毕业设计---基于单片机的步进电机控制器的设计

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1、 1 第 1 章 绪论 . 2 1.1 引言 2 1.2 步进电机常见的控制方案与驱动技术简介 4 1.2.1 常见的步进电机控制方案 . 4 1.2.2 步进电机驱动技术 . 6 1.3 本文研究的内容 8 第 2 章 步进电机概述 . 9 2.1 步进电机的分类 9 2.2 步进电机的工作原理 . 10 2.2.1 结构及基本原理 . 10 2.2.2 两相电机的步进顺序 10 2.3 步进电机的工作特点 . 13 2.4 本章小结 . 15 第 3 章 系统的硬件设计 . 16 3.1 系统设计方案 16 3.1.1 系统的方案简述与设计要求 . 16 3.1.2 系统的组成及其对应功能

2、简述 16 3.2 单片机最小系统 18 3.2.1 AT89S51 简介 18 3.2.2 单片机最小系统设计 23 3.2.3 单片机端口分配及功能 24 3.3 串口通信模块 24 3.4 数码管显示电路设计 . 25 3.4.1 共阳数码管简介 . 25 3.4.2 共阳数码管电路图 . 26 3.5 电机驱动模块设计 . 27 3.5.1 L298 简介 27 3.5.2 电机驱动电路设计 . 28 3.6 驱动电流检测模块设计 30 3.6.1 OP07 芯片简介. 30 3.6.2 ADC0804 芯片简介 32 3.6.3 电流检测模块电路图 35 3.7 独立按键电路设计 3

3、6 3.8 本章小结 . 36 第 4 章 系统的软件实现 . 37 4.1 系统软件主流程图 . 37 4.2 系统初始化流程图 . 38 4.3 按键子程序 . 39 结 论 . 43 2 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

4、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，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