基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制_開題報(bào)告

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1、湖北師范學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告學(xué)生姓名方健所在院系機(jī)電與控制工程學(xué)院所在班級(jí)0801指導(dǎo)教師萬(wàn)里光學(xué)生學(xué)號(hào)2008118010141專業(yè)方向電氣工程及其自動(dòng)化開題時(shí)間2011．12.1導(dǎo)師職稱講師論文題目基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述：前言部分在現(xiàn)代工業(yè)和經(jīng)濟(jì)生活中，隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，電機(jī)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，日益成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊徊糠?，無(wú)論是交通工具，還是家用電器都離不開電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)作為電機(jī)的一種，可以靠開路控制做精確的定位，在一些重要的領(lǐng)域有著普通電機(jī)不可替代的作用。普遍應(yīng)用于電腦的外設(shè)及

2、工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化機(jī)具設(shè)備中，如NC車床、切割機(jī)，此外機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)控制也大量的使用步進(jìn)電機(jī)。近些年來(lái)，由于步進(jìn)電機(jī)的控制精度不斷提高，越來(lái)越多有較高控制精度要求的系統(tǒng)也開始采用步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。對(duì)于小功率步進(jìn)電機(jī),一般采用單片機(jī)與專用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器聯(lián)合工作的方式，單片機(jī)產(chǎn)生脈沖,控制停啟、正反轉(zhuǎn)，變速等,專用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器則進(jìn)行脈沖環(huán)形分配及功率驅(qū)動(dòng)，這種控制方式降低成本,縮小體積,簡(jiǎn)單方便,易于實(shí)現(xiàn)。本論文的目的是設(shè)計(jì)出基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，包括系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)，程序的編寫和調(diào)試以及實(shí)物的焊接。以

3、單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心，設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)，通過單片機(jī)輸出不同的脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的不同運(yùn)行。在實(shí)際中，能夠通過鍵盤設(shè)置步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，并在LED顯示器上顯示步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速或工作狀態(tài)。通過介紹系統(tǒng)的軟硬件構(gòu)成及其特點(diǎn)，詳細(xì)論述了怎樣通過單片機(jī)控制其輸出來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，并對(duì)應(yīng)地在數(shù)碼管上顯示出來(lái)。還系統(tǒng)地介紹了步進(jìn)電機(jī)的組成、工作原理和控制方法。同時(shí)也對(duì)單片機(jī)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，又稱為微控制器（MCU），就是在一塊芯片上集成了CPU、RAM、ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、輸入輸出（I/O）接口電路、中斷、串行

4、通信接口等主要計(jì)算機(jī)部件集成在一塊芯片上，組成單片微型計(jì)算機(jī)。7它的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，它以體積小、功能全、性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)而獨(dú)具特色，在工業(yè)控制、尖端武器、通信設(shè)備、信息處理、家用電器等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中獨(dú)占鰲頭。51系列單片機(jī)是國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用最廣泛的一種8位單片機(jī)之一。經(jīng)過20多年的推廣與發(fā)展，51系列單片機(jī)形成了以個(gè)規(guī)模龐大、功能齊全、資源豐富的產(chǎn)品群。隨著嵌入式系統(tǒng)、片上系統(tǒng)等概念的提出和普遍接受及應(yīng)用，51單片機(jī)的發(fā)展又進(jìn)入了以個(gè)新的階段。許多專用功能芯片的內(nèi)核集成了51單片機(jī)，與51系列單片機(jī)兼容的微控制器

5、以IP核的方式不斷地出現(xiàn)在FPGA的片上系統(tǒng)中。近年來(lái)，基于51單片機(jī)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的出現(xiàn)與推廣，表明了51系列單片機(jī)在今后的許多年中依然會(huì)活躍如故，而且在很長(zhǎng)一段時(shí)間中將占據(jù)嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的低端市場(chǎng)。目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批

6、計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。單片機(jī)廣泛應(yīng)用于家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域。單片機(jī)有兩種基本結(jié)構(gòu)形式：一種是在通用微型計(jì)算機(jī)中廣泛采用的將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合用一個(gè)存儲(chǔ)空間的結(jié)構(gòu)，稱為普林斯頓結(jié)構(gòu)或稱為馮諾依曼結(jié)構(gòu)。另一種是將程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開而分別尋址的結(jié)構(gòu)，稱為哈佛（Har-vard）結(jié)構(gòu)。目前的單片機(jī)采用哈佛結(jié)構(gòu)的較多。按數(shù)據(jù)總線的寬度，單片機(jī)分為4位、8位、16位以及32位等。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就

7、驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）。您可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)您可以通過控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。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(wú)累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地

8、應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。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。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（