基于單片機(jī)與微機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)cuicui 2

1、基于單片機(jī)與微機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)答辯人：吳翠翠班級：電子技術(shù)0701班指導(dǎo)老師：李世軍湖南工程學(xué)院2011屆畢業(yè)論文答辯基于單片機(jī)與微機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.課題的來源及研究背景2.系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)3.硬件設(shè)計(jì)4.軟件設(shè)計(jì)5.總結(jié)&展望6.致謝1.課題的來源及研究背景 隨著現(xiàn)代機(jī)械電子行業(yè)的不斷發(fā)展，自動控制 系統(tǒng)在越來越多的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。一般地，在一個(gè)完整的自動控制系統(tǒng)中，電機(jī)作為運(yùn)動伺服機(jī)構(gòu)，是一個(gè)不可或缺的重要組成部分，電機(jī)中步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用較為廣泛。 單片機(jī)是現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是單片機(jī)在自動控制、通信領(lǐng)域中

2、的應(yīng)用。2.系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)本課題是要求設(shè)計(jì)一個(gè)用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)，并要求能實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的啟動、停止、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)向控制、轉(zhuǎn)速顯示等。由此可將該系統(tǒng)分成控制中心、驅(qū)動部分、顯示部分以及輸入部分等四個(gè)部分。系統(tǒng)的輸入部分有兩個(gè)部分，一個(gè)是上位機(jī)通過串行口對單片機(jī)的輸入，另一個(gè)就是單片機(jī)通過接口接收的硬件輸入。 系統(tǒng)原理框圖3.硬件設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)原理圖 步進(jìn)電機(jī)控制和驅(qū)動模塊電路步進(jìn)電機(jī)工作原理 步進(jìn)電機(jī)將電脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個(gè)脈沖信號，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動一個(gè)角度，因此非常適合于單片機(jī)控制。通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)通過控制脈沖頻率來控制電

3、機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。驅(qū)動模塊電路原理圖 ULN2003 ULN2003是大電流驅(qū)動陣列,由七個(gè)硅NPN 復(fù)合晶體管組成。 特點(diǎn)：電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等。適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動的系統(tǒng)。 RS232 串口通信電路為了能將編譯后的程序文件下載到單片機(jī)中，并且通過上位機(jī)發(fā)送命令來控制電機(jī)，用到了MAX232芯片。在89C52單片機(jī)系統(tǒng)中，分別從P3.0和P3.1引出串口線RXD和TXD轉(zhuǎn)換成RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)的電平，這樣，二者之間就可以通過RS-232接口進(jìn)行數(shù)字信號的傳送。 TTL轉(zhuǎn)RS232接口電路 電源電路電源設(shè)計(jì)中需要考慮的主要問題是功

4、率和散熱問題。為獲得一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的電源電路，可通過降壓，整流，穩(wěn)壓，濾波四個(gè)環(huán)節(jié)得到5V的直流穩(wěn)壓電源：電源電路圖 4.軟件設(shè)計(jì)該控制系統(tǒng)軟件部分用MCS-51匯編語言編程實(shí)現(xiàn)，采用模塊化程序設(shè)計(jì)思想，將軟件劃分成若干單元.軟件設(shè)計(jì)關(guān)系圖： 上位機(jī)界面計(jì)算機(jī)用VB做界面，用RS-232串口通信，VB用MSCOMM控件與單片機(jī)經(jīng)RS232串口實(shí)現(xiàn)通訊。一方為主發(fā)，一方為應(yīng)答。 系統(tǒng)主程序框圖PC機(jī)控制端先給單片機(jī)發(fā)送“開始指令”和有關(guān)系統(tǒng)測量參數(shù)，單片機(jī)接收到后硬件系統(tǒng)開始工作，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集到的信號經(jīng)放大和A/D變換后送入單片機(jī)，單片機(jī)把處理后的數(shù)據(jù)整理成幀，然后通過RS232接口傳到計(jì)算

5、機(jī)。計(jì)算機(jī)首先對單片機(jī)發(fā)過來的每一幀數(shù)據(jù)進(jìn)行正確的接收，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，然后再進(jìn)行必要的處理，以達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。上圖所示的是一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的控制界面，“端口選擇”是選擇要輸入的串行口，“波特率選擇”是要選定傳送的速度及位數(shù)，“速度顯示”是顯示步進(jìn)電機(jī)當(dāng)前運(yùn)行速度，“允許輸入”是鎖定按鍵，只有在打勾的時(shí)候才能相應(yīng)按鍵輸入.。 正反轉(zhuǎn)子程序流程圖ABAB01100101102001131001相順序正反轉(zhuǎn)子程序正轉(zhuǎn)：START: MOV A,#03H MOV P1,A LCALL DEL0 MOV A,#06H MOV P1,A LCALL DEL0 MOV A,#0CH MOV

6、P1,A LCALL DEL0 MOV A,#09H MOV P1,A LCALL DEL0 LJMP STARTDEL0: MOV R2,#0FFHDEL1: MOV R3,#100 DJNZ R3,$ DJNZ R2,DEL1 RET END反轉(zhuǎn)：START: MOV A,#09H MOV P1,A LCALL DEL0 MOV A,#0CH MOV P1,A LCALL DEL0 MOV A,#6H MOV P1,A LCALL DEL0 MOV A,#03H MOV P1,A LCALL DEL0 LJMP STARTDEL0: MOV R2,#0FFHDEL1: MOV R3,#100 DJNZ R3,$ DJNZ R2,DEL1 RET END5.總結(jié)&展望總結(jié)：本次設(shè)計(jì)以計(jì)算機(jī)為上位機(jī)，單片機(jī)為下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)了其串行通信，通過上位機(jī)控制其下位機(jī)的步進(jìn)電機(jī)，達(dá)到控制正，反轉(zhuǎn)，以及控制其步數(shù)的目的。 展望：本系統(tǒng)還可以進(jìn)行二次開發(fā)，在二次開發(fā)中可解決傳輸距離和實(shí)時(shí)監(jiān)控等問題，傳輸距離可采用RS485通信方式或采用TCP/IP協(xié)議，采用兩臺以上的計(jì)算機(jī)，其中一臺作為現(xiàn)場計(jì)算機(jī)，另外一臺作為遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)真正的遠(yuǎn)程多