步进电机驱动控制技术及其应用设计研究

发布时间：2017-04-03 04:09

  本文关键词：步进电机驱动控制技术及其应用设计研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 步进电机是一种将电脉冲信号转化为机械角位移或者线位移的机电元件,它能够在不涉及伺服系统复杂反馈环路的情况下实现良好的定位精度,并且具有性价比高、易于控制以及无积累误差等优点,在民用、工业用的经济型数控开环定位系统中获得了广泛的应用,具有较高的实用价值。本论文在研究步进电机的特性、构造、工作原理及关键驱动技术的基础之上,针对具体的应用需求,开发出了多款基于单片机的步进电机驱动控制器,最后将步进电机应用于芯片显微自动拍照系统当中,实现了芯片显微拍照的自动化。 本论文主要开发了以下几个步进电机相关的项目: (1)两相永磁式步进电机测试仪器。该仪器采用了恒压驱动方式,具有定频、变频、触发以及循环四种测试模式,并可通过由按键及液晶显示模块构成的人机交互界面灵活设置工作参数。 (2)五相混合式步进电机驱动器。该驱动器采用恒总流斩波驱动方式,能够使步进电机运转更加平稳、牵出转矩更大。 (3)两相混合式步进电机三维细分驱动控制器。该驱动控制器采用了正弦细分驱动方式,能够同时对三个步进电机进行可变细分驱动以及自动升降速控制,主要应用于三维定位系统当中。 (4)CAN-RS232以及USB-RS232透明协议转换模块。采用这两模块可将传统的基于RS232和RS485总线的主从式通讯方式,升级为基于CAN总线的多主通讯方式,从而大大提高通讯系统的实时性。 (5)芯片显微自动拍照系统。该显微自动拍照系统硬件部分主要由三维细分驱动器、三维电控位移台、显微镜、CMOS摄像头以及计算机构成。
【关键词】：步进电机 正弦细分驱动 运动控制
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM383.6
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-23
• 1.1 步进电机概述12-13
• 1.2 步进电机工作原理13-17
• 1.2.1 磁阻式步进电机14-15
• 1.2.2 永磁式步进电机15-16
• 1.2.3 混合式步进电机16-17
• 1.3 国内外发展概况与趋势17-19
• 1.4 关键技术问题19-22
• 1.4.1 正弦细分驱动技术19-20
• 1.4.2 脉冲宽度调制技术20-21
• 1.4.3 升降频控制技术21-22
• 1.5 本论文的工作内容22-23
• 第二章 两相永磁式步进电机测试仪器的开发23-37
• 2.1 设计要求23-26
• 2.1.1 驱动方式23-24
• 2.1.2 励磁方式24-25
• 2.1.3 测试模式25-26
• 2.2 硬件设计26-32
• 2.2.1 电源模块27
• 2.2.2 单片机控制模块27-29
• 2.2.3 步进电机驱动模块29-31
• 2.2.4 按键及液晶显示模块31-32
• 2.3 软件设计32-35
• 2.3.1 Atmega16L开发环境32-33
• 2.3.2 转动控制33-34
• 2.3.3 测试模式34-35
• 2.4 实验结果及分析35-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 五相混合式步进电机驱动器的设计37-51
• 3.1 整体介绍37-43
• 3.1.1 驱动器输入信号38-39
• 3.1.2 四五相励磁方式39-40
• 3.1.3 斩波恒总流功率放大40-43
• 3.2 硬件设计43-46
• 3.2.1 S17502驱动电路43-44
• 3.2.2 光耦隔离电路44-45
• 3.2.3 Atmega8L外围电路45
• 3.2.4 电源管理电路45-46
• 3.3 软件设计46-48
• 3.3.1 Atmega8L软件开发环境46-47
• 3.3.2 程序设计47-48
• 3.5 实验结果及分析48-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第四章 两相混合式步进电机三维细分驱动器的开发51-76
• 4.1 整体介绍51-55
• 4.1.1 系统框图51-52
• 4.1.2 正弦细分驱动52-54
• 4.1.3 功能介绍54-55
• 4.2 硬件设计55-62
• 4.2.1 PIC16F877外围电路56-57
• 4.2.2 恒流斩波驱动电路57-60
• 4.2.3 DA转换电路60-61
• 4.2.4 按键检测电路61-62
• 4.3 软件设计62-68
• 4.3.1 PIC16F877开发环境63-64
• 4.3.2 正弦细分控制64-66
• 4.3.3 升降速控制66-68
• 4.4 通讯协议设计68-72
• 4.4.1 帧格式68-69
• 4.4.2 通讯行为69-70
• 4.4.3 功能定义70-72
• 4.5 实验结果及分析72-75
• 4.6 本章小结75-76
• 第五章 RS232-CAN和 RS232-USB协议模块的设计76-88
• 5.1 CAN及USB介绍76-78
• 5.1.1 CAN总线76-77
• 5.1.2 USB总线77-78
• 5.2 方案设计78-82
• 5.2.1 基于 USB、CAN和 RS232的通信方案78-80
• 5.2.2 USB-RS232协议转换模块80-81
• 5.2.3 CAN-RS232协议转换模块81-82
• 5.3 硬件设计82-84
• 5.3.1 CAN-RS232电路设计82-84
• 5.3.2 USB-RS232电路设计84
• 5.4 软件设计84-87
• 5.3.1 STC89C54RD+开发环境介绍85
• 5.3.2 CAN-RS232程序设计85-87
• 5.5 本章小结87-88
• 第六章 芯片显微自动拍照系统的实现88-97
• 6.1 应用背景88
• 6.2 系统总体设计88-90
• 6.2.1 系统构成88-89
• 6.2.2 工作流程89-90
• 6.3 运动控制模块90-92
• 6.4 图像获取模块92-94
• 6.5 软件界面及运行结果94-96
• 6.6 本章小结96-97
• 第七章 总结与展望97-99
• 7.1 总结97-98
• 7.2 展望98-99
• 参考文献99-101
• 致谢101

【引证文献】

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本文编号：283680