大学毕业设计方案程序控制步进电机.doc
《大学毕业设计方案程序控制步进电机.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《大学毕业设计方案程序控制步进电机.doc(30页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 题 目: 简易步进电机控制 步进电机控制摘要:本设计采用ATMEL公司DIP-40封装AT89S52单片机实现对四相步进电机手动和按键控制。由单片机产生脉冲信号通过度派后分解出相应四相脉冲,分解出四相脉冲经驱动电路功率放大后驱动步进电机转动。转速调节和状态变化由按键进行选取,此过程由程序直接进行控制。通过键盘扫描把选取信息反馈给单片机,单片机依照反馈信息做出相应判断并变化输出脉冲频率或转动状态信号。电机转动不同状态由液晶LCD1602显示出来。而设计扩展某些可以通过红外信号发射由另一块单片机和红外线LED完毕,用红外万能接受头接受红外信号,可以实现对电机控制进行红外遥控。 核心字:四相步进电
2、机 单片机 功率放大 LCD1602 目录步进电机控制 1摘要 1核心字 1前言 31系统总体方案设计及硬件设计4 1.1步进电机41.1.1 步进电机种类 41.1.2 步进电机特点 41.1.3 步进电机原理 51.2 控制系统电路设计71.3 液晶显示LCD160271.4 AT89S52核心部件及系统SCH原理图9 1.5 LNA驱动102软件设计及调试13 2.1程序流程 132.2软件设计及调试 143 扩展功能阐明154设计总结 165 设计源程序166 附录 21参照文献 22附2:系统原理图及实物图 23前言步进电机广泛应用于对精度规定比较高运动控制系统中,如机器人、打印机、
3、软盘驱动器、绘图仪、机械阀门控制器等。当前,对步进电机控制重要有由分散器件构成环形脉冲分派器、软件环形脉冲分派器、专用集成芯片环形脉冲分派器等。分散器件构成环形脉冲分派器体积比较大,同步由于分散器件延时,其可靠性大大减少;软件环形分派器要占用主机运营时间,减少了速度;专用集成芯片环形脉冲分派器集成度高、可靠性好,但其适应性受到限制,同步开发周期长、需求费用较高。步进电机是微特电机一种,其作为执行元件,是机电一体化核心产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术发展,步进电机需求量与日俱增,在各个国民经济领域均有应用。同步步进电动机是一种将脉冲信号变换成相应角位移(或线位移)
4、电磁装置,是一种特殊电动机。普通电动机都是持续转动,而步进电动机则有定位和运转两种基本状态,当有脉冲输入肘步进电动机一步一步地转动,每给它一种脉冲信号,它就转过一定角度。步进电动机角位移量和输入脉冲个数严格成正比,在时间上与输入脉冲同步,因而只要控制输入脉冲数量、频率及电动机绕组通电相序,便可获得所需转角、转速及转动方向。在没有脉冲输入时,在绕组电源勉励下气隙磁场能使转子保持原有位置于定位状态。步进电机以广泛应用在生产实践各个领域。它最大应用是在数控机床制造中,由于步进电机不需要A/D转换,可以直接将数字脉冲信号转化成为角位移,因此被以为是抱负数控机床执行元件。初期步进电机输出转矩比较小,无法
5、满足需要,在使用中和液压扭矩放大器一同构成液压脉冲马达。随着步进电动机技术发展,步进电动机已经可以单独在系统上进行使用,成为了不可代替执行元件。除了在数控机床上应用,步进电机也可以并用在其她机械上,例如作为自动送料机中马达,作为通用软盘驱动器马达,也可以应用在打印机和绘图仪中。随着着不同数字化技术发展以及步进电机自身技术提高,步进电机将会在更多领域得到应用。1系统总体方案设计及硬件设计本设计系统中重要环绕AT89S52以实现四相步进电机转动控制(步进电机正转、反转以及转动速度)以及液晶LCD1602显示为目:1.1步进电机步进电机是数字控制电机,它将脉冲信号转变成角位移,即给一种脉冲信号,步进
6、电机就转动一种角度,因而非常适合于单片机控制。步进电机可分为反映式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)和混合式步进电机(HB)。 步进电机区别于其她控制电机最大特点是,它是通过输入脉冲信号来进行控制,即电机总转动角度由输入脉冲数决定,而电机转速由脉冲信号频率决定。 步进电机驱动电路依照控制信号工作,控制信号由单片机产生。其基本原理作用如下:(1)控制换相顺序 通电换相这一过程称为脉冲分派。例如:混合式步进电机工作方式,其各相通电顺序为A-B-C-D,通电控制脉冲必要严格按照这一顺序分别控制A,B,C,D相通断,这就是所谓脉冲环形分派器。(2)控制步进电机转向 如果给定工作方式正序换相通电,
7、步进电机正转,如果按反序通电换相,则电机就反转。(3)控制步进电机速度 如果给步进电机发一种控制脉冲,它就转一步,再发一种脉冲,它会再转一步。两个脉冲间隔越短,步进电机就转得越快。1.1.1 步进电机种类步进电机分永磁式(PM)、反映式(VR)、和混合式(HB)三种。永磁式步进普通为两相,转矩和体积较小,步进角普通为7.5度 或15度;反映式步进普通为三相,可实现大转矩输出,步进角普通为1.5度,但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被裁减;混合式步进是指混合了永磁式和反映式长处。它又分为两相和五相:两相步进角普通为1.8度而五相步进角普通为 0.72度。这种步进电机应用最为广泛。1.
8、1.2 步进电机特点1精度高 普通步进电机精度为步进角3-5%,且不累积。可在辽阔频率范畴内通过变化脉冲频率来实现调速,迅速起停、正反 转控制及制动等,这是步进电动机最突出长处2过载性好 其转速不受负载大小影响,不像普通电机,当负载加大时就会浮现速度下降状况,因此步进电机使用在对速度和位置均有严格规定场合;3控制以便 步进电机是以“步”为单位旋转,数字特性比较明显,这样就给计算机控制带来了很大以便,反过来,计算机浮现也为步进电机开辟了更为辽阔使用市场;4整机构造简朴 老式机械速度和位置控制构造比较复杂,调节困难,使用步进电机后,使得整机构造变得简朴和紧凑。1.1.3 步进电机原理图1是一种四相
9、可变磁阻型步进电机构造示意图。这种电机定子上有八个凸齿,每一种齿上有一种线圈。线圈绕组连接方式,是对称齿上两个线圈进行反相连接,如图中所示。八个齿构成四对,因此称为四相步进电机。图1 它工作过程是这样:当有一相绕组被勉励时,磁通从正相齿,通过软铁芯转子,并以最短途径流向负相齿,而其她六个凸齿并无磁通。为使磁通途径最短,在磁场力作用下,转子被逼迫移动,使近来一对齿与被勉励一相对准。在图1(a)中A相是被勉励,转子上大箭头所指向那个齿,与正向A齿对准。从这个位置再对B相进行勉励,如图1中(b),转子向反时针转过15。若是D相被勉励,如图1中(c),则转子为顺时针转过15。下一步是C相被勉励。由于C
10、相有两种也许性:ABCD或ADCB。一种为反时针转动;另一种为顺时针转动。但每步都使转子转动15。电机步长(步距角)是步进电机重要性能指标之一,不同应用场合,对步长大小规定不同。变化控制绕组数(相数)或极数(转子齿数),可以变化步长大小。它们之间互有关系,可由下式计算:L360 PN式中:L为步长;P为相数;N为转子齿数。在图1中,步长为15,表达电机转一圈需要24步。 四相步进电机,采用单极性直流电源供电。只要对步进电机各相绕组按适当时序通电,就能使步进电机步进转动。图1是该四相反映式步进电机工作原理示意图。图2 四相步进电机步进示意图开始时,开关SB接通电源,SA、SC、SD断开,B相磁极
11、和转子0、3号齿对齐,同步,转子1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿,2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。当开关SC接通电源,SB、SA、SD断开时,由于C相绕组磁力线和1、4号齿之间磁力线作用,使转子转动,1、4号齿和C相绕组磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿,2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推,A、B、C、D四相绕组轮流供电,则转子会沿着A、B、C、D方向转动。四相步进电机按照通电顺序不同,可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍步距角相等,但单四拍转动力矩小。八拍工作方式步距角是单四拍与双四拍一半,因而,八拍工作方式既可以保持较高转动力矩又可以
12、提高控制精度。单四拍、双四拍与八拍工作方式电源通电时序与波形分别如图3.a、b、c所示: a. 单四拍 b. 双四拍 c八拍图3.步进电机工作时序波形图对步进电机四个绕组依次实现如下方式循环通电控制: 单四拍运营:正转A-B-C-D;反转D-C-B-A 双四拍运营:正转AB-BC-CD-DA;反转DC-CB-BA-AD单双八拍运营:正转A-AB-B-BC-C-CD-D-DA1.2 控制系统电路设计步进电机控制设计采用AT89S52单片机作为控制机构核心(如图4)。通过对键盘输入与操作实现对步进电机控制。当电源开通时候,步进电机就会按照默认设立转速方式转动。步进电机正反转及转速由按键控制选取,当
13、按键按下,步进电机实现正转或反转及加速或减速状态。AT89S52单片机独立按键键盘步进电机驱动LCD1602显示扬声器(扩展)红外发射电路(扩展)时钟和复位电路图7 控制系统1.3 液晶显示LCD1602液晶LCD-1602阐明:1.简介 工业字符型液晶,可以同步显示16x02即32个字符。(16列2行) 注:为了表达以便 ,后文皆以1表达高电平,0表达低电平。2.管脚功能 1602采用原则16脚接口,其中: 第1脚:VSS为电源地 第2脚:VDD接5V电源正极 第3脚:V0为液晶显示屏对比度调节端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高(对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一种10
14、K电位器调节对比度)。 第4脚:RS为寄存器选取,高电平1时选取数据寄存器、低电平0时选取指令寄存器。 第5脚:RW为读写信号线,高电平(1)时进行读操作,低电平(0)时进行写操作。 第6脚:E(或EN)端为使能(enable)端。 第714脚:D0D7为8位双向数据端。 第1516脚:空脚或背灯电源。15脚背光正极,16脚背光负极。3.操作控制操作控制表 3.1操作 读状态 写指令 读数据 写数据 3.2输入 RS=0,RW=1,E=1 RS=0,RW=0, D0-7=指令码,E=H脉冲 RS=1,RW=1,E=1 RS=1,RW=0, D0-7=数据,E=H脉冲 注:关于E=H脉冲开始时初
15、始化E为0,然后置E为1,脉冲不不大于0.5us,下降沿有效。4.字符集 1602液晶模块内部字符发生存储器(CGROM)已经存储了160个不同点阵字符图形,这些字符有:阿拉伯数字、英文字母大小写、惯用符号、和日文假名等,每一种字符均有一种固定代码,例如大写英文字母“A”代码是01000001B(41H),显示时模块把地址41H中点阵字符图形显示出来,咱们就能看到字母“A”。 由于1602辨认是ASCII码,实验可以用ASCII码直接赋值,在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值,如A。 如下是160216进制ASCII码表地址: 读时候,先读左边那列,再读上面那行,如:感叹号!ASCII为
16、0x21,字母BASCII为0x42(前面加0x表达十六进制)。编辑本段指令集 1602通过D0-D78位数据端传播数据和指令。 显示模式设立: (初始化) 0011 0000 0x38 设立162显示,57点阵,8位数据接口; 显示开关及光标设立: (初始化) 0000 1DCB D显示(1有效)、C光标显示(1有效)、B光标闪烁(1有效) 0000 01NS N=1(读或写一种字符后地址指针加1 &光标加1), N=0(读或写一种字符后地址指针减1 &光标减1), S=1 且 N=1 (当写一种字符后,整屏显示左移) s=0 当写一种字符后,整屏显示不移动 数据指针设立: 数据首地址为80
17、H,因此数据地址为80H+地址码(0-27H,40-67H)其她设立:(01H(显示清屏,数据指针=0,所有显示=0);02H(显示回车,数据指针=0)。图8 液晶LCD16021.4 AT89S52核心部件及系统SCH原理图AT89S52单片机功能特性描述: AT89S52 是美国 ATMEL 公司生产低功耗、高性能 CMOS 8 位单片机,片内含 8k bytes 可系统编程 Flash 只读程序 存储器,器件采用 ATMEL 公司高密度、非易失性存储技术生产,兼容原则 8051 指令系统及引脚。它集 Flash 程序存储器 既可在线编程(ISP)也可用老式办法进行编程及通用 8 位微解决
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 大学毕业 设计 方案 程序控制 步进 电机
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【天****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【天****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。