毕业论文-两轴步进电机X、Y工作台的单片机控制系统设计

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1、毕业设计毕业设计任务书任务书 设计题目设计题目: 两轴步进电机两轴步进电机 X、Y 工作台工作台的单片机控制系统设计的单片机控制系统设计 设计内容和要求设计内容和要求: 一.主要设计内容 开发基于 MCS-51 内核的单片机系统， 通过选用 AT89S52 芯片、 MAX7219 显示驱动芯片、步进电机的功率驱动芯片 ULN2803 以及其他的执行元件，完成 两轴步进电机的单片机控制系统的软硬件设计，最终完成单片机控制的简易数 控 X、Y 工作台设计。熟悉并掌握 51 系列单片机的硬件结构、指令系统、定时 器/计数器、串行口、中断系统等，并学会 51 单片机存储器扩展、I/0 扩展、键 盘显示

2、器接口设计、 C 语言程序编制、 系统调试和测试等环节的较为完整的电子 产品开发过程。 本设计中主要是通过单片机系统合适的软硬件结合，控制步进电机的运 行状态，实现对步进电机的速度及位置的精确控制，通过软件实现数控系统的 直线插补及圆弧插补功能。 二.设计基本要求 1. 掌握 Protel软件的使用方法。 2. 掌握 KeilC51 编程方法。 3. 完成学校相关文件要求的毕业设计任务(论文、图纸等)。 进度计划进度计划: 1. 熟悉题目，初步完成总体设计，元器件选择，原理图绘制。 （46 周） 2. PCB 图绘制、制版、元器件焊接和硬件调试。 （78 周） 3 软件设计（911 周） 4.

3、 调试，修改，整理文档，编写说明书。 （1214 周） 两轴步进电机两轴步进电机 X X、Y Y 工作台工作台的单片机控制系统设计的单片机控制系统设计 摘摘 要要 鉴于单片机具有优异的性能价格比、较高的集成度和较小的体积以及很 强的控制功能和低电压、低功耗等优点，用它作为控制核心的产品越来越多， 广泛应用于机电控制、智能仪器仪表以及人类生活中。本文将介绍基于单片 机的两轴步进电机控制系统的硬件结构、方案设计以及性能分析等方面的内 容。 两轴步进电机的单片机控制系统主要应用于数控工作台的控制、机器人 以及其它的遥控装置中。由单片机控制驱动步进电机带动执行元件工作。通 过单片机发出实时控制脉冲，从

4、而实现一些要求的功能。本文将介绍系统如 何实现数控系统中的直线插补、圆弧插补、按键控制、参数显示等功能。在 本设计中使用了具有大容量存储器的 AT89S52 单片机，另外它的内部还含有 FLASH 存储器和紫外光擦写只读存储器 EPROM，因此在系统的工作过程中，能 有效地保护部分重要数据，不受外界因素影响而遭到破坏（如电源故障等）， 还具有多次可擦写存储器内容的功能；其次，还使用了 MAX7219 显示驱动芯 片、UIL2803 功率驱动芯片、采用 33 矩阵式键盘、7 段双八字数码显示管 以及四相步进电机等元器件，它们构成了整个控制系统。 关键词关键词 单片机，机电控制，直线插补,圆弧插补

5、,控制系统 目目 录录 前言前言 1 第第一一章章 单片机控制系统单片机控制系统总体总体设计设计 3 1 单片机的最小系统 . 3 1.1 存储结构 3 1.2 中断系统 4 1.3 定时/计数器工作方式6 1.4 I/O 口的结构及功能 7 2 控制系统总体设计方案 8 2.1 控制系统的功能设计 .9 2.2 控制系统的器件选择 .9 2.3 控制系统的电路原理图 .12 第第二二章章 单片机控制系统的单片机控制系统的软软硬件设计硬件设计 14 1 键盘接口设计 14 1.1 按键结构选择 14 1.2 按键工作方式 15 1.3 键盘消抖动处理 15 2 运行参数显示 17 2.1 LE

6、D 驱动接口电路设计 17 2.2 LED 结构与显示原理19 3 步进电机控制系统设计 21 3.1 步进电机控制原理 21 3.2 步进电机的功率驱动 . 22 3.3 步进电机的升降速控制 23 4 数控插补原理 . 24 4.1 插补方法 24 4.2 直线插补原理及程序流程图 25 4.3 圆弧插补原理及程序流程图 . 26 5 分析系统各功能能否实现 28 6 控制系统主程序流程图 30 7 ISP 下载线原理与制作 31 结论结论 33 参考文献参考文献 33 致谢致谢 34 附录附录 35 -1- 共 66 页 前前 言言 随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的 CPU、RAM、ROM、定 时器/计数器和多种 I/O 接口集成在一块芯片上，形成了芯片级的计算机，而 单片机就是这种微型计算机。 它的早期含义称为单片微型计算机 （Single Chip Microcontroller）,直译为单片机。目前有人根据单片