1、 0 毕业论文（设计）毕业论文（设计） 题题 目：目：_ _步进电机控制系统的设计步进电机控制系统的设计 成成 绩：绩：_ 学历层次：学历层次：_专专 升升 本本_ 专专 业：业：电气工程及其自动电气工程及其自动 年年 级：级：_2016 级级_ 姓姓 名：名：_ _ 指导教师：指导教师：_ 完成日期：完成日期：_ 1 摘摘 要要 步进电机是一种纯粹的数字控制电机，是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环 控制元件。 本文应用单片机 AT89C51 和脉冲分配器 PMM8713，步进电机驱动器，光电隔离器 4N25 等，构建了步进电机控制器和驱动器为一体的步进电机控制系统。通过 AT89C51
2、 和脉冲分 配器 PMM8713 完成步进电机的各种运行控制方式，实现步进电机在 3 相 6 拍的工作方式下 的正反转控制和加减速控制。并通过步进电机丝杠连动，带动 XY 工作台的直线运动，实现 从起点 A 点到预定点 B 点的位移控制。 整个系统采用模块化设计，结构简单，可靠，通过人机交互换接口可实现各功能设置， 操作简单，易于掌握。该系统可应用于步进电机在机电一体化控制等大多数场合。 实践证明，基于单片机控制的步进电机比传统的步进控制器具有更好的性能，更加简 单、方便、可靠。本设计的主要研究对象就是开环伺服系统中最常用的执行器件步进 电机。 关键词关键词: 步进电机，单片机，正反转控制，加
3、减速控制，工作台 目目 录录 2 1 绪论 1 1.1 步进电机及其发展 2 1.2 步进电机国内外的研究与在我国的应用 2 1.3 本文设计内容 2 2 步进电机简介 . 3 2.1 步进电机的概念 3 2.2 步进电机的结构分类与工作原理 3 2.2.1 步进电机的结构 3 2.2.2 步进电机的工作原理 3 2.2.3 步进电机的分类 5 2.3 步进电机的特点 5 2.4 步进电机的驱动 6 2.5 步进电机的基本参数 8 2.5.1 步进电机的静态指标术语 8 2.5.2 步进电机动态指标及术语 9 3 步进电机的单片机控制 10 3.1 步进电机控制系统组成. 10 3.2 步进电
4、机控制系统原理. 11 3.3 脉冲分配. 11 3.4 步进电机与微型机的接口电路. 13 4 步进电机的运行控制 16 4.1 步进电机的速度控制. 15 4.2 步进电机的位置控制. 15 4.3 步进电机的加减速控制. 16 5 步进电机的程序设计 19 5.1 程序框图. 19 5.2 汇编程序. 20 设计总结 21 致 谢 22 参考文献 23 步进电机控制系统的设计 1 1 第一章第一章 绪论绪论 1.11.1 步进电机及其发展步进电机及其发展 步进电机又称为脉冲电动机或阶跃电动机，它是基于最基本的电磁感应作用， 将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。单片机控制的步进
5、电机广泛 地应用于工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机， 大型望远镜，卫星天线定位系统等等。随着经济的发展，技术的进步和电子技术的 发展，步进电机的应用领域更加广阔，同时也对步进电机的运行性能提出了更高的 要求。 步进电机的原始模型起源于 1830 年至 1860 年，1870 年前后开始以控制为目的 的尝试，应用于氩弧灯的电极输送机构中，这被认为最早的步进电机。 1950 年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，对于数字化的控制变得更 为容易。到 20 世纪 60 年代后期，在步进电机本体方面随着永磁材料的发展，各种 实用性步进电机应运而生。步进电机往后经过不断
6、改良，使得今日步进电机已广泛 运用在需要高定位精度、高分解能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统 中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电 机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性 场合步进电机用得最多。 图1.1 步进电机的外观图 步进电机控制系统的设计 2 2 1.21.2 步进电机国内外的研究与在我国的应用步进电机国内外的研究与在我国的应用 步进电机是国外发明的。国内过去是用大力矩步进电动机实现机床数控，有实 力的公司现在也采用交流电动机驱动数控机床，在驱动设备的主要差距，是国外对 交流电动机的控制理论与工程分析和应用能力强，先进的控制理论作为软件，写在 控制器内部。 总的来说，步进电机是一种简易的开环控制，对运用者的要求低，不适合在大 功率的场合使用。 国外在大功率的工业设备驱动上，目前基本不使用大扭矩步进电动机，因为从 驱动电路的成本，效率，噪音，加速度，绝对速度，系统惯量
