毕业设计--步进电机运行控制器设计

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1、 本科生毕业设计说明书（毕业论文） 题 目：步进电机运行控制器设计 学生姓名： 学 号： 专 业： 班 级： 指导教师： II 目 录 第一章 绪论 1 1.1 题目来源与设计任务 1 1.2 MSP430F149 控制步进电机的原理 1 第二章 总体方案确定3 2.1 微控制器的方案选择3 2.2 步进电机控制方案选择3 第三章 硬件部分的设计5 3.1 微控制器选择 5 3.1.1 微控制器发展现状 5 3.1.2 MSP430 系列单片机介绍5 3.1.3 MSP430F149 单片机 6 3.2 单片机外围电路的设计13 3.21 复位电路设计13 3.2.2 时钟电路设计14 3.3

2、 键盘与显示的接口电路设计15 3.3.1 键盘接口电路设计15 3.3.2 显示接口电路设计17 3.4 步进电机的控制与驱动 21 3.4.1 步进电机21 3.4.2 步进电机的工作原理22 3.4.3 步进电机的控制与驱动电路23 3.5 步进电机转速的检 3.6 报警电路的设计26 第四章 软件部分的设计28 4.1 程序流程图28 4.2 程序清单29 第五章 系统抗干扰技术36 5.1 硬件抗干扰技术36 ： 1 第 1 章 绪论 1.1 引言 步进电动机又称脉冲电动机或阶跃电动机， 国外一般称为Steppingmotor、 Pulse motor或Stepper servo，其

3、应用发展已有约80年的历史。步进电机是一 种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的控制电机，其位移速度与脉冲频率 成正比，位移量与脉冲数成正比。步进电机在结构上也是由定子和转子组成， 可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。当电流流过定子绕组时，定子 绕组产生一矢量磁场，该矢量场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁 极磁场方向与定子的磁场方向一着该磁场旋转一个角度。因此，控制电机转 子旋转实际上就是以一定的规律控制定子绕组的电流来产生旋转的磁场。每 来一个脉冲电压，转子就旋转一个步距角，称为一步。根据电压脉冲的分配 方式，步进电机各相绕组的电流轮流切换，在供给连续脉冲时，就能一步一 步地连续转动

4、，从而使电机旋转。步进电机每转一周的步数相同，在不丢步 的情况下运行，其步距误差不会长期积累。在非超载的情况下，电机的转速、 停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，同 时步进电机只有周期性的误差而无累积误差，精度高，步进电动机可以在宽 广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速、快速起停、正反转控制等， 这是步进电动机最突出的优点1。 正是由于步进电机具有突出的优点，所以成了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中。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2。比如在数控 系统中就得到广泛的应用。目前世界各国都在大力发展数控技术，我国的数 控系统也取得了很大的发展，我国已经能够自行研制开发适合我国数控机床 发展需要的各种档次的数控系统。虽然与发达国家相比，我们我国的数控技 术方面整体发展水平还比较低，但已经在我国占有非常重要的地位，并起了 很大的作用。除了在数控系统中得到广泛的应用，近年来由于微型计算机方 2 面的快速发展，使步进电机的控制发生了革命性变革。优点明显的