步进电机控制新版专业系统设计.docx

电气及自动化课程设计汇报 题 目 步进电机控制系统设计 课 程 电机和拖动 学生姓名： 学生学号： 年 级： 级 专 业： 自动化 班 级： 2班 指导老师： 机械和电气工程学院制 3月 目录 TOC \o 1-2 \h \u 1设计任务和要求 1 1.1 课程设计任务 1 1.2 课程设计要求 1 2 步进电机控制系统设计方案制订 1 2.1 步进电机工作原理 1 2.2 单片机原理 3 3 仿真软件介绍 4 3.1 Proteus软件介绍 4 3.2 Keil-uvision4软件介绍 5 4 步进电机控制系统电路仿真设计 5 4.1驱动部分 5 4.2时钟部分 5 4.3 复位部分 6 4.4状态指示部分 6 4.5按键部分 7 4.6系统程序框图 7 4.7 系统整图 8 4.8 元器件清单 9 5 步进电机控制系统电路仿真设计方案仿真实现 9 6.总结 16 7 参考文件 16 附录： 17 步进电机控制系统设计 1设计任务和要求 1.1 课程设计任务 步进电机是用电脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成对应角位移或线位移微电动机，它突出优点是能够在宽广频率范围内经过改变脉冲频率来实现调速，快速启停，正反转控制及制动等，而且用其组成开环系统既简单、廉价，又很可行，所以在打印机等办公自动化设备和多种控制设备等众多领域有着极其广泛应用。伴随微电子和计算机技术发展，步进电机需求和日俱增，研制步进电机驱动器及其控制系统含有十分关键意义。 1.2 课程设计要求 此次试验是基于单片机控制系统设计，用汇编语言和C语言编写出电机正转、反转、调速、停止程序，经过单片机、电机驱动芯片ULN和对应按键实现以上功效，而且步进电机工作状态要用LCD液晶显示器显示出来。此次课程设计介绍步进电机和单片机工作原理、该系统硬件电路、程序组成，同时对软、硬件进行了调试。该设计含有思绪明确、可靠性高、稳定性强等特点，经过调试实现了上述功效。 2 步进电机控制系统设计方案制订 2.1 步进电机工作原理 步进电机工作原理就是步进转动，其功效是将脉冲电信号变换为对应角位移或是直线位移，就是给一个脉冲信号，电动机转动一个角度或是前深入。步进电机角位移量和脉冲数成正比，它转速和脉冲频率（f）成正比，在非超载情况下，电机转速、停止位置只取决于脉冲信号频率和脉冲数，而不受负载改变影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个歩距角。 步进电机不能直接接到交直流电源上工作，而必需使用专用设备——步进电机驱动器。经典步进电机驱动系统是由步进电机控制器、步进电机驱动器和步进电机本体三部分组成，步进电机控制器发出步进脉冲和方向信号。每发一个脉冲，步进电机驱动器驱动步进电机转子旋转一个歩距角，即步深入。步进电机转速高低、升速或降速、开启或停止全部完全取决于脉冲有没有或频率高低。控制器方向信号决定步进电机顺时针或逆时针旋转。通常，步进电机驱动器由逻辑控制电路、功率驱动电路、保护电路和电源组成。步进电机驱动器一旦接收到来自控制器方向信号和步进脉冲，控制电路就按预先设定电机通电方法产生步进电机各相励磁绕组导通或截止信号。控制电路输出信号功率很低，不能提供步进电机所需输出功率，必需进行功率放大，这就是步进电机驱动器功率驱动部分。功率驱动电路向步进电机控制绕组输入电流，使其励磁形成空间旋转磁场，驱动转子运动。保护电路在出现短路、过载、过热等故障时快速停止驱动器和电机运行。 图1所表示步进电机为一四相步进电机，采取单极性直流电源供电。只要对步进电机各相绕组按适宜时序通电，就能使步进电机步进转动。图1是该四项反应式步进电机工作原理图。 图1 四项步进电机步进示意图 开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。 当开