计算机控制 课程设计 三相步进电机控制.docx

计算机控制 课程设计 三相步进电机控制

目 11系统设计的总体思路.1方案选择11.1.1 总思路11.1.2驱动电路选择11.1.3显示模块设计11.1.工作状态控制模块设计211.整体框图22硬件设计32.1单片机32.1.1 51单片机介绍32.1.2思路32.1.3连线42.422电机及其驱动模块.2.1ULN2003a介绍42.2.2思路52.2.3连线52.工作状态控制模块523.3.并联电容消抖法522.3.2连线62.工作状态显示模块624.4.1思路62.4.2连线62.5步数显示模块72.5.1LED数码管介绍72.5.2 7448介绍72.5.3思路82.5.833连线软件设计.83电机驱动模块.1.步进式电机工作模式83.1.2设计说明103.1032步数显示模块.2.1设计说明103.2.步数显示模块流程图113.工作状态显示和输入模块113.总体设计流程图124模拟演示135总结14参考文献15附录116附录2171系统设计总体思路1.1方案选择1.1.1 总思路此三相步进电机控制可以用单片机、PLC、EDA实现。单片机实现的步进电机控制系统具有成本低、使用灵活的特点。单片机实现的步进电机控制系统具有成本低、使用灵活的特点。步进电机是一种将脉冲信号转换为角位移的数字控制电机。电机的速度和停止位置取决于脉冲信号的频率和脉冲数，不受负载变化的影响。根据上述线性关系，步进电机仅为周期性误差，无累积误差，步进电机适用于单片机控制。此系统选用51单片机既可。步进电机由输入脉冲信号控制，即电机的总旋转角由输入脉冲总数决定，电机的速度由脉冲信号频率决定。步进电机的驱动电路是根据单片机产生的控制信号工作的。因此，单片机可以通过向步进电机驱动电路发送控制信号来控制步进电机。因此，该系统主要由单片机、电机及其驱动电路、步数显示模块、工作状态控制和显示模块组成。1.1.传统的步进电机控制电路主要由脉冲分配器和驱动电路组成。比如用PMM8713与LM331驱动三相步进电机，但线路连接复杂，控制难度大。目前，脉冲分配器主要由微机控制取代，为步进电机提供驱动电源的驱动电路是必不可少的。同时，步进电机的步数、转向和速度控制由微机实现。微机采用51台单片机，驱动电路可采用功率三极管等电子设备。电路简单，但信号不稳定，设备大，不便于电路集成。电路集成采用专用驱动芯片，驱动简单，驱动信号稳定，不受外界干扰。现选用ULN2003a作为驱动电路。1.1.3显示模块设计步数显示模块和工作状态显示模块通过单片机输出信号控制发光二极管LED的亮灭。在步数显示模块中LED构成数码管，需要显示4位十进制数，因此使用4位数码管。需要字段控制和字位控制来控制多位显示电路。控制模式分为静态显示模式和动态显示模式。在静态显示模式下，每个显示器都需要配备一个8位输出口来输出字位的七段码，并需要在片外扩展输出口。动态显示模式将数字管对应字段的引脚并联，线路简单，接口减少，无需片外扩展。这里选择动态显示。对于数字管的字段控制，可以添加一个特殊的7段显示译码器7448，可以直接显示输出数据，而无需比较表。1.1.4工作状态控制模块设计在单片机系统中，与主机交换信息，有时不需要复杂的键盘，只需要几个简单的开关。如果系统设备的开关数量不多，可以直接安装在接口上，称为独立键盘。本设计需要6个开关，所以选择独立键盘。独立键盘通常使用查询指令检查接口上的开关是否按下。此外，当开关关闭或断开时，由于接触不稳定，检测点的电压会抖动，导致查询的开关状态无法准确读取。因此，需要添加一些抖动措施。分为硬件抖动和软件抖动。当检测到有键按下时，软件会抖动10ms-20ms延迟程序，避免抖动信号，然后检测键是否完全关闭。为了避免程序的复杂性，这里使用硬件抖动。硬件抖动通常在开关和单片机接口之间添加一个RS触发器，或添加长时间常数的积分电路来消除振荡。由于积分电路中元器件更加常见易得，此次设计选用加入积分电路方案。1.2整体框图 图1 系统整体框图2硬件设计2硬件设计.1单片机2.1.1 51单片机介绍单片机引脚图及引脚功能如下:单片机40个引脚大致可分为4类:电源、时钟、控制和I/O引脚。电源: ⑴ VCC - 芯片电源，连接 5V；⑵ VSS - 接地端：时钟：XTAL1、XTAL2 - 相反，晶体振荡电路的输入端和输出端。 控制线：共有4条控制线。ALE/PROG:允许/片内锁定地址EPROM编程脉冲。 图2 单片机引脚图 ⑵ PSEN:外ROM读取通信号。⑶ RST/VPD:复位/备用电源。⑷ EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。I/O