毕业设计论文--基于单片机步进电机控制系统设计开题报告

毕业设计论文基于单片机步进电机控制系统设计开题报告毕业设计论文开题报告学生姓名学号专业机械设计制造及其自动化设计论文题目基于单片机的步进电机控制系统的设计指导教师2012年3月1日毕业设计论文开题报告1结合毕业设计论文课题情况根据所查阅的文献资料每人撰写2000字左右的文献综述文献综述一步进电机控制系统研究背景步进电机是数字控制系统中的一种执行元件其功能是将脉冲电信号变换为相应的角位移或直线位移即给一个脉冲信号步进电机就转动一个角度步进电机区别于其他控制电机的最大特点是它是通过输入脉冲信号来进行控制的即电机的总转动角度由输入脉冲数决定而电机的转速由脉冲信号频率决定因此非常适合单片机控制步进电机作为控制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和精密机械等领域例如在仪器仪表机床设备以及计算机的外围设备中如打印机和绘图仪等凡需要对转角进行精确控制的情况下使用步进电机最为理想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以前的步进电机控制系统采用分立元件的控制回路或者集成电路不仅调试安装复杂要消耗大量元器件而且一旦定型之后要改变控制方案就一定要重新设计电路不利于系统的改进升级基于微型单片机的控制系统则通过软件来控制步进电机能够更好地发挥步进电机的潜力因此用微型单片机控制步进电机己经成为了一种必然的趋势也符合数字化的时代发展要求二国内外研究步进电机控制系统概况我国数控机械和普通机床的微机改造中大多数均采用开环步进电机控制系统为了适应一些领域中高精度定位和运行平稳性的要求我国改革开放初期研究步进电机细分驱动技术细分驱动是指在每次脉冲切换时不是将绕组的全部电流通入或切除而是只改变相应绕组中电流的一部分电动机的合成磁势也只旋转步距角的一部分细分包括振荡器环行分配器控制的细分驱动另外还有基于单片机斩波恒流驱动基于单片机的直流电压驱动三种常见驱动方式除上述三种步进电机的驱动方案之外目前报道的驱动方案还有根据汇编语言或C语言进行软件开发通过串行或并行通行的方式实现毕业设计论文开题报告机与步进电机控制器之间的数据通信最终实现由PC机直接控制步进电机的方法国外对步进电机的研究一直很活跃目前国外对步进电机的控制和驱动的一个重要发展方向是大量采用专用芯片结果是大大缩小驱动器的体积明显提高了整机的性能比较典型的芯片有两类一类芯片的核心是用硬件和微程序来保证步进电机实现合理的加减速过程同时完成计长走步正反转等对于开环使用的步进电机实现合理的加减速过程便可使其达到较高的运行频率而不失步或过冲例如日本的PPMC101B便是这种芯片采用这类专用集成电路可驱动35相电路可选择励磁方式转速精确设定的转速范围宽加减速的过渡时间及上升陡度可根据负载选定此外还有单步运转和不同的停止方式三步进电机控制的发展趋势随着自动控制技术计算机网络通信技术在众多领域中的进一步应用与发展以及数字化智能化技术的日益发展步进电机将会在更加深入广泛的领域中得以应用并且其控制系统也将随之发展尤其是智能化应用技术方向的发展将会成为步进电机下一阶段的发展趋势四本课题的目的及研究内容研究意义步进电机最大的应用是在数控机床的制造中因为步进电机不需要AD转换能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移所以被认为是理想的数控机床的执行元件目前在数控生产等应用领域有三分之二以上采用的是步进电机作为伺服控制系统的控制电机的因此如何改善步进电机的控制方法以提高定位系统的定位精度成为提高系统性能的关键所在所以本项设计通过AT89C51单片机及脉冲分配器又称逻辑转换器PMM8713完成步进电机各种运行方式的控制实现步进电机在三拍六拍工作方式下的正反转控制无级调速控制等功能CPU运行速度大为加快提高了系统响应速度能达到提高系统定为精度减少响应时间减小整体体积的目的使得步进电机在开环控制系统里就能实现精确地控制对改进数控机床的加工精度有重大意义整个系统采用模块化设计结构简单可靠通过人机交互接口可实现各功能设置操作简单易于掌握对于提高毕业设计论文开题报告工业精密定位技术进行产品革新扩大生产和提高良品率和国际经济竞争力有着重要的现实意义采用单片机来控制步进电机实现了软件与硬件相结合的控制方法用环形分配器代替软件控制达到了对步进电机的最佳控制系统中采用单片机接口线直接去控制步进电机各相驱动线路由于单片机的强大功能还可设计大量的外围电路键盘作为一个外部中断源设置了步进电机正转反转档次停止等功能采用中断和查询相结合的方法来调用中断服务程序完成对步进电机的最佳控制显示器及时显示正转反转速度等状态本方案有以下优点1单片机软件编程可以使复杂的控制过程实现自动控制和精确控制避免了失步振荡等对控制精度的影响2使用环形分配器PPM8713代替软件分配减少了对单片机CPU资源的占用提高了运行速度3单片机的强大功能使显示电路键盘电路复位电路等外围电路有机的组合大大提高系统的交互性毕业设计论文开题报告参考文献胡乾斌李光斌李玲等单片微型计算机原理与应用M武汉华中科技大学出版社2004王炳实机床电气控制M第3版北京机械工业出版社2004顾绳谷主编电机及拖动基础上下册M北京机械工业出版社1980黄勇廖宇高林基于单片机的步进电机运动控制系统设计J电子测量技术200805丁伟雄杨定安宋晓光步进电机的控制原理及其单片机控制实现J煤矿机械200506谢宋和模糊智能控制M北京化工工业出版社1998陈伯时电力拖动自动控制系统M北京机械工业出版社2000魏衍波王桂莲魏天路单片机的步进电机控制系统研究J防爆电机200504王德安常春玲基于单片机的步进电机控制J自动化与仪表200503毕业设计论文开题报告2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段途径一本课题要解决的问题1通过键盘可设定步进电机转速2通过启动暂停键控制电机启停3通过正向和反向按键改变电机的转向4通过位置检测光耦和光码盘控制步进电机某一位置停转二本课题拟采用的研究手段途径1设计手段途径1收集整理相关本毕业设计的资料熟练掌握单片机以及本设计相关的各类芯片的引脚电器元件的功能做出设计方案对各种方案进行比较选出最优方案做好设计准备2利用PROTELDXP2004绘制各模块电路图以及系统整体电路图理解电路原理掌握工作过程3编写本设计的C语言程序并用模拟软件进行仿真运行遇到问题时反复修改直到调试出最终的正确结果2设计思路系统电路由电源电路复位电路位置检测电路晶振步进电机按键电路驱动电路单片机显示电路等组成由AT89C51单片机送出时钟脉冲和方向电平到环形分配器PPM8713PPM8713是专用的步进电机的步进脉冲产生芯片它适用于三相和四相步进电机环形分配器输出三相脉冲信号经一级光电隔离器与步进电机工作强电隔离提高了系统抗干扰能力使用功率放大器来提供步进电机的工作电流将光电隔离器传送的弱电信号变为强电信号送往步进电机步进电机能够正常运行用按键设定步进电机的启停转速转向改变转速转向都可以在动态运行中进行转速数值及转向都在LED数码管中动态显示单片机利用外部中断来检测光耦中断口和键盘显示器接口芯片8279中断口系统框图如下毕业设计论文开题报告毕业设计论文开题报告指导教师意见1对文献综述的评语2对本课题的深度广度及工作量的意见和对设计论文结果的预测年月日指导教师所在专业审查意见负责人年月日袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇罗腽蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羁腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇罗腽蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羁腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇罗腽蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羁腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇罗腽蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羁腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇罗腽蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羁腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇袁节膅薂羄肃蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆罗袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿嗉莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅腽蒅蝿肈罴莁螈螇芁芇莄袀肄腽莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂蛳芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃荟葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羁莇薄罿膄芃薃虿罴艿薃袁节膅薂羄肃蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆罗袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿嗉莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅腽蒅蝿肈罴莁螈螇芁芇莄袀肄腽莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂蛳芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃荟葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羁莇薄罿膄芃薃虿罴艿薃袁节膅薂羄肃蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆罗袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿嗉莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅腽蒅蝿肈罴莁螈螇芁芇莄袀肄腽莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂蛳芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃荟葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羁莇薄罿膄芃薃虿罴艿薃袁节膅薂羄肃蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆罗袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿嗉莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅腽蒅蝿肈罴莁螈螇芁芇莄袀肄腽莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂蛳芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃荟葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羁莇薄罿膄芃薃虿罴艿薃袁节膅薂羄肃蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆罗袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿嗉莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅腽蒅蝿肈罴莁螈螇芁芇莄袀肄腽莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂蛳芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃荟葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羁莇薄罿膄芃薃虿罴艿薃袁节膅薂羄肃蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆罗袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿嗉莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅腽螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羁莇薄罿膄芃薃虿罴艿薃袁节膅薂羄肃蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆罗袂芈蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄腽莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂蛳芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃荟葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羁莇薄罿膄芃薃虿罴艿薃袁节膅薂羄肃蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆罗袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿嗉莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅腽蒅蝿肈罴莁螈螇芁芇莄袀肄腽莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂蛳芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃荟罗腽蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羁腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇罗腽蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羁腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇罗腽蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羁腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃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