机电一体化课程设计说明书-基于单片机的步进电机控制电路的设计.doc

广州汽车学院机电一体化课程设计说明书基于单片机的步进电机控制电路的设计院（系）机电工程系专业机械工程及自动化班级07级机械3班学生姓名指导老师成绩2010年月日课程设计任务书兹发给07级机械3班班学生课程设计任务书，内容如下：1设计题目：基于单片机的步进电机控制电路的设计2应完成的项目：（1）电机控制方案的确定（2）硬件电路图的设计（3）程序流程图的设计（4）3参考资料以及说明：（1）王克义，机电传动及控制，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005（2）李全利，单片机原理及应用，北京：清华大学出版社，2006（3）林伟健，C+程序设计基础，北京：电子工业出版社，2008（4）毕淑娥，电工与电子技术基础，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20084本设计任务书于200年月日发出，应于2011年1月12日前完成，然后进行答辩。指导教师签发年月日课程设计评语：课程设计总评成绩：指导教师签字：年月日目录摘要.1绪论.21.1引言.21.2步进电机的发展趋势.21.3国内外研究概况.21.4步进电机的选型.3第一章元器件.42.1光电耦合器.42.2达林顿管.42.3步进电机.42.4单片机AT89C52.5第二章硬件电路设计.63.1单片机最小系统.63.2步进电机控制电路.73.3正反转、停止控制电路.8第四章程序设计.10总结.14参考文献.151摘要步进电机是一种将电脉冲信号的转换为角位移的机电元件，与其它类型的电机相比具有易于精确控制、无累积误差等优点，在众多的领域应用广泛。本设计采用AT89C52单片机对步进电机进行控制，通过IO口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片74LS06反相输出，通过光电耦合器输出的脉冲作为三相步进的各相得控制信号。为了获得足够大的的驱动功率，光电耦合器输出的脉冲经达林顿管进行放大。关键词：步进电机、单片机、光电耦合、功率放大2绪论1.1引言步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。1.2步进电机的发展趋势步进电机在今后的发展，依赖于新型材料的应用、设计手段，以及与驱动技术的最佳匹配。随着自动控制技术、计算机网络通信技术在众多的领域中的进一步发展以及数字化、智能化技术日益发展，步进电机将会在更深入广泛的领域中得以应用。最后，电力电子技术、微电子技术的发展，高性能永磁材料的应用及优化设计技术对步进电机发展起到重要的作用。同时驱动技术改进的作用也不容忽视的，对步进电机的设计和发展产生了很多的影响，也提出了一系列研究的新课题和新方向。1.3国内外研究概况近年来，随着微电子技术、大功率电力电子器件及驱动技术的进步，步进电机在自动化领域的应用也越来越广泛。我国的步进电机行业起步较早，并一度以反应式步进电机的生产与应用成为国际电机行业的一大特色，目前，仍有许多国内用户使用反应式步进电机。混合式步进电机的特点是力矩大、运行平稳、高频矩频特性好，在发达国家中，越来越广泛的使用性能优越的五相和三相混合式步进电机。步进电机驱动技术的发展也十分迅速。我国步进电机的应用虽然起步较早，但其驱动技术的发展相对落后，成为制约步进电机应用与发展的主要因素。国内仍有不少用户沿用已被国外淘汰的单电压串电阻等落后的驱动方式，驱动器3电路中使用分立元件居多，可靠性差，且各厂家的驱动技术规范、技术等级、生产工艺参差不齐。1.4步进电机的选型图1步进电机的外形86BYG350F系列步进电机是由杭州日升公司推出的三相步进电机，其外形如图1所示，电机的技术参数如表一所示。电机型号相数相电流相电阻相电感步距角保持转矩转动惯量重量AmH°N.mkg.kg86BYG350FA33.354.25120.6/1.22.01.322表一电机的技术参数