1、 毕业设计(论文)开题报告 学学 生生 姓姓 名：名： 学学 号：号： 专专 业：业： 电子 设计设计(论文论文)题目题目： 基于单片机的步进电机 指指 导导 教教 师师: 2012 年 3 月 1 日 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述 文文 献献 综综 述述 1 1 步进电机控制系统研究背景步进电机控制系统研究背景 步进电机是数字控制系统中的一种执行元件， 其功能是将脉冲电信号变换为相应的 角位移或直线位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，步进电机区别于其 他控
2、制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度 由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。因此非常适合单片机控制。步 进电机作为控制执行元件， 是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制 系统和精密机械等领域。例如，在仪器仪表，机床设备以及计算机的外围设备中（如打 印机和绘图仪等） ，凡需要对转角进行精确控制的情况下，使用步进电机最为理想。随 着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有 应用。 以前的步进电机控制系统采用分立元件的控制回路，或者集成电路，不仅调试安 装复杂，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改变
3、控制方案就一定要重新设计电 路，不利于系统的改进升级。基于微型单片机的控制系统则通过软件来控制步进电机， 能够更好地发挥步进电机的潜力。因此，用微型单片机控制步进电机己经成为了一种必 然的趋势，也符合数字化的时代发展要求。 2 2 国内外研究步进电机控制系统概况国内外研究步进电机控制系统概况 我国数控机械和普通机床的微机改造中大多数均采用开环步进电机控制系统，为了 适应一些领域中高精度定位和运行平稳性的要求，我国改革开放初期研究步进电机细分 驱动技术，细分驱动是指在每次脉冲切换时，不是将绕组的全部电流通入或切除，而是 只改变相应绕组中电流的一部分，电动机的合成磁势也只旋转步距角的一部分。细分包
4、 括振荡器、环行分配器控制的细分驱动。另外还有基于单片机斩波恒流驱动、基于单片 机的直流电压驱动三种常见驱动方式，除上述三种步进电机的驱动方案之外，目前报道 的驱动方案还有根据汇编语言或 C 语言进行软件开发， 通过串行或并行通行的方式实现 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告 机与步进电机控制器之间的数据通信， 最终实现由 PC 机直接控制步进电机的方法。 国外对步进电机的研究一直很活跃。目前，国外对步进电机的控制和驱动的一个 重要发展方向是大量采用专用芯片，结果是大大缩小驱动器的体积，明显提高了整机 的性能。比较典型的芯片有两类 ：一类芯片的核心是用硬件和微程序来
5、保证步进电机 实现合理的加减速过程 ，同时完成计长走步、正反转等。对于开环使用的步进电 机 ，实现合理的加减速过程便可使其达到较高的运行频率而不失步或过冲。例如日本 的 ppmc101b 便是这种芯片。采用这类专用集成电路可驱动 35 相电路 ，可选择励磁 方式 ，转速精确，设定的转速范围宽 、加减速的过渡时间及上升陡度可根据负载选 定 ，此外还有单步运转和不同的停止方式。 3 3 步进电机控制的发展趋势步进电机控制的发展趋势 随着自动控制技术、 计算机网络通信技术在众多领域中的进一步应用与发展以及数 字化、智能化技术的日益发展，步进电机将会在更加深入广泛的领域中得以应用，并且 其控制系统也将
6、随之发展， 尤其是智能化应用技术方向的发展将会成为步进电机下一阶 段的发展趋势。 4 4 本课题的目的及研究内容、研究意义本课题的目的及研究内容、研究意义 步进电机最大的应用是在数控机床的制造中，因为步进电机不需要 A/D 转换，能够 直接将数字脉冲信号转化成为角位移， 所以被认为是理想的数控机床的执行元件。 目前， 在数控生产等应用领域， 有三分之二以上采用的是步进电机作为伺服控制系统的控制电 机的。因此，如何改善步进电机的控制方法以提高定位系统的定位精度，成为提高系统 性能的关键所在。 所以本项设计，通过 AT89C51 单片机及脉冲分配器(又称逻辑转换器) PMM 8713 完 成步进电机各种运行方式的控制。 实现步进电机在三拍、 六拍工作方式下的正反转控制、 无级调速控制等功能，cpu 运行速度大为加快，提高了系统响应速度，能达到提高系统 定为精度，减少响应时间，减小整体体积的目的，使得步进电机在开环控制系统里就能 实现精确地控制，对改进数控机床的加工精度有重大意义。整个系统采用模块化设计, 结构简单、可靠,通过人机交互接口可实现各功能设置,操作
