基于单片机的步进电机控制系统研究

发布时间：2017-08-20 17:08

  本文关键词：基于单片机的步进电机控制系统研究

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【摘要】：步进电机是一种常用的机电元件,它的定角转动控制主要是通过电脉冲信号来对相绕组电流进行控制才得以实现的,与其他类型的电机进行相比,步进电机具有许多优点,比如较易于实现开环精确控制,并且无积累误差等是它最具竞争力的,因此在各种各样的领域中都有步进电机广泛的应用。 控制核心采用单片机的步进电机控制系统广泛应用可以让得到的控制结果性能更为优良。但是现有的一些系统相对比较简单的控制过程而言显得比较复杂,从成本投入上考虑也很不划算,又或者从使用者角度来考虑在操作上有很大的缺陷,不方便动手操作,导致人与设备之间的交互性不强。而且我在教学工作过程中有感于现在的中等职业教育的专业教材中介绍到的各种技术界限划分得太过于泾渭分明,相互之间的关联太少,因此当然就会导致相应的专业实习也是七零八散的,而且工程实践中的技术很难有机地结合过来,脱节情况严重。因此本文的研究是尽最大的能力去设计一套基于单片机的步进电机控制系统,它要具备以下几个条件：硬件结构相对较为简单、经济实惠,但功能却强大齐全,对各种情况适应性强,操作简单方便,性能可靠。通过这个系统可以把电子技术、步进电机技术、驱动技术、单片机技术等有机地结合起来,一方面对控制系统工程实践有实质性的帮助,另一方面对当前的职业教学也起到定的促进作用。 本文首先对步进电机的发展、应用情况、工作原理等进行了简要描述,介绍了常用的驱动技术和单片机技术在各种领域中的广泛应用,然后以单片机作为最核心的主控制器提出了整个控制系统设计方案,再进一步细分研究对各个模块的电路,并通过软件仿真,调试等,并对基于单片机的步进电机控制系统从多个方面进行多角度的性能解剖、分析和具体研究。
【关键词】：步进电机 单片机 控制系统 驱动技术
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM383.6
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 学术背景与研究意义9-12
• 1.1.1 步进电机控制系统研究背景9-10
• 1.1.2 国内外研究概况10-11
• 1.1.3 步进电机控制的发展趋势11
• 1.1.4 研究目的及研究意义11-12
• 1.2 常见步进电机控制系统方案对比12-14
• 1.2.1 基于电子电路控制系统12
• 1.2.2 基于单片机控制系统12-13
• 1.2.3 基于PLC的步进电机控制系统13-14
• 1.3 拟采取的研究方法及技术路线14
• 1.4 论文安排14-16
• 第二章 步进电机概述16-25
• 2.1 步进电机概念16
• 2.2 步进电机主要性能特点16
• 2.3 步进电机的优缺点对比16-17
• 2.3.1 步进电机的优点16-17
• 2.3.2 步进电机的缺点17
• 2.4 步进电机的分类17-18
• 2.5 反应式步进电机原理18-20
• 2.5.1 单三拍通电方式18-19
• 2.5.2 六拍通电方式19
• 2.5.3 双三拍通电方式19-20
• 2.6 四相步进电机20-23
• 2.6.1 四相步进电机结构20
• 2.6.2 四相步进电机通电原理20-22
• 2.6.3 四相减速步进电机22-23
• 2.7 步进电机的应用23-24
• 2.8 步进电机发展趋势24-25
• 第三章 步进电机控制系统概述25-43
• 3.1 步进电机控制系统组成25
• 3.2 单片机控制步进电机控制系统25-26
• 3.3 驱动控制系统组成26-30
• 3.3.1 脉冲信号的产生26-27
• 3.3.2 信号分配27-29
• 3.3.3 功率放大器29-30
• 3.4 单片机系统30-37
• 3.4.1 单片机定义30-31
• 3.4.2 信号分配31
• 3.4.3 功率放大器31-32
• 3.4.4 MCS－51单片机基础知识32-37
• 3.5 单片机开发系统工具37-43
• 3.5.1 仿真器37-40
• 3.5.2 编程器40-43
• 第四章 硬件系统实现43-52
• 4.1 基础实现方案43-50
• 4.1.1 系统结构44
• 4.1.2 系统功能44-45
• 4.1.3 单片机最小系统45-46
• 4.1.4 AT89S52单片机简介46-47
• 4.1.5 驱动电路47-49
• 4.1.6 工作原理49-50
• 4.2 拓展实现方案50-52
• 第五章 系统软件设计52-61
• 5.1 软件设计分析52
• 5.2 基础实现方案软件设计52-55
• 5.2.1 基础实现方案软件程序设计分析52
• 5.2.2 软件设计流程图52-54
• 5.2.3 基础实现方案软件设计参考程序54-55
• 5.3 拓展实现方案软件设计流程图55-56
• 5.4 拓展实现方案软件设计源程序分析56
• 5.5 程序调试仿真与烧写56-61
• 5.5.1 程序调试仿真操作步骤57-58
• 5.5.2 程序烧写操作步骤58-61
• 总结61-63
• 参考文献63-65
• 附录65-72
• 致谢72-73
• 附件73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 霍迎辉,陈宇翔;步进电机的微机和单片机控制[J];电机技术;2005年01期

2 刘兴辉;毕国玲;;步进电机的单片机控制系统研制[J];辽宁大学学报(自然科学版);2007年04期

3 徐益民;步进电机的单片机控制系统的设计[J];煤矿机械;2005年01期

4 丁伟雄,杨定安,宋晓光;步进电机的控制原理及其单片机控制实现[J];煤矿机械;2005年06期

5 张伯鹏,汪劲松,郑力,冯之敬,杨向东;先进制造技术基础研究现状及发展趋势[J];中国机械工程;1997年02期

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本文编号：707818