基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開題報(bào)告

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1、基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、選題的背景和意義當(dāng)今工業(yè)控制的主流系統(tǒng)，是以微處理器為核心的控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)已經(jīng)取代了常規(guī)的模擬檢測、調(diào)節(jié)、顯示、記錄等儀器設(shè)備的系統(tǒng)，并且具有高度復(fù)雜的計(jì)算方法和處理方法，被控制對(duì)象的各種動(dòng)態(tài)過程都能按照規(guī)定的方式和要求來運(yùn)行。一般步進(jìn)電機(jī)控制器都用硬件來實(shí)現(xiàn)，比如市場上的一些脈沖分配器專用集成電路，這些集成電路體積小，驅(qū)動(dòng)效率高，系統(tǒng)控制也比較穩(wěn)定，可廣泛用于要求高精度、高穩(wěn)定性的設(shè)備中，但是這些驅(qū)動(dòng)模塊也有一些缺點(diǎn)：控制機(jī)理比較難掌握；品種少，價(jià)格高；部分模塊只能用于特定場所實(shí)習(xí)專用功能。而基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)就能很好地解決這些問題：采用單

2、片機(jī)的軟件和硬件結(jié)合進(jìn)行控制，運(yùn)用其強(qiáng)大的可編程和運(yùn)算功能，充分利用單片機(jī)的各種資源，能靈活的對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)其不同模式、步數(shù)、正反轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速等控制，如果需改變控制要求，一般只需改變軟件就能適應(yīng)新的環(huán)境。這樣的系統(tǒng)能運(yùn)用于許多設(shè)備中，小到打印機(jī)，紙帶輸送機(jī)構(gòu)，卡片閱讀機(jī)，大到軍用儀器，通信和雷達(dá)設(shè)備，航空航天工業(yè)的系統(tǒng)中。因而，對(duì)于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的研究也就顯得非常重要了。二、研究目標(biāo)與主要內(nèi)容（含論文提綱）1、本課題的研究目的之一就是設(shè)計(jì)一套硬件系統(tǒng)較簡單、經(jīng)濟(jì)，但功能較為齊全，適應(yīng)性強(qiáng)，操作方便，交互性強(qiáng)，可靠性高的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。并且這套系統(tǒng)能夠有機(jī)地把電子技術(shù)、單片機(jī)技

3、術(shù)、電機(jī)的控制技術(shù)結(jié)合起來。2、設(shè)計(jì)一套完整的步進(jìn)電機(jī)H橋驅(qū)動(dòng)電路，并通過理論、仿真的方法對(duì)所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行驗(yàn)證。3、設(shè)計(jì)一套完整的包括鍵盤電路、顯示電路在內(nèi)的外圍電路。4、對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的軟件進(jìn)行編制。1引言31.1國內(nèi)外的研究情況1.2步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義1.2.1國內(nèi)外常見的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)1.2.2步進(jìn)電機(jī)基本驅(qū)動(dòng)類型1.3本論文研究的主要工作和安排2步進(jìn)電機(jī)的概況2.1步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)2.2步進(jìn)電機(jī)的類型2.3反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)3步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的概述3.1步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)簡介3.2本系統(tǒng)簡介及特點(diǎn)3.3本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)功能4系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)組成4.2系統(tǒng)核心——AT89C20

4、514.2.1AT89C2051簡介4.2.2系統(tǒng)端口分配4.3系統(tǒng)外圍電路設(shè)計(jì)4.3.1顯示電路設(shè)計(jì)4.3.2鍵盤電路設(shè)計(jì)4.3.3步進(jìn)電機(jī)脈沖輸出電路4.4驅(qū)動(dòng)電路4.4.1電路原理4.4.2元件參數(shù)選擇4.4.3驅(qū)動(dòng)電路仿真5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1系統(tǒng)軟件主流程5.2系統(tǒng)軟件運(yùn)行仿真6實(shí)物制作6.1硬件制作36.2程序燒入運(yùn)行7總結(jié)與展望7.1本項(xiàng)目取得的成果7.2研究的不足之處致謝附錄三、擬采取的研究方法、研究手段及技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案等本論文首先簡單介紹了步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展的歷史，然后介紹了步進(jìn)電機(jī)常見的控制系統(tǒng)方案和常見的驅(qū)動(dòng)方案，在這個(gè)基礎(chǔ)上提出了自己的設(shè)計(jì)目的，即設(shè)計(jì)一套硬件系統(tǒng)較

5、簡單、經(jīng)濟(jì)，但功能較為齊全，操作方便，適應(yīng)性強(qiáng)，可靠性高，而且能人機(jī)交互的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。用較大的篇幅介紹了步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)、分類和工作原理，接著分別闡述了所要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的功能和操作、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)。具體安排如下:第一部分為緒論，介紹了步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展的歷史，然后介紹了步進(jìn)電機(jī)常見的控制系統(tǒng)方案和常見的驅(qū)動(dòng)方案，了解各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，提出自己的思路和設(shè)計(jì)目的。第二部分步進(jìn)電機(jī)的概述，闡述步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)、分類和工作原理，為后面的硬件、軟件設(shè)計(jì)提供必須的理論基礎(chǔ)。第三部分為步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)概述，在框架結(jié)構(gòu)上對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行介紹，而且重點(diǎn)闡述基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)的一般框架，為自己的設(shè)計(jì)提供有力

6、的支持。接著介紹了本論文要設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的功能特點(diǎn)，及要實(shí)現(xiàn)的操作方式。第四部分為系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，先提出框架，然后分別闡述單片機(jī)端口分配、外圍電路、驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。第五章為系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，按照模塊化的思想，主要闡述主流程、初始化流程及幾種模式下的不同的控制流程。四、參考文獻(xiàn)[1]王福瑞,等.單片機(jī)微機(jī)測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1998.[2]陳理壁.步進(jìn)電機(jī)及其應(yīng)用[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1989.[3]劉保延,等.步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1997.[4]楊剛《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐》，電子工業(yè)出版社2004-01.[5]馬忠

7、梅，籍順心.單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2006,92-93.[6]劉振棟.步進(jìn)電機(jī)接口電路的設(shè)計(jì).1999年第9期電測與儀表.[7]馬忠梅，等.單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)（第3版）.北京航空航天大學(xué)出版社.3[8]李廣弟，朱月秀，王秀山.單片機(jī)基礎(chǔ)（修訂本）.北京航空航天大學(xué)出版社.[9]何福慶，曹養(yǎng)書，羅小兵.可預(yù)置步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器.成都大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2002，2