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

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(cè)、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(guò)程都能按照規(guī)定的方式和要求來(lái)運(yùn)行。一般步進(jìn)電機(jī)控制器都用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如市場(chǎng)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(chǎng)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

2、問(wèn)題： 采用單片機(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(jiǎn)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)

3、地把電子技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、電機(jī)的控制技術(shù)結(jié)合起來(lái)。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(guò)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1.1 國(guó)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(guó)內(nèi)外常見(jiàn)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(jiǎn)介3.2 本系統(tǒng)簡(jiǎn)介及特點(diǎn)3.3 本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)功能4 系統(tǒng)硬件

4、設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)組成4.2 系統(tǒng)核心 AT89C20514.2.1 AT89C2051 簡(jiǎn)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6.2 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(jiǎn)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

5、機(jī)常見(jiàn)的控制系統(tǒng)方案和常見(jiàn)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)較簡(jiǎn)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(jiàn)的控制系統(tǒng)方案和常見(jiàn)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

6、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(cè)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 : 上海科學(xué)技術(shù)出版社,1989.3 劉保延 ,

7、 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 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(cè)與儀表.7 馬忠梅，等. 單片機(jī)的 C 語(yǔ)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.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)

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9、Conf., vol. 1, 1980.五、研究的整體方案與工作進(jìn)度安排2010.11.152010.11.212010.11.262010.12.012010.12.102011.01.092011.02.102011.03.012011.03.252011.04.212010.11.202010.11.252010.11.302010.12.102011.01.082011.02.092011.02.282011.03.242011.04.202011.04.30文獻(xiàn)查閱、了解單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式 文獻(xiàn)查閱、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式及如何利用單片機(jī)驅(qū)動(dòng) 資料收集、文獻(xiàn)查閱、并完成外文資料翻譯 資料收集、文獻(xiàn)查閱、并完成文獻(xiàn)綜述和開(kāi)題報(bào)告 單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 進(jìn)行功能仿真，調(diào)整設(shè)計(jì)方案 撰寫論文初稿 完善制作實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 論文修改定稿，完成其他相關(guān)文檔 準(zhǔn)備畢業(yè)答辯材料六、研究的預(yù)期目標(biāo)及主要特點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)(1) 采用單片機(jī)作為控制核心，利用其強(qiáng)大的功能，把鍵盤電路和顯示電路有機(jī)的結(jié)合起來(lái)， 組成一個(gè)操作方便， 交互性強(qiáng)的控制系統(tǒng)。 而且整個(gè)系統(tǒng)所包含的技術(shù)幾乎包括了現(xiàn)在學(xué)校 機(jī)電傳動(dòng)與控制 和單片機(jī)方面專業(yè)所要求的知識(shí)， 有利于在實(shí)踐中 更好地理解知識(shí)。(2) 鍵盤電路和顯示電路都采用動(dòng)態(tài)掃描技術(shù)，節(jié)約了單片機(jī)的資源。(