基于单片机的步进电机驱动设计(终稿)

1、 课程设计论文题 目:基于单片机的步进电机驱动设计 学 院:测试与光电工程学院 专业名称:电子科学与技术班级学号: 09083110 指导教师:王庆2012年 12月摘要步进电动机是一种将脉冲信号变换成相应的角位移(或线性位移的电磁 装置,是一种特殊的电动机。步进电动机由于精确性以及其良好的性能,其组 成的开环系统既简单、廉价,又非常可行,因此在打印机等办公自动化设备以 及各种控制装置等众多领域有着极其广泛的应用。本文介绍了以 51系列单片机 AT89C51为控制核心所设计的步进电机的控制系统,用 C 语言编写出电机的正 转、反转、加速、减速、停止程序,通过单片机、电机的驱动芯片以及相应的 按

2、键实现以上功能, 并且步进电机的工作状态要用相应的发光二极管显示出来。 本文内容介绍了步进电机以及单片机原理、该系统的硬件电路、程序组成,同 时对软、硬件进行了调试,同时介绍了调试过程中出现的问题以及解决问题的 方法。该设计具有思路明确、可靠性高、稳定性强等特点,通过调试实现了上 述功能。关键词:步进电机、 AT89C51、控制系统基于单片机的步进电机驱动设计1 绪论 . 42 步进电机工作原理 . 4 2.1 换相顺序的控制 . 5 2.2 步进电机的换向控制 . 5 2.3 步进电机的速度控制 . 5 2.4 步进电机的起停控制 . 5 2.5 步进电机的加减速控制 . 62.6 步进电机

3、的换向控制 . 73 步进电机系统软件设计 . 9 3.1 步进电动机控制程序 . 9 3.2 按键扫描子程序 . 113.3 加、减程序设计 . 124 步进电机系统硬件设计 . 14 4.1 单片机最小系统 . 14 4.2 步进电机驱动电路 . 16 4.3 显示电路 . 194.4 按键电路 . 205 系统调试 . 20 5.1 软件调试 . 205.2 硬件调试 . 216 总结 . 21 6.1 论文工作总结 . 216.2 对后续工作的展望 . 227 结束语 . 228 鸣谢 . 239 参考文献 . 24 附录 -步进电机驱动程序 . 251 绪论随着微电子和计算机技术的发

4、展, 步进电动机的需求量与日俱增, 研制步进 电机驱动器及其控制系统具有十分重要的意义。 步进电机是一种进行精确步进运 动的机电执行元件, 它广泛应用于工业机械的数字控制, 为使系统的可靠性、 通 用性、可维护性以及性价比最优,根据控制系统功能要求及步进电机应用环境, 确定了设计系统硬件和软件的功能划分, 从而实现了基于 8051单片机的四相步进 电机的开环控制系统。 控制系统通过单片机存储器、 I/O接口、 中断、 键盘、 LED 显示器的扩展、步进电机的环形分频器、驱动及保护电路、人机接口电路、中断 系统及复位电路、 单电压驱动电路等的设计, 实现了四相步进电机的正反转, 急 停等功能。

5、为实现单片机控制步进电机系统在数控机床上的应用, 系统设计了两 个外部中断, 以实现步进电机在某段时间内的反复正反转功能, 也即数控机床的 刀架自动进给运动, 随着单片机技术的不断发展, 单片机在日用电子产品中的应 用越来越广泛, 步进电机的应用得到很大的提高。 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 (及步进角 。 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; 同时您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它最突出的优点是可以在宽广的频率范 围内通

6、过改变脉冲频率来实现调速, 快速起停、 正反转控制及制动等, 并且用其 组成的开环系统既简单、 廉价, 又非常可行, 因此在打印机等办公自动化设备以 及各种控制装置等众多领域有着极其广泛的应用。2 步进电机工作原理由于步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线或角位移的执行元件, 它不能 直接接到交直流电源上,而必须使用专业设备 -步进电机控制驱动器,典型步 进电机控制系统如图 1所示:控制器可以发出脉冲频率从几赫兹到几千赫兹可以 连续变化的脉冲信号, 它为环形分配器提供脉冲序列, 环形分配器的主要功能是把来自控制环节的脉冲序列按一定的规律分配后, 经过功率放大器的放大加到步 进电机驱动电源的各项输

7、入端, 以驱动步进电机的转动, 环形分配器主要有两大 类:一类是用计算机软件设计的方法实现环形分配器要求的功能, 通常称软环形 分配器。 另一类是用硬件构成的环形分配器, 通常称硬环形分配器。 功率放大器 主要对环形分配器的较小输出信号进行放大, 以达到驱动步进电机的目的, 步进 电机的基本控制包括转向控制和速度控制两个方面。 从结构上看, 步进电机分为 三相单三拍、三相双三拍和三相六拍 3种,其基本原理如下:2.1 换相顺序的控制通电换相这一过程称为脉冲分配。 例如, 三相步进电机在单三拍的工作方式 下,其各相通电顺序为 ABCA ,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别 控制 A 、 B 、

8、 C 相的通断。三相双三拍的通电顺序为 ABBCCAAB ,三相六 拍的通电顺序为 AABBBCCCAA 。2.2 步进电机的换向控制如果给定工作方式正序换相通电, 步进电机正转。 若步进电机的励磁方式为 三相六拍,即 AABBBCCCAA 。如果按反序通电换相,即AACCCBBBAA ,则电机就反转。其他方式情况类似。2.3 步进电机的速度控制如果给步进电机发一个控制脉冲, 它就转一步, 再发一个脉冲, 它会再转一 步。 两个脉冲的间隔越短, 步进电机就转得越快。 调整送给步进电机的脉冲频率, 就可以对步进电机进行调试。2.4 步进电机的起停控制步进电机由于其电气特性, 运转时会有步进感。

9、为了使电机转动平滑, 减小 振动, 可在步进电机控制脉冲的上升沿和下降沿采用细分的梯形波, 可以减小步 进电机的步进角, 跳过电机运行的平稳性。 在步进电机停转时, 为了防止因惯性而使电机轴产生顺滑, 则需采用合适的锁定波形, 产生锁定磁力矩, 锁定步进电 机的转轴,使步进电机转轴不能自由转动。2.5 步进电机的加减速控制在步进电机控制系统中, 通过实验发现, 如果信号变化太快, 步进电机由于 惯性跟不上电信号的变化, 这时就会产生堵转和失步现象。 所有步进电机在启动 时, 必须有加速过程, 在停止时波形有减速过程。 理想的加速曲线一般为指数曲 线,步进电机整个降速过程频率变化规律是整个加速过

10、程频率变化规律的逆过 程。 选定的曲线比较符合步进电机升降过程的运行规律, 能充分利用步进电机的 有效转矩,快速响应性好,缩短了升降速的时间,并可防止失步和过冲现象。在 一个实际的控制系统中, 要根据负载的情况来选择步进电机。 步进电机能响应而 不失步的最高步进频率称为“启动频率”,于此类似“停止频率”是指系统控制 信号突然关断, 步进电机不冲过目标位置的最高步进频率。 电机的启动频率、 停 止频率和输出转矩都要和负载的转动惯量相适应, 有了这些数据, 才能有效地对 电机进行加减速控制。加速过程有突然施加的脉冲启动频率 f0。步进电机的最高 启动频率(突跳频率一般为 0.1KHz 到 34KH

11、z ,而最高运行频率则可以达到 N*102KHz,以超过最高启动频率的频率直接启动,会产生堵转和失步的现象。 在一般的应用中, 经过大量实践和反复验证, 频率如按直线上升或下降, 控 制效果就可以满足常规的应用要求。用 PLC 实现步进电机的加 P 减速控制,实践上就是控制发脉冲的频率。加速时,使脉冲频率增高,减速则相反。如果使用定时器来控制电机的速度,加减速控制就是不断改变定时中断的设定值。速度从 v1v2变化,如果是线性增加, 则按给定的斜率加 P 减速; 如果是突变,则按阶梯 加速处理。在此过程中要处理好两个问题:速度转换时间应尽量短。 为了缩短速度转换的时间, 可以采用建立数据表 的方

12、法。 结合各曲线段的频率和各段间的阶梯频率, 就可以建立一个连续的数据 表, 并通过转换程序将其转换为定时初始表。 通过在不同的阶段调用相应的定时 初值, 就可控制电机的运行。 定时初值的计算是在定时中断外实现的, 并不占用 中断时间,保证电机的高速运行。保证控制速度的精确性。 要从一个速度准确达到另一个速度, 就要建立一 个校验机制,以防超过或未达到所需速度。2.6 步进电机的换向控制步进电机换向时,一定要在电机降速停止或降到突跳频率范围之内在换向, 以免产生较大的冲击而损坏电机。 换向信号一定要在前一个方向的最后一个脉冲 结束后以及下一个方向的第一个脉冲前发出。 对于脉冲的设计主要要求其有

13、一定 的脉冲宽度、 脉冲序列的均匀度及高低电平方式。 在某一高速下的正、 反向切换 实质包含了降速换向加速 3个过程。步进电机有如下特点: 步进电机的角位移与输入脉冲数严格成正比,因此当它转一转后,没有 累计误差,具有良好的跟随性。 由步进电机与驱动电路组成的开环数控系统,既非常方便、廉价,也非 常可靠。同时,它也可以有角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。 步进电机的动态响应快,易于启停、正反转及变速。 速度可在相当宽的范围内平滑调节,低速下仍能保证获得很大的转矩, 因此一般可以不用减速器而直接驱动负载。 步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行,它不能直接用交流电源或直 流电源。 步进电机自身

14、的噪声和振动比较大,带惯性负载的能力强。 图 2-1 步进电机工作时序波形图 表 2-1 四相单四拍脉冲分配表 表3 步进电机系统软件设计本系统的软件设计主要分为系统初始化、延时子程序、按键响应程序,数码 管显示程序, 读子程序及控制脉冲输出几部分, 事实上每一部分都是紧密相关的, 每个功能模块对于整体设计都是非常重要, 单片机 AT89S51通过软件编程才能使 系统真正的运行起来,软件设计的好坏也直接决定了系统的运行质量。程序流程图的设计遵循自顶向下的原则, 即从主体遂逐步细分到每一个模块 的流程。在流程图中把设计者的控制过程梳理清楚。系统主程序流程图如图 4-1所示。图 3-1 主程序流程

15、图3.1 步进电动机控制程序步进电机的正转,反转,加速减速是通过对 Direct 和 speed 标志位的检测而定 的,其正反转的程序控制流程图如下图 3.1-1所示。 图 3.1-1 步进电机的正转流程图图 3.1-2 步进电机的反转流程图3.2 按键扫描子程序本次设计要求有 3个按键,分别为加速、减速和换向。由于键盘数量比较少, 所以本次设计采用矩阵键盘,其中 Speed 为加速键、 Slow 为减速,。当用手按下一个键时, 往往按键在闭合位置和断开位置之间跳几下才稳定到 闭合状态的情况;在释放一个键时,也回会出现类似的情况。这就是抖动。抖动 的持续时间随键盘材料和操作员而异, 不过通常总

16、是不大于 10ms 。 很容易想到, 抖动问题不解决就会引起对闭合键的识别。 用软件方法可以很容易地解决抖动问 题,这就是通过延迟 3-10ms 来等待抖动消失,这之后,在读入键盘码,按键扫 描子程序如图 3.2-1所示。 图 3.2-1 按键部分流程图3.3 加、减程序设计1、加速部分当电机正转或反转的时候,按下加速键,调用加速子程序,使电机每转动一 步的延时时间变短,从而实现电机的加速。流程图如图 3.3-1所示。 图 3.3-1 加速部分流程图2、减速部分电机正转或反转的时候, 按下减速键, 通过改变电机每转动一步的延时 时间,使时间变长,从而实现电机减速。流程图如图 4.6所示。 图

17、3.3-2 减速部分流程4 步进电机系统硬件设计本设计的硬件电路只要包括控制电路、单片机最小系统、驱动电路、显示电 路四大部分。 最小系统只要是为了使单片机正常工作。 控制电路只要由开关和按 键组成, 由操作者根据相应的工作需要进行操作。 显示电路主要是为了显示电机 的工作状态和转速。 驱动电路主要是对单片机输出的脉冲进行功率放大, 从而驱 动电机转动。系统总体设计方框图如图 4-1所示 从该系统的设计要求可知,该系统的输入量为速度和方向,速度应该有增减 变化,通常用加减按钮控制速度,这样只要 2根口线,再加上一根方向线盒一根 启动信号线共需要 4根输入线。系统的输出线与步进电机的绕组数有关。

18、这里选 进电机,该电机共有四相绕组,工作电压为 +5V,可以个单片机共用一个电源。 步进电机的四相绕组用 P1口的 P1.0P1.3控制,由于 P1口驱动能力不够,因而用 一片 2803增加驱动能力。用 P0口控制第一数码管用于显示正反转,用 P2口控制 第二个数码管用于显示转速等级。数码管采用共阳的。4.1 单片机最小系统单片机最小系统或者称为最小应用系统, 素质用最少的元件组成的单片机可 以工作的系统,对 51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、复位电 路、晶振电路。本设计采样 Atmel 公司生产的 89C52单片机是一种低功耗 /低电压 高性能的 8位单片机,它采用 CMOS

19、 和高密度非易失性存储技术,而且其输出引脚和指令系 统都与 MCS-51兼容;片内的 Flash ROM允许在系统内改编程序或用常规的非易 失性编程器来编程,内部除 CPU 外,还包括 256字节 RAM , 4个 8位并行 I/O口, 5个中断源, 2个中断优先级, 2个 16位可编程定时计数器, 89C52单片机是一种功 能强、灵活性高且价格合理的单片机,完全满足本系统设计需要。复位电路:使用了独立式键盘,单片机的 P1口键盘的接口。该设计要求只需 4个键对步进电机的状态进行控制, 但考虑到对控制功能的扩展, 使用了 6路独立 式键盘。复位电路采用手动复位,所谓手动复位,是指通过接通一按钮

20、开关,使 单片机进入复位状态, 晶振电路用 30PF 的电容和一 12M 晶体振荡器组成为整个电 路提供时钟频率。晶振电路:8051单片机的时钟信号通常用两种电路形式电路得到:内部震荡 方式和外部中断方式。在引脚 XTAL1和 XTAL2外部接晶振电路器(简称晶振 或陶瓷晶振器, 就构成了内部晶振方式。 由于单片机内部有一个高增益反相放大 器, 当外接晶振后, 就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。 内部振荡方式的 外部电路如图 5示。其电容值一般在 530pf, 晶振频率的典型值为 12MHz, 采用 6MHz 的情况也比较多。内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定,实用电路实用较多。 图 4.

21、1-1 单片机最小系统原理图4.2 步进电机驱动电路步进电机是数字控制电机, 它将脉冲信号转变成角位移, 即给一个脉冲信号, 步进电机就转动一个角度, 因此非常适合于单片机控制。 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。 步进电机分三种:永 磁式(PM ,反应式(VR 和混合式 (HB,步进电机又称为脉冲电机,是工业 过程控制和仪表中一种能够快速启动, 反转和制动的执行元件, 其功用是将电脉 冲转换为相应的角位移或直线位移, 由于开环下就能实现精确定位的特点, 使其 在工业控制领域获得

22、了广泛应用。 步进电机的运转是由电脉冲信号控制的, 其角 位移量或线位移量与脉冲数成正比, 每个一个脉冲, 步进电机就转动一个角度 (不 距角或前进、倒退一步。步进电机旋转的角度由输入的电脉冲数确定,所以, 也有人称步进电机为数字 /角度转换器。 四相步进电机的工作原理该设计采用四相步进电机, 采用单极性直流电源供电。 只要对步进电机的各 相绕组按合适的时序通电, 就能使步进电机转动。 当某一相绕组通电时, 对应的 磁极产生磁场,并与转子形成磁路,这时,如果定子和转子的小齿没有对齐,在 磁场的作用下, 由于磁通具有力图走磁阻最小路径的特点, 则转子将转动一定的 角度,使转子与定子的齿相互对齐,

23、由此可见,错齿是促使电机旋转的原因。 步进电机的静态指标及术语相数:产生不同队 N 、 S 磁场的激磁线圈对数,常用 m 表示。拍数:完成一个磁场周期性变化所需脉冲用 n 表示,或指电机转过一个齿距 角所需脉冲数,以四相电机为例,有四相四拍运行方式即ABBCCDDAAB, 四相八拍运行方式即AABBBCCCDDDAA 。步距角:对应一个脉冲信号,电机转子转过的角位移用 表示。 =360度(转子 齿角运行拍数,以常规二、四相,转子齿角为 50齿角电机为例。四相运行时步 距角 zz x为 =360度 /(50*4 =1.8度,八拍运行时步距角为 =360度 /(50*8 =0.9度。定位转矩:电机

24、在不通电的状态下,电机转子自身的锁定力矩(由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的。静转矩:电机在额定静态作业下,电机不做旋转运动时,电机转轴的锁定力 矩。 此力矩是衡量电机体积的标准, 与驱动电压及驱动电源等无关。 虽然静态转 矩与电磁激磁匝数成正比,与定子和转子间的气隙有关。但过分采用减小气隙, 增加励磁匝数来提高静转矩是不可取的,这样会造成电机的发热及机械噪音。 四相步进电机的脉冲分配规律目前,对步进电机的控制主要有分散器件组成的环形脉冲分配器、软件环 形脉冲分配器、专用集成芯片环形脉冲分配器等。本设计利用单片机进行控制, 主要是利用软件进行环形脉冲分配。 四相步进电机的工作方式为四相单四拍,

25、 双 四拍和四相八拍工作的方式。各种工作方式在电源通电时的时序 与波形分别如 图 1 a、 b 、 c 所示。本设计的电机工作方式为四相单四拍,根据步进电机的工作 的时序和波形图, 总结出其工作方式为四相单四拍时的脉冲分配规律, 四相双四 拍的脉冲分配规律,在每一种工作方式中,脉冲的频率越高,其转速就越快,但 脉冲频率高到一定程度, 步进电机跟不上频率的变化后电机会出现失步现象, 所 以脉冲频率一定要控制在步进电机允许的范围内。ULN 是集成达林顿管 IC ,内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管,可用 来驱动继电器。它是双列 16脚封装 ,NPN 晶体管矩阵 , 最大驱动电压 =50V,电流

26、 =500mA,输入电压 =5V,适用于 TTL COMS,由达林顿管组成驱动电路。 ULN 是集 成达林顿管 IC, 内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管 , 它的输出端允许通过 电流为 200mA ,饱和压降 VCE 约 1V 左右,耐压 BVCEO 约为 36V 。用户输出口 的外接负载可根据以上参数估算。 采用集电极开路输出, 输出电流大, 故可直接 驱动继电器或固体继电器,也可直接驱动低压灯泡。ULN2003的作用:ULN2003是大电流驱动阵列 , 多用于单片机、智能仪表、 PLC 、数字量输出卡等控制电路中。可直接驱动继电器等负载。 输入 5VTTL 电 平, 输出可达 500

27、mA/50V。 ULN2003是高耐压、 大电流达林顿陈列 , 由七个硅 NPN 达林顿管组成。ULN2003的每一对达林顿都串联一个 2.7K 的基极电阻 , 在 5V 的工作电压下它 能与 TTL 和 CMOS 电路 直接相连 , 可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器。 ULN2003 是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品 , 具有电流增益高、 工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点 , 适应于各类要求高速大功率驱动的系统。 ULN2003A 引脚图及功能如图 4.2-1所示。 图 3.2-1 ULN2003A引脚图ULN2003 是高耐压、 大电流、 内部由七个硅 NPN 达林顿管组成

28、的驱动芯片。 经常在以下电路中使用, 作为显示驱动、 继电器驱动、 照明灯驱动、 电磁阀驱动、 伺服电机、步进电机驱动等电路中。 ULN2003 的每一对达林顿都串联一个 2.7K 的基极电阻 , 在 5V 的工作电压下它能与 TTL 和 CMOS 电路直接相连,可以直接 处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。 ULN2003 工作电压高,工作电流 大,灌电流可达 500mA ,并且能够在关态时承受 50V 的电压,输出还可以在高 负载电流并行运行。 ULN2003 的封装采用 DIP 16 或 SOP 16 。 ULN2003可以 驱动 7个继电器 , 具有高电压输出特性, 并带有共阴极的

29、续流二极管使器件可用于 开关型感性负载。 每对达林顿管的额定集电极电流是 500mA , 达林顿对管还可并 联使用以达到更高的输出电流能力。通常单片机驱动 ULN2003时,上拉 2K 的电阻较为合适,同时, COM 引脚应 该悬空或接电源。 ULN2003是一个非门电路,包含 7个单元,但独每个单元驱动 电流最大可达 350mA. 资料的最后有引用电路, 9脚可以悬空。 比如 1脚输入, 16脚输出,你的负载接在 VCC 与 16脚之间,不用 9脚,步进电机驱动电路如图 4.2-2所示。 图 4.2-2 步进电机驱动电路4.3 显示电路在该步进电机的控制器中,电机可以正反转,可以加速、减速,

30、其中电机转 速的等级分为七级, 为了方便知道电机的运行状态和电机的转速的等级, 这里设 计了电机转速和电机的工作状态的显示电路。 在显示电路中, 主要是利用了单片 机的 P0口和 P2口。采用两个共阳数码管作显示。第一个数码管接的 a 、 b 、 c 、 d 、 e 、 f 、 g 、 h 分别接 P0.0P0.7口,用于显示电机正反转状态,正转时显示“ 1”, 反转时显示“一”,不转时显示“ 0”。第二个数码管的 a 、 b 、 c 、 d 、 e 、 f 、 g 、 h 分别接 P2.0P2.7口,用于显示电机的转速级别,共七级,即从 17转速依次递 增,“ 0”表示转速为零。系统显示电路

31、如图 4.3-1所示。 图 4.3-1 显示电路4.4 按键电路本系统通过 3个按键加上拉电阻构成系统的按键输入电路,按键电路原理图 如图 4.4-1所示。 图 4.4-1 按键电路电路原理图5 系统调试5.1 软件调试把编好的程序(包括正反转程序、停止程序、显示程序等合理安排好结 合到一起进行编译。 由于编译只能检查是否存在语法错误, 所以还要看是否存在 逻辑错误。程序修改好以后,当显示编译 0错误, 0警告的时候,这说明已经没有 语法错误了, 是否有逻辑错误还要看接上电路板通过仿真以后, 步进电机能否正 常转动,显示是否正常。5.2 硬件调试电路的工作离不开电源,所以电源是必不可少的。电源

32、采用的是利用变压 器将 220V 的电压转换为 12V 的电压, 再利用桥堆整流使交流电变成直流电, 最后 分别利用 LM7812和 LM7805芯片得到 12V 和 5V 的电压。电路板焊接好以后,首先要检查一下电路设计是否合理、元器件焊接是否 正确, 焊接好以后需要仔细检查。 用万用表分别检测从 7812和 7805第三个端口出 来的是否是 12V 和 5V ,结果发现 7805两端电压正常, 7812两端电压非常不稳定。 用万用表仔细检查了每根线, 发现了原因, 电路板存在虚焊的现象。 再次将电路 板焊好,检查好以后,用万用表检测两端输出电压,结果正确,电源准备工作完 毕。步进电机一开始

33、不能正常转动,以为是电路焊接有问题,为了防止再次出 现虚焊,首先将电路板用万用表检查了一遍,没问题。程序也是正确的。后来仔 细看了步进电机工作原理, 原来步进电机要正常实现正反转, 四个相序必须弄清。 把电机接上电源, 用高电平分别接触电机的引线, 每接触一下电机就会向前或向 后转动一下,经过几次试验,终于搞清了电机的四个相序,排列顺序分别是 1 A , 2 C , 3 B , 4 D 。弄清了相序,把电路板重新布线,焊接好,结果电机 能够正常转动了。6 总结6.1 论文工作总结本次毕业设计能够实现步进电机的启停、 正反转以及速度的调节, 通过本次 毕业设计加强了我对软件编程和硬件设计的掌握,

34、并且熟悉了 ULN2004、 74ls11等芯片。 步进电机在控制系统中具有广泛的应用。 它可以把脉冲信号转换成角位 移,并且可用作电磁制动轮、电磁差分器、或角位移发生器等,所以说步进电机 有着广阔的市场和远大的发展前景。本设计实现了占用 CPU 时间少,效率高;易 于控制步进电机的转向转速; 提高了步进电机的步进精度等。 再有, 本设计过程 考虑比较周全, 可以方便灵活地控制步进电机的运行状态, 以满足不同用户的要求, 因此常把单片机步进电机控制电路称之为可编程步进电机控制驱动器。 步进 电机控制(包括控制脉冲的产生和分配使用软件方法,即用单片机实现,这样 既简化了电路,也减低了成本。6.2

35、 对后续工作的展望本文虽然在应用单片机对步进电机的控制果真取得了一些研究成果,提出了 解决方案和可行性算法。 但是在芯片的发展, 以及出现了更高级的芯片能够很好 的控制步进电机,能够很大程度上提高电机的精确性和稳定性。从总体来说,本文重点是实现了 AT89C51对步进电机的控制实现以及对单 片机的外围电路等进行了基础性的研究, 由于时间和条件的限制, 虽然取得了一 定的效果,但尚存在一定不足之处有待今后进一步解决。7 结束语在这一次单片机最小系统的设计过程中,通过对自己所学的知识的回顾,并 充分发挥对所学知识的理解和对课程设计的思考及书面表达能力,最终完成了。 这为自己今后进一步深化学习, 积

36、累了一定宝贵的经验。 撰写设计论文的过程也 是专业知识的学习过程, 它使我运用已有的专业基础知识, 对其进行设计, 分析 和解决一个理论问题或实际问题, 把知识转化为能力的实际训练。 培养了我运用 所学知识解决实际问题的能力。通过这次课程设计我发现,只有理论水平提高了;才能够将课本知识与实践 相整合, 理论知识服务于教学实践, 以增强自己的动手能力。 这个实验十分有意 义 我获得很深刻的经验。通过这次课程设计,我们知道了理论和实际的距离, 也知道了理论和实际想结合的重要性, , 也从中得知了很多书本上无法得知的知 识。8 鸣谢首先诚挚的感谢我的论文指导老师王庆老师,从选题的确定、论文的写作、

37、修改到最后定稿过程中, 自始至终都倾注着老师的心血。 特别是他多次询问写作 进程,并为我指点迷津,帮助我开拓思路,老师以严谨的治学之道、宽厚仁慈的 胸怀、 积极乐观的生活态度, 兢兢业业、 孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取 精神为我树立了一辈子学习的典范, 他的教诲与鞭策将激励我在学习和生活的道 路上励精图治, 开拓创新。 她渊博的知识、 开阔的视野和敏锐的思维给了我深深 的启迪。我以最诚挚的心意感谢张东奎老师。在毕业设计期间, 我要感谢许多让我分享他们宝贵经验和知识的老师, 教会 我正确的思考方式。同时 , 也要感谢在论文写作过程中,帮助过我、并且共同奋 斗四年的大学同学们, 能够顺利完成

38、论文, 离不开他们的帮助, 在此表示最深的 谢意。9 参考文献1 张友德 . 单片微型机原理、应用与实验 M.上海 :复旦大学出版社, 2005. 2 李夙 . 异步电动机直接转矩控制 M.北京 :机械工业出版社 ,1998.3 王鸿钰 . 步进电机控制入门 M.上海 :同济大学出版社 ,1990.4 袁任光 , 张伟武 . 电动机控制电路选用与 258实例 M.北京 :机械工业出版 社 ,2005.5 王秀和 . 永磁电机 M.北京 : 中国电力出版社 ,2007.6 房玉明 , 杭柏林 . 基于单片机的步进电机开环控制系统 J.电机与控制应用, 2006, 33(4:64-64.7 孙笑辉 , 韩曾晋 . 减少感应电动机直接转矩控制系统转矩脉动的方法 J.电气传 动 ,2001, (1:8-11.8 冯江华 , 陈高华 , 黄松涛