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(附表二)闽南师范大学毕业论文(设计)开 题 报 告 题 目: 上下位步进电机控制 姓 名: 学 号: 系 别: 物理与信息工程学院 专 业: 电气工程及其自动化 年 级: 2013级 指导教师: 2016年9月20日一、 选题依据目的:上位机经下位机控制步进电机,实现定点沿线运动。意义:能够精确的实现两点间的沿线运动,可以简单地实现需要沿线控制的运动,具体在生活中的应用如3D打印,数控机床,机械手臂控制等。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。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A/D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,步进电机的控制方法和定位传送是现今重要的研究课题。所以本项设计,通过设计上位机传送信号,由MAX232构成的串口模块接收,并将接收到的信号输送给STC89C52单片机处理,STC89C52单片机接收处理信号输出控制信号给ULN2003的驱动模块,驱动模块根据信号驱动步进电机正反转,无级调速等功能,并有多个步进电机的转动构成定点传送的功能。二、研究的内容及目标1研究内容设计并实现基于STC89C52单片机的上位机驱动步进电机,研究内容包括:1.STC89C52单片机外围电路的典型接法。2.位置设定:将已设定好的上位机驱动界面上选定步进电机的起始与终点位置,在确认后将其坐标经由MAX232芯片输送给下位机。3.定点传送:单片机将接收到的上位机传输来的信号由内部已编好的程序计算出各个步进电机所需要运行的功能,如正反转,速度等信息,同时使步进电机的转动能够沿着设定的直线运动。4.步进电机驱动:将单片机传来的信号由ULN2003芯片驱动步进电机的转动,使物体能够由步进电机沿着设定的路线运动。方便用于打印机、数控机床等使用。5.将完成信号传回上位机。2研究目标 设计并实现实现有控制界面的上位机程序直接控制步进电机运动,并实现多个步进电机正反转和无级调速等功能,以及定点沿线传送的功能。3. 拟解决的问题1.上位机的信号传输,坐标界面的设定及坐标点的获取。2.单片机从上位机获取信息,能成功输出想要的信号。3.多个步进电机的同时驱动,并实现相应的功能。4.驱动步进电机使其能够带动物体沿着设定好的线路运动。2、 研究方案及可行性分析1、主要研究方法和手段:本次设计主要采用STC89C52为主控芯片,上位机传输信号给下位机控制步进电机,主要通过查找资料及电路的设计、分析、比较来实现各个模块的功能。2、已有的主要设备、软件、资料:Protel 99 SE软件、STC89C52开发板、万用电表、直流电源等、计算机,互联网,图书馆,电子阅览室。主要参考文献有:1 吴康,刘景林.多通道步进电机控制系统上位机设计J.微电机,2015,48(5):66-69.2 游达章,肖哲,李秋实.单片机+PC 二维数控系统的设计与实现 J.机械设计与制造, 2015(2).157-1603 刘鑫.基于单片机的双步进电机协调运动控制器设计J. 电气应用,2007,26(3):65-68.4 毛制怒,冯浩,李宪章.基于上位机与MCS-51单片机的X-Y 轴定位驱动系统J.制冷与空调, 2005 (2).5 方爱平.基于单片机的步进电机控制系统的设计和实现D,浙江:浙江工业大学.2008.6 赵晗.步进电机集成式驱动器的设计D,黑龙江:哈尔滨工业大学硕士论文.2006.7 刘兴辉,毕国玲步进电机的单片机控制系统研制J.辽宁大学学报.2007.34(4).319-321.8 郑伟.步进电机的计算机控制J.韶关大学学报(自然科学版), 1994.15(2).82-85.9 陈晋玮,卢道华.用VC实现PC机串口对步进电机的控制J.微机发展, 2003.13(5).55-56.10 蒋庆斌,张建生.用89C52单片机实现反应式步进电机变细分驱动J.现代驱动与控制, 2006 (3):21-23.11 宋雪玲,刘朝英,宋哲英,步进电机绘图系统设计J河北工业科技.2008.25(2).96-102.12 古志坚基于单片机的步进电机控制系统研究D广州:华南理工大学电子与通信工程,2013.1113 陈志聪.步进电机驱动控制技术及其应用设计研究D.厦门:厦门大学电路与系统系,2008.14 尤婷,冯军民,吕梅蕾.步进电机驱动电路研究J.电气开关, 2005.4(5): 34-35.15 毛纪文.步进电机的应用J.黑龙江冶金, 2013, 33(1): 56-58.16 高琴,刘淑聪,彭宏伟.步进电机控制系统的设计及应用J.制造业自动化, 2012.34(1): 150-152.17 孙剑忠,刘凤春.电机与拖动(第二版)M.北京:机械工业出版社,2013.4:197-201.18 魏娜.浅析步进电机的选择与使用J.科技与企业, 2013(2):298.19 马秀清 .步进电机的选用计算方法 J.中国新技术新产品, 2009(13):120.20 徐建国.步进电机智能控制的设计与实现J.电子技术与软件工程, 2016(22).139.21 张同祥,曲波.步进电机控制器的设计J.电工电气, 2010(11): 14-17.22 陈家凤,彭其圣.基于VC+的步进电机控制方法探讨J.现代电子技术, 2005.17(9).4-6.23 陶小红,黄友锐,胡以华.多轴转台系统的上下位机控制技术 J.电光与控制, 2005.12(4).76-78.24 李晶飞,郑力维.一种利用 51 单片机控制的步进电机设计J.机械研究与应用, 2011(4).97-101.25 刘艳玲.采用MAX232实现MCS-51单片机与PC机的通信J.天津理工学院学报, 1999, 15(2): 57-61.四、研究进度计划第一阶段(9.1-9.9),查阅相关的文献资料,了解课题相关的发展背景,应用领域,应用前景及意义等。评估其在性能、经济效益等方面的优缺点;调研、学习相应系统的工作原理、实现方法等;第二阶段(9.10-9.19),在学习和分析课题文献资料的基础上,完成约3000字左右的文献综述;第三阶段(9.20-9.30),根据设计任务和要求,进一步完成课题可行性分析,研究本设计所要解决的问题,完成开题报告; 第四阶段(10.1-10.7),进行理论分析和方案论证的基础上,讨论并确定 课题的最终方案;芯片选择及购买和电路的设计;第五阶段(10.8-11.1),开始原理图电路的绘制和PCB图的布板,软件的编写,软件的调试,制作电路板,焊装电路; 第六阶段(11.1-11.30),硬件电路完成,进行硬件调试,完成整机测试,进行设计验证,直至完成预订功能,开始论文初稿的写作;第七阶段(

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