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步进 电机 机电 控制系统 设计

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步进电机控制系统设计（说明书，PPT，电路图，时序图）,步进,电机,机电,控制系统,设计

内容简介：

老师你们好！ 我叫生炜，机械 115 班，我毕业设计的指导老师是王素暖，我的毕业设计题目是 步进电机控制系统设计。 我将要讲述的内容分为以下几部分。 众所周知步进电机在数控机床的制造中应用十分广泛，因为步进电机不需要 A/D 转换，能直接将数字脉冲信号转化为角位移，被认为是理想的数控机床的执行元件。 然后我们来看步进电机，步进电机是一种将数字脉冲信号转化为角位移的执行机构，也就是说当步进驱动器接收到一个脉冲信号时，它就会使步进电机转动一个固定的角度可以通过控制脉冲数量来控制步进 电机的角位移量，也可以通过控制输入脉冲的频率来控制步进电机的转速，从而达到调速的目的。 在本次毕业设计中，我选用的是三相六拍反应式步进电机，他的工作原理如图所示。 正转时通电顺序为 A-AB-B-BC-C-CA，反转时通电顺序为 AC-C-CB-B-BA-A。 单片机选用的型号是 AT89C51。它具有 4k 字节可编程闪烁处理器，全静态工作， 128X8的内部 RAM， 32 个可编程 I/O 线，两个 16 位定时器， 5 个中断源，可编程串行通道，片内振荡器和时钟电路等等。 由于单片机不能直连驱动步进 电机，因此就必须接一个功率驱动单元，这是因为单片机I/O 接口输出功率很小，输出信号不稳定，这里选用的是 ULN2003A。 利用 AT89C51 单片机的 p0.0p0.2 口这三条 I/O 控制线，通过步进电机驱动器也就是ULN2003A 对步进电机传送控制信号。 本系统采用的是外部中断， P0 口作为点击的驱动部分， P2 口作为数码管显示部分， P2口为低 4 位位选， P3 口作为信号的输入部分。 这是状态显示部分，由 4 个数码管构成，第一个数码管显示方向，第二个显示的是一条横线，后面两个显示的是转速。 这是按键部分，用 P3 口来控制信号的输入，所以把独立按键开关盒 P3 口连接起来，当按下 K1 时，相当于给 P3.0 一个低电平，步进电机加速；当按下 K2 开关时，相当于给P3.1 一个低电平，步进电机减速；按下 K3，步进电机停止；按下 k4，步进电机正转；按下K5 步进电机反转。 这个是时钟电路，可以通过提高时钟频率来提高 CPU 的速度，晶振为 12MHz。 这是复位部位，它分为上电复位，和开关复位，这里采用的是上电复位。 主程序 开始进入程序就对电机转速，电机正反转，定时器 T0、 T1 和显示转速进行初始化，还要设置显示 缓冲区和入栈的栈顶 SP。主程序只负责点亮 LED 和键盘的扫描，所以主程序的功能就是调用显示和键盘扫描子程序。 步进电机正反转控制子程序 步进电机的转向由输入电机信号脉冲的相序控制，要改变步进电机的转向只需改变输入电机信号脉冲的相序，即在电机正反转控制缓冲区装入不同的值。 三 相 六 拍步进电机相序表如 表 1 所示，正转时候装入的初值为 01H-03H-02H-06H-04H-05H,反转时候装入初值为05H-04H-06H-02H-03H-01H。 步进电机转速显示子程序 由于显示是采用的 8 段 LED 数码动态显 示，不仅需要段选信号输出还需要位选信号输出。根据要求，只需要 4 位进行显示即可实现所有显示要求。选取 P1 口 的 低四位进行位选nts信号输出，而 P2 口 8 位 为进行段选信号输出，来实现动态显示。在这里为了实 现 对步进电机各时速度显示以及运行状态显示，采用对显示缓冲区 (7AH-7FH)更换初值来实现，即不同状态对应装入不同值，再从 P1、 P2 口输出。 步进电机转速子程序 由于步进电机的速度 由 信号脉冲长度所决定，要调节步进电机的转速即调节输入信号脉冲的长短。而脉冲的长短 由 定时器控制，这里为了使程序简单易读，将加速与减速定时 器分开，加速 由 定时器 T0 完成，减速 由 T1 完成 。通过更换定时器初值缓冲区，即速度缓冲区数据来实现加速与减速控制。 当 按下加速键时 T0 装入初值并启动，减速键按下 时 T1 装入初值并启动 。 键盘扫描子程序 键盘是我们唯一和电机沟通的桥梁，通过键盘的输入从而改变电机的运