完整版基于单片机的步进电毕业设计Word文件下载.docx

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步进电机驱动器

目录

1.绪论............................................................1

1.1课题研究目的及意义.............................................1

1.2步进电机的发展情况.............................................1

1.3课题研究的内容.................................................2

2.总体方案设计选择................................................2

2.1方案一介绍.....................................................2

2.2方案二介绍.....................................................3

2.3方案三介绍和选择...............................................4

3.系统硬件选择和简介..............................................4

3.1单片机的选择和STC89C52简介...................................4

3.2步进电机的选择和28BYJ-48介绍..................................9

3.3驱动器的选择和ULN2003A介绍....................................12

4.硬件电路设计....................................................13

4.1驱动电路.......................................................13

4.2显示电路.......................................................14

5.系统软件设计....................................................15

5.1概述...........................................................15

5.2程序流程图.....................................................15

5.3程序说明.......................................................15

6.总结.............................................................16

7.致谢.............................................................17

附录...............................................................18

参考文献...........................................................20

1.绪论

1.1课题研究目的及意义

数字化技术不断的深入发展，在工业控制产品上广泛地应用到了数字化控制的技术。

步进电机是一种数字控制电动机的驱动元件,可以很快地起动和停止操作。

因步进电动机所组成的控制系统结构简单，价格低廉，性能上可以满足工业控制基本的要求，所以广泛应用于此处文字略。

我们设计产品时不需要太高精度的控制，只要在满足了基本的要求之后，

1.2步进电机的发展情况

1830年～1860年：

步进电机出现了原始的模型。

最早的步进电机出现在1870年前后，以控制为目的应用在氩弧灯中，控制电极的输送机构。

随着生产成本的降低，步进电机的价格也降低了，在很多自动化的设备里都可以方便的使用步进电机来实现位置的控制。

1.3课题研究的内容

本设计主要是研究基于单片机的步进电机控制，通过对步进电机的软件设计和硬件设计包括步进电机的结构、原理及应用，经过反复运行和调试，实现单片机对步进电机的启停控制，正反转控制。

2.总体方案设计选择

以下介绍控制步进电机驱动器的几种方案。

2.1方案一介绍

PLC控制步进电机的方案，很多场合里可以通过PLC控制步进电机的运动方向、运行速度、运行步数等状态。

因此对于PLC的控制程序来说编写的过程比较简单，在程序里控制PLC的输出能够控制步进电机的工作方向、运行的转速和相应的步数。

不必考虑PLC控制电机时换相的逻辑关系，而且也不必另外添加复杂的驱动电路。

可以看下面的图。

图略。

图1－1　PLC控制步进电机2.2方案二介绍

可以使用功率放大的驱动电路来控制步进电机，把控制电路和功率放大驱动电路整合起来，组成步进电机的驱动系统。

这种控制电路的特点是设计简单，功能相对强大。

这样的系统组成功能示意图如图1－2所示。

这种方案可以采用开环控制或者是闭环控制。

这两种控制方法各有优缺点，在开环控制的系统里，稳定性比较好，价格成本低，设计的方法可以简单的实现，但是不能够实现高精度的细分功能。

该方案的缺点是功能比较单一，如果改变了控制的方案，就必须需重新设计电路系统，因此灵活性很差。

图略。

图1－2　基于电子电路控制系统

2.3方案三介绍和选择

基于单片机和proteus的步进电机控制电路的基本组成如图1所示。

图1－3基于单片机和proteus的步进电机控制电路的原理框图

根据设计要求，采用的方案如下。

3.系统硬件选择和简介

3.1单片机的选择和STC89C52简介

3.1.1单片机的选择

图3－1MCS-51系列单片机管脚图

图3－2MCS-51系列单片机的复位电路和振荡电路此处文字略。

3.1.2STC89C52简介

图3－3P1口功能示意图

图3－4P2口功能示意图

图3－5P3口功能示意图

图3－6线路板示意图

3.2步进电机的选择和28BYJ-48介绍

3.2.1步进电机的选择

此处文字略。

图3－7两相步进电机正转和反转工作过程示意图

市场上有很多的步进电机，本课题选用BYJ系列永磁减速步进电机，因为它的价格便宜，安装方便而且使用简单。

3.2.228BYJ-48介绍

（1）28BYJ-48的性能特点如下：

红线接电源5V，橙色电线接P1.3口，黄色电线接P1.2口，粉色电线接P1.1口，蓝色接P1.0口。

我们可以使用ULN2003放大输出电流，再连接到需要的相应的电机端口，这样可以解决单片机输出接口的电流信号不够大的问题，如下面的图：

图3－8ULN2003放大输出电流电路的示意图

橙 

黄

粉

蓝

十六制（P1口） 

1

0x08

0x0c

0x04

0x06

0x02

0x03

0x01

0x09

顺序刚好相反

所以可以定义旋转相序

ucharcodeCCW[8]={0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09};

逆时钟的相序表

ucharcodeCW[8]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08};

正时钟的相序表

（3）28BYJ-48工作原理

图3－928BYJ-48的示意图

3.3驱动器的选择和ULN2003A介绍

3.3.1驱动器的选择

本文所选的驱动器是高耐压、大电流达林顿陈列，正如名字一样，此驱动器的优点在于高耐压和大电流。

3.3.2ULN2003A的选择

ULN2003采用DIP-16或SOP-16塑料封装。

ULN2003的电路结构示意图如下:

图3－9ULN2003的电路结构示意图

4.硬件电路设计

4.1驱动电路

驱动电路的示意图如下：

图4－1驱动电路的示意图

4.2显示电路

显示电路的示意图如下：

图4－2显示电路的示意图

图4－3ULN2003电路的示意图

5.系统软件设计

5.1概述

本设计采用了单片机STC89C52作为整个步进电机控制系统的运动控制核心部件，采用了电机驱动器ULN2003以及其外围电路构成整个系统的驱动部分，再加上

该系统的具体功能和要求如下：

1.单片机最小系统板的设计；

2.设计兼并了两相两拍以及两相四拍的脉冲分配器;

3.能实现步进电机的启停、正反转的控制；

5.2程序流程图

图5－1流程图

5.3程序说明

本设计使用了单片机STC89C52的P3.2﹑P3.3﹑P3.4来作为输入IO，进而控制步进电机的正转﹑反转和停止，此处文字略。

6.总结

经过为期一学期的学习和努力，本次设计顺利完成。

本设计通过单片机STC89C52和步进电机驱动器ULN2003A来控制步进电机的正反转以及启停运作。

我们将单片机、步进电机及其驱动器了组成一个操作方便，交互性强的简单系统。

在设计的过程中，我翻阅了很多资料，

当我们遇到问题的时候，我们通过和老师讨论以及上网了解相关的问题资料，以及通过不断的查找错误的原因，我们终于把问题解决了。

我们这个小组3个人，分工协作，在这个过程中，我们都发挥出自己擅长的一面，收获良多。

7.致谢

大学三年学习已经接近尾声了，带着一颗感恩的心对我的父母，老师和同学们表达我由衷的谢意。

；

感谢机电*班的同学三年来所给的关心、鼓励和支持。

在这个团队中我做出的贡献是微不足道的，感谢我的队友们，感谢他们在整个毕业设计过程中的付出，感谢老师对我们的悉心指导。

在此我祝他们前程似锦，事业有成！

附录

本文的程序：

#include<

reg52.（）

{

补充完整……………….

略。

补充完整………………..

补充完整………………..补充完整………………..

补充完整………………..略。

补充完整………………..

}

参考文献

[1]刘国永,陈杰平.单片机控制步进电机系统设计[M].安徽技术师范学院学报,2002,16

[2]郑锋.51单片机典型应用开发范例大全[M].中国铁道出版社，2011.10

[3]李朝清，单片机原理及接口技术[M].北京：

北京航空航空航天大学出版社，1999

[4]张义和.例说51单片机（C语言版）[M].人民邮电出版社2010.06

[5]刘宝延、程树康，步进电动机及其驱动控制系统[M].1997年11月第一版

[6]刘复华.单片机及其应用系统.[M].清华大学出版社，1992