 電 路 ， 適 用 于 混 合 式 和 永 磁 式 電 機(jī) ； 斬波 恒 流 驅(qū) 動(dòng) 電 路 ， 是 一 種 比 較 完 善 的 電 路 ； 細(xì) 分 電 路 ， 通 過 控 制 各 相 繞 組 中 電 流 的 大 小 和 比 例 ，使 步 矩 角 減 小 到 原 來 的 幾 分 之 一 至 幾 十 分 之 一 ， 提 高 了 電 動(dòng) 機(jī) 的 分 辨 率 ， 又 能 平 滑 步 進(jìn) 運(yùn) 動(dòng) ， 減小 甚 至 消 除 震 蕩 。 它 必 須 由 雙 環(huán) 形 脈 沖 信 號(hào) ， 功 率 驅(qū) 動(dòng) 電 路 等 組 成 控 制 系 統(tǒng) 方 可 使 用 。參 考 文 獻(xiàn) 依 據(jù) 和 對(duì) 文 獻(xiàn) 資 料 的 概 括 、 分 析 ：本 文 所 借 鑒 的 參 考 文 獻(xiàn) 均 是 電 機(jī) 領(lǐng) 域 和 單 片 機(jī) 領(lǐng) 域 內(nèi) 的 文 章 或 書 籍 ， 都 具 有 非 常 大 的 參 考 價(jià)值 與 依 據(jù) 。本 文 所 參 考 的 文 獻(xiàn) 大 致 可 以 分 為 三 類 ： 第 一 類 是 有 關(guān) 步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) 方 面 ； 第 二 類 是 有 關(guān) 單 片 機(jī)方 面 ； 第 三 類 是 有 關(guān) 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 方 面 。從 董 景 新 ,趙 長(zhǎng) 德 編 寫 的 《 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 》 這 本 書 中 我 掌 握 了 步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) 的 工 作 原 理 ，對(duì) 步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) 運(yùn) 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 有 了 充 分 的 認(rèn) 識(shí) ， 根 據(jù) 書 中 幾 種 步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 電 路 工 作 原 理 選 擇 出了 適 用 于 本 設(shè) 計(jì) 的 驅(qū) 動(dòng) 芯 片 。芮 延 年 編 寫 的 《 機(jī) 電 一 體 系 統(tǒng) 綜 合 設(shè) 計(jì) 及 應(yīng) 用 實(shí) 例 》 這 本 書 中 列 舉 了 單 片 機(jī) 控 制 的 步 進(jìn) 電 動(dòng)機(jī) 運(yùn) 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 這 個(gè) 實(shí) 例 ， 通 過 對(duì) 這 個(gè) 系 統(tǒng) 仔 細(xì) 研 究 ， 最 終 選 擇 出 各 個(gè) 元 器 件 ， 完 成 了 系 統(tǒng) 的 設(shè)計(jì) 。步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文關(guān)鍵詞:步進(jìn)電機(jī)。單片機(jī)論文摘要：步 進(jìn) 電 機(jī) 是 將 電 脈 沖 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 變 為 角 位 移 或 線 位 移 的 開 環(huán) 控 制 元 件 。 這 一 線 性 關(guān) 系 的 存 在 ， 加 上 步 進(jìn) 電 機(jī) 只 有 周 期 性 的 誤 差 而無 累 積 誤 差 等 特 點(diǎn) 。 步 進(jìn) 電 機(jī)的 調(diào) 速 一 般 是 改 變 輸 入 步 進(jìn) 電 機(jī) 的 脈 沖 的 頻 率 來 實(shí) 現(xiàn) 步 進(jìn) 電 機(jī) 的 調(diào) 速 ， 因 為 步 進(jìn) 電 機(jī) 每 給 一 個(gè) 脈沖 就 轉(zhuǎn) 動(dòng) 一 個(gè) 固 定 的 角 度 ， 這 樣 就 可 以 通 過 控 制 步 進(jìn) 電 機(jī) 的 一 個(gè) 脈 沖 到 下 一 個(gè) 脈