基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　基于單片機(jī)的</b></p><p>　　題 目: 步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　院(系): 電氣信息工程學(xué)院 <

2、/p><p>　　專業(yè)年級(jí): 電氣工程及其自動(dòng)化11級(jí) </p><p>　　姓 名: 董煜明 </p><p>　　學(xué) 號(hào): 111220102 <

3、/p><p>　　指導(dǎo)教師: 南亞明 助教 </p><p>　　2015年4月28日</p><p><b>　　原 創(chuàng) 性 聲 明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文，是在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。畢業(yè)論文中凡引用他人

4、已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的科研成果。對(duì)本文的研究成果做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。</p><p>　　本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。</p><p>　　論文作者簽名： 日 期： </p>&l

5、t;p>　　關(guān)于畢業(yè)論文使用授權(quán)的聲明</p><p>　　本人在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下所完成的論文及相關(guān)的資料（包括圖紙、試驗(yàn)記錄、原始數(shù)據(jù)、實(shí)物照片、圖片、錄音帶、設(shè)計(jì)手稿等），知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬平頂山學(xué)院。本人完全了解平頂山學(xué)院有關(guān)保存、使用畢業(yè)論文的規(guī)定，同意學(xué)校保存或向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的紙質(zhì)版和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)平頂山學(xué)院可以將本畢業(yè)論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以

6、采用任何復(fù)制手段保存和匯編本畢業(yè)論文。如果發(fā)表相關(guān)成果，一定征得指導(dǎo)教師同意，且第一署名單位為平頂山學(xué)院。本人離校后使用畢業(yè)論文或與該論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時(shí)，第一署名單位仍然為平頂山學(xué)院。</p><p>　　論文作者簽名： 日 期： </p><p>　　指導(dǎo)老師簽名： 日

7、期： </p><p>　　基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種數(shù)字控制電機(jī)，本設(shè)計(jì)是使用單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)調(diào)速設(shè)計(jì)，采用了AT89C51型單片機(jī)，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的時(shí)鐘電路，驅(qū)動(dòng)電路等。實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)的速度調(diào)整以及正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。利用單片

8、機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速設(shè)計(jì)，具有成本低，性價(jià)比高，系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī)，單片機(jī)，調(diào)速系統(tǒng)</p><p>　　Stepper motor speed control system design based on MCU step</p><p><b>　　ABSTRACT<

9、/b></p><p>　　Stepping motor is a kind of digital control of the motor, the electric pulse signal into angular displacement or linear displacement, compared with other types of motors, stepper motor withou

10、t accumulated error and easy to open loop control. The stepper motor speed control using single chip computer, which has the advantages of low cost, high performance price ratio, has the advantages of relatively simple s

11、ystem etc.. This design uses the AT89C51 microcontroller to control the stepper motor, ca</p><p>　　Keywords: stepper motor, microcontrollers, speed control system</p><p><b>　　目錄</b>&

12、lt;/p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1學(xué)術(shù)背景及研究意義1</p><p>　　1.1.1 步進(jìn)電機(jī)的基本類型1</p><p>　　1.1.2 步進(jìn)電機(jī)現(xiàn)有控制辦法1</p><p>　　1.1.3 當(dāng)前步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1<

13、/p><p>　　1.1.4 國(guó)內(nèi)外研究概況2</p><p>　　1.1.4 研究意義及研究目的2</p><p>　　1.1.5 研究?jī)?nèi)容2</p><p>　　1.2 論文內(nèi)容安排3</p><p>　　2 步進(jìn)電機(jī)概述4</p><p>　　2.1 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)4</p&

14、gt;<p>　　2.2 步進(jìn)電機(jī)的工作原理4</p><p>　　2.3 步進(jìn)電機(jī)的工作方式4</p><p>　　2.4 三相步進(jìn)電機(jī)5</p><p>　　2.5 步進(jìn)電機(jī)技術(shù)參數(shù)6</p><p>　　3 硬件電路設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖7</p>&

15、lt;p>　　3.2 電路原理圖7</p><p>　　3.3 AT89C51型單片機(jī)8</p><p>　　3.4 時(shí)鐘電路9</p><p>　　3.5 顯示電路10</p><p>　　3.6 驅(qū)動(dòng)電路11</p><p>　　4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)13</p><p>　

16、　4.1步進(jìn)電機(jī)調(diào)速概述13</p><p>　　4.2 主程序設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.4鍵盤(pán)程序設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.5 Proteus仿真15</p><p><b>　　5 結(jié)束語(yǔ)19</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)20</b&

17、gt;</p><p><b>　　致謝21</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1學(xué)術(shù)背景及研究意義</p><p>　　1.1.1 步進(jìn)電機(jī)的基本類型</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)在勵(lì)磁方式上進(jìn)行分類的話，大致可以分為三類，分別

18、是定子上有繞組、的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)子用永磁材料制成的永磁式步進(jìn)電機(jī)，以及綜合了反應(yīng)式、永磁式優(yōu)點(diǎn)的混合式步進(jìn)電機(jī)。在這三者當(dāng)中，反應(yīng)式的步進(jìn)電機(jī)是最簡(jiǎn)單的，成本低廉是它突出的優(yōu)勢(shì)。但是缺點(diǎn)也很明顯，性能一般，可靠性較差。永磁式步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能好，這是它最主要的優(yōu)點(diǎn)。但缺點(diǎn)是精度較差?；旌鲜讲竭M(jìn)電機(jī)由于綜合了反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點(diǎn)，所以不但動(dòng)態(tài)性能好而且運(yùn)行起來(lái)也十分穩(wěn)定，但由于電機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，所以混合式電機(jī)的成本較高，造價(jià)不菲。&l

19、t;/p><p>　　以定子繞組分類，步進(jìn)電機(jī)則能夠分為：二相，三相，四相和五相步進(jìn)電機(jī)。</p><p>　　1.1.2 步進(jìn)電機(jī)現(xiàn)有控制辦法</p><p>　　現(xiàn)在步進(jìn)電機(jī)有多種控制方法，最為常用的大致有基于單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)、利用plc控制步進(jìn)電機(jī)，以及利用VC++控制步進(jìn)電機(jī)。</p><p>　　其中，利用單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，具

20、有相對(duì)簡(jiǎn)單，操作方便，性能可靠并且成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，相比于傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)控制器具有更好的性能。通過(guò)對(duì)基于單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的研究，有助于把單片機(jī)技術(shù)、步進(jìn)電機(jī)技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起，對(duì)于學(xué)習(xí)實(shí)踐有著重大的幫助。</p><p>　　1.1.3 當(dāng)前步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)有了近70年的發(fā)展，與之前對(duì)比，在技術(shù)已經(jīng)獲得飛躍式的前進(jìn)，但依然存在很多

21、不足之處，例如：步進(jìn)電機(jī)如果使用開(kāi)環(huán)應(yīng)用系統(tǒng)，會(huì)存在一定的失步、震蕩、難以滿載運(yùn)行等問(wèn)題。而閉環(huán)控制方法則難以阻止電機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的非線性問(wèn)題，難以實(shí)現(xiàn)精確控制。</p><p>　　目前來(lái)看，混合式步進(jìn)電機(jī)是發(fā)展?jié)摿ψ詈玫牟竭M(jìn)電機(jī)，混合式步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展方向大致有以下幾點(diǎn)：1、向小型化發(fā)展 2、變圓形電機(jī)為方形電機(jī) 3、綜合設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)使之成為一個(gè)整體 4、向三相、五相電動(dòng)機(jī)發(fā)展。</p><p

22、>　　1.1.4 國(guó)內(nèi)外研究概況</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的歷史可以追溯到1920年的英國(guó)，近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用了性能較好的混合式步進(jìn)電機(jī)。目前來(lái)講，世界上最大的步進(jìn)電機(jī)生產(chǎn)國(guó)當(dāng)屬日本。我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在這方面還存在一定的差距。</p><p>　　我國(guó)的步進(jìn)電機(jī)研究始于1958年，最開(kāi)始只有少數(shù)高校對(duì)此進(jìn)行研究，后來(lái)，隨著技術(shù)的發(fā)展，以及數(shù)字控制

23、機(jī)床技術(shù)的需要，對(duì)于步進(jìn)電機(jī)的研究才逐漸為人們所重視。</p><p>　　目前，由于步進(jìn)電機(jī)的理論已經(jīng)趨于完善，因此其發(fā)展已經(jīng)較為緩和。</p><p>　　1.1.4 研究意義及研究目的</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用廣泛，尤其在數(shù)字控制中地位尤為重要。用步進(jìn)電機(jī)組成的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，組裝價(jià)格也頗為廉價(jià)，因此性價(jià)比高，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)步進(jìn)電機(jī)的需求必

24、將與日俱增，因此研究基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速設(shè)計(jì)具有很重大的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　同時(shí)進(jìn)行本項(xiàng)畢業(yè)設(shè)計(jì)，也有助于把大學(xué)中學(xué)習(xí)過(guò)的《電機(jī)學(xué)》、《單片機(jī)原理與應(yīng)用》中的相關(guān)知識(shí)有機(jī)的結(jié)合在一起，通過(guò)實(shí)踐加深對(duì)知識(shí)的理解，熟悉單片機(jī)的原理，了解步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)結(jié)構(gòu)，</p><p>　　1.1.5 研究?jī)?nèi)容</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要研究基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)

25、速設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)采用了AT89C51型單片機(jī)，并以此為基礎(chǔ)，研究相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路，時(shí)鐘電路，最終實(shí)現(xiàn)控制步進(jìn)電機(jī)自由的加速減速，以及正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)。</p><p>　　1.2 論文內(nèi)容安排</p><p>　　本論文具體安排如下：</p><p>　　第一章為緒論，初步交代本論文的學(xué)術(shù)背景及研究意義研究目的。以及目前國(guó)內(nèi)外的研究概況，未來(lái)研究的發(fā)展方向。</p>

26、<p>　　第二章為步進(jìn)電機(jī)概述，對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，介紹步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)及工作原理工作方式，并對(duì)步進(jìn)電機(jī)的基本參數(shù)進(jìn)行說(shuō)明。</p><p>　　第三章為硬件部分設(shè)計(jì)，其次對(duì)主要元器件進(jìn)行了選擇和介紹,并對(duì)時(shí)鐘電路、顯示屏、驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了研究。</p><p>　　第四章為軟件部分設(shè)計(jì)，介紹了主程序、顯示程序、鍵盤(pán)程序等部分。并對(duì)仿真驗(yàn)證的結(jié)果進(jìn)行測(cè)試。</p&g

27、t;<p>　　第五章為結(jié)束語(yǔ)，對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行了最后的總結(jié)，</p><p><b>　　2 步進(jìn)電機(jī)概述</b></p><p>　　2.1 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種直流電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電機(jī)相對(duì)普通電機(jī)來(lái)說(shuō)，步進(jìn)電機(jī)是可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)控制的，而且不需要反饋信號(hào)。步進(jìn)電機(jī)的缺點(diǎn)是不適合使用在長(zhǎng)時(shí)間同方向運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，

28、容易燒壞產(chǎn)品，通常使用時(shí)都是短距離頻繁動(dòng)作較佳。步進(jìn)電機(jī)具有以下這些特點(diǎn)：</p><p>　　(1)使用數(shù)字信號(hào)進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制，系統(tǒng)簡(jiǎn)單而又價(jià)格低廉</p><p>　　(2)性價(jià)比高，可靠性好；</p><p>　　(3)響應(yīng)性優(yōu)良，對(duì)于正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)減速的反應(yīng)都很好：</p><p>　　(4)停止時(shí)，可有自鎖功能：</p>&l

29、t;p>　　(5)不能使用普通交流電源直接驅(qū)動(dòng)</p><p>　　2.2 步進(jìn)電機(jī)的工作原理</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)能將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相位移或角位移，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)接收到一個(gè)電脈沖信號(hào)的時(shí)候，它就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（稱之為“步距角”）步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)的特點(diǎn)之一就是按照固定角度一步步運(yùn)行的，因此可以通過(guò)控制電脈沖的信號(hào)量，來(lái)使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)固定的角度。而控制脈沖的頻率，則能夠使步進(jìn)

30、電機(jī)加速或減速，從而對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。</p><p>　　2.3 步進(jìn)電機(jī)的工作方式</p><p>　　(1)單三拍的通電順序?yàn)锳 B C</p><p>　　(2)雙三拍的通電順序?yàn)锳B BC CA</p><p>　　(3)六拍的通電順序?yàn)锳 AB B BC C CA</p><p>　　這三種方式存在一定的

31、差別，具體如下表所示：</p><p>　　表2-1 步進(jìn)電機(jī)工作方式的比較</p><p>　　由上表可以得出結(jié)論，六拍的工作方式最好，雙三拍的較為一般，單三拍的最差。</p><p>　　2.4 三相步進(jìn)電機(jī)</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，采用了三相步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行研究，其結(jié)構(gòu)圖如下所示：</p><p>　　A相通電

32、 B相通電 C相通電</p><p>　　圖2-2 三相式步進(jìn)電機(jī)</p><p>　　三相式步進(jìn)電機(jī)的定子繞組被分為三相，如果以A B C 的方式通電，步進(jìn)電機(jī)就會(huì)進(jìn)行正轉(zhuǎn)，如果以C B A 的方式通電，則會(huì)進(jìn)行反轉(zhuǎn)。 </p><p>　　2.5 步進(jìn)電機(jī)技術(shù)參數(shù)</p>

33、<p>　　步進(jìn)電機(jī)的基本參數(shù)可以分為以下幾項(xiàng)：</p><p>　　步距角：指控制系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)后，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，</p><p>　　步距角精度：指步進(jìn)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的步距角與理論值的誤差，可以表示為誤差/步距角*100%。</p><p>　　失步：電機(jī)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的步數(shù)，與理論值不同，稱之為失步。</p><p>

34、　　最大空載起動(dòng)頻率：指步進(jìn)電機(jī)在不加負(fù)載的情況下，就能直接啟動(dòng)的最大的頻率。</p><p>　　最大空載的運(yùn)行頻率：指電機(jī)不帶負(fù)載的情況下，最高的轉(zhuǎn)速頻率。</p><p><b>　　3 硬件電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　控制系統(tǒng)的

35、硬件電路主要由AT89C51單片機(jī)，按鍵控制電路，顯示屏，時(shí)鐘電路，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，步進(jìn)電機(jī)，這幾部分組成。具體結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。</p><p><b>　　圖3-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</b></p><p><b>　　3.2 電路原理圖</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，本人設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的電路原

36、理圖，用以控制步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)和加速減速四種調(diào)速方案。具體原理如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 系統(tǒng)電路原理圖</p><p>　　3.3 AT89C51型單片機(jī)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)選用的是89C51作為步進(jìn)電機(jī)的控制芯片．AT89C51是一種低功耗，高性能，適用于實(shí)時(shí)處理，實(shí)時(shí)控制的單片機(jī)。</p><p><

37、;b>　　其主要特點(diǎn)有：</b></p><p>　　(2)能與MCS-51兼容，且具有MCS-51型單片機(jī)的功能</p><p>　　(3)集成了4KB的FLASHROM，可滿足大部分系統(tǒng)的要求</p><p>　　(4)具有256個(gè)字節(jié)的RAM和3個(gè)16位定時(shí)器，能夠滿足設(shè)計(jì)中時(shí)鐘電路的需要</p><p>　　(5)正

38、常工作范圍為0～24MHz </p><p>　　綜合以上優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選取了AT89C51型單片機(jī)。</p><p>　　單片機(jī)的引腳功能設(shè)置如下：</p><p>　　1.VCC（40）：電源+5V。</p><p>　　2.VSS（20）：接地，也就是GND。</p><p>　　3.XTAL1（19）和XTAL2

39、（18）：振蕩電路。</p><p>　　4.PSEN（29）：片外ROM選通信號(hào)。</p><p>　　5.PROG/ALE（30）：EPROM編程脈沖輸入端/地址鎖存信號(hào)輸出端。</p><p>　　6.RST（9）：復(fù)位信號(hào)輸入端。</p><p>　　7.EA/VPP（31）：內(nèi)/外部ROM選擇端</p><p&g

40、t;　　8.P0口（39-32）：雙向I/O口。</p><p>　　9.P1口（1-8）：準(zhǔn)雙向通用I/0口.</p><p><b>　　引腳圖如下圖所示：</b></p><p>　　圖3-3 AT89C51的引腳圖</p><p><b>　　3.4 時(shí)鐘電路</b></p>

41、<p>　　本設(shè)計(jì)中，為了保證系統(tǒng)各部分同步工作，可以用時(shí)鐘電路產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其電路圖如下所示，XTAL1，XTAL2為單片機(jī)的兩個(gè)外接引腳。</p><p><b>　　圖3-4 時(shí)鐘電路</b></p><p><b>　　3.5 顯示電路</b></p><p>　　顯示屏LCD與單片機(jī)的P1.0-

42、p1.7以及p2.0-p2.2引腳相互連接，用于顯示步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)的方向，以及轉(zhuǎn)速情況。具體顯示電路如下圖所示：</p><p><b>　　圖3-5 顯示電路</b></p><p><b>　　3.6 驅(qū)動(dòng)電路</b></p><p>　　由于單片機(jī)本身產(chǎn)生的脈沖信號(hào)太小，不足以驅(qū)動(dòng)本設(shè)計(jì)中的步進(jìn)電機(jī)，因此需要在單片

43、機(jī)和步進(jìn)電機(jī)之間添加驅(qū)動(dòng)電路，本設(shè)計(jì)中，采用了使用L297，L298的經(jīng)典設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，工作性能也較為穩(wěn)定。驅(qū)動(dòng)電路具體連線如下圖所示：</p><p>　　圖3-6 驅(qū)動(dòng)電路連線示意圖</p><p>　　4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1步進(jìn)電機(jī)調(diào)速概述</p><p>　　軟件主要功能是使單片機(jī)能根據(jù)按下的按鈕，實(shí)

44、現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的加減速控制，使控制系統(tǒng)盡快的完成預(yù)設(shè)的目標(biāo)，其具體功能如下： </p><p>　　按下正轉(zhuǎn)按鍵時(shí)，步進(jìn)電機(jī)能夠順暢的進(jìn)行正轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)；按下反轉(zhuǎn)按鍵時(shí)，步進(jìn)電機(jī)能夠順暢的進(jìn)行反轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)；按下加速按鍵時(shí)，步進(jìn)電機(jī)立即加速運(yùn)行，按下減速按鈕時(shí)，步進(jìn)電機(jī)立即減速運(yùn)轉(zhuǎn)。如果直接將啟動(dòng)速率調(diào)的過(guò)大，會(huì)由于啟動(dòng)頻率大于極限啟動(dòng)頻率而造成失步現(xiàn)象。而如果速度過(guò)小，則工作效率太低，因此步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速過(guò)程可以大致

45、用圖4-1表示。從A運(yùn)行到D，步進(jìn)電機(jī)需要經(jīng)過(guò)加速、恒速、減速階段。</p><p>　　N 恒速 </p><p>　　加速 減速</p><p>　　升頻控制

46、 降頻控制 </p><p>　　A B C D </p><p><b>　　L</b></p><p>　　圖4-1 步進(jìn)電機(jī)調(diào)速過(guò)程圖</p><

47、;p><b>　　4.2 主程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)前面設(shè)計(jì)的電路原理圖，可以對(duì)軟件的程序流程圖進(jìn)行設(shè)計(jì)：</p><p>　　Y 否</p><p><b>　　是</b></p><p>　　圖4-2 主程序流程圖</p>

48、<p><b>　　4.4鍵盤(pán)程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　鍵盤(pán)的控制方式大致可以分為程控掃描法、定時(shí)掃描法和中斷掃描法，本設(shè)計(jì)采用的是程序掃描法編程。先判斷是否有鍵按下，沒(méi)有按鍵按下就執(zhí)行其他程序，有鍵按下就返回鍵值，并送鍵值到按鍵處理函數(shù)，最后根據(jù)鍵值執(zhí)行相應(yīng)的功能，本設(shè)計(jì)中總共設(shè)計(jì)了4個(gè)控制按鍵，分別對(duì)步進(jìn)電機(jī)的加速減速，正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。由單片機(jī)的P3.2-p3.

49、5口輸入。</p><p>　　4.5 Proteus仿真</p><p>　　由于Proteus軟件的優(yōu)良性能，常常用來(lái)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)是否能夠準(zhǔn)確正常的運(yùn)行</p><p>　　對(duì)設(shè)計(jì)開(kāi)始進(jìn)行仿真以后，運(yùn)行情況如下圖所示：</p><p>　　圖4-3 Proteus仿真圖（1）</p><p>　　由圖可知，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)

50、處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)（CW），速度為120轉(zhuǎn)每分鐘。此時(shí)，按下加速按鈕，運(yùn)行變?yōu)槿缦虑闆r：</p><p>　　圖4-4 Proteus仿真圖（2）</p><p>　　從顯示屏中可以看到，步進(jìn)電機(jī)速度提升到了125轉(zhuǎn)每分鐘，且步進(jìn)電機(jī)依舊處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)（CW），故本設(shè)計(jì)成功的實(shí)現(xiàn)了用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)加速。</p><p>　　現(xiàn)在，再按下減速按鈕：</p>

51、<p>　　圖4-5 Proteus仿真圖（3）</p><p>　　從顯示屏中可以看到，步進(jìn)電機(jī)速度下降到了120轉(zhuǎn)每分鐘，且步進(jìn)電機(jī)依舊處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)（CW），故本設(shè)計(jì)成功的實(shí)現(xiàn)了用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)減速。</p><p>　　此時(shí)按下反轉(zhuǎn)按鈕，仿真情況如下圖所示：</p><p>　　圖4-6 Proteus仿真圖（4）</p><

52、p>　　從圖中可以看到，步進(jìn)電機(jī)的速度沒(méi)有變化，但是步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)從正轉(zhuǎn)（CW）變?yōu)榱朔崔D(zhuǎn)狀態(tài)（CCW）。故本設(shè)計(jì)成功的實(shí)現(xiàn)了用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。</p><p>　　最后，按下正轉(zhuǎn)按鈕，情況如下圖所示：</p><p>　　圖4-7 Proteus仿真圖（5）</p><p>　　從圖中可以看到，步進(jìn)電機(jī)的速度沒(méi)有變化，但是步進(jìn)電機(jī)從反轉(zhuǎn)（CCW）變?yōu)榱?/p>

53、正轉(zhuǎn)狀態(tài)（CW）。故本設(shè)計(jì)成功的實(shí)現(xiàn)了用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)。</p><p>　　結(jié)果證明，通過(guò)Proteus的仿真，軟件實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的效果，達(dá)成了用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速的預(yù)期目標(biāo)。</p><p><b>　　5 結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　通過(guò)本人幾個(gè)月以來(lái)的努力，以及老師的監(jiān)督指導(dǎo)，終于完成了基于AT89C

54、51單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟硬件設(shè)計(jì)與研究。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，把大學(xué)中學(xué)習(xí)過(guò)的《電機(jī)學(xué)》、《單片機(jī)原理與應(yīng)用》中的相關(guān)知識(shí)有機(jī)的結(jié)合在了一起，通過(guò)實(shí)踐加深對(duì)知識(shí)的理解，熟悉單片機(jī)的原理，了解步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中。我做了如下幾點(diǎn)工作：</p><p>　　1、查閱相關(guān)資料。根據(jù)課題，通過(guò)在圖書(shū)館查閱相關(guān)資料，在期刊網(wǎng)站查看相關(guān)資訊，有針對(duì)性的學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，并進(jìn)行深化理解和研究。</p&

55、gt;<p>　　2、根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，對(duì)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了研究。最終實(shí)現(xiàn)了以AT89C51型單片機(jī)為控制核心，并依靠與之相應(yīng)的時(shí)鐘電路、顯示電路、驅(qū)動(dòng)電路等，驅(qū)動(dòng)了步進(jìn)電機(jī)的正常運(yùn)行。</p><p>　　3、根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)了相應(yīng)的軟件，其中有包含主程序設(shè)計(jì)、鍵盤(pán)程序設(shè)計(jì)、調(diào)速程序設(shè)計(jì)等內(nèi)容。最后使用Proteus建立仿真模型，進(jìn)行仿真驗(yàn)證得出設(shè)計(jì)結(jié)果。</p><p

56、><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]張航鮮. 新型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的研制[D].西安電子科技大學(xué),2007.</p><p>　　[2]章烈剽. 基于單片機(jī)的高精度步進(jìn)電機(jī)控制研究[D].武漢理工大學(xué),2007.</p><p>　　[3]溫鵬俊,戴終勇. 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)細(xì)分驅(qū)動(dòng)波形修正[J]. 2007,10:1

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60、寶貴的意見(jiàn)和建議，尤其是南老師，他以豐富的閱歷和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度在繁忙的工作期間，指導(dǎo)我的論文寫(xiě)作，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷地幫助我進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)方案，在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文寫(xiě)作過(guò)程中給予我很大的幫助。論文采用單片機(jī)技術(shù)，使單片機(jī)能根據(jù)按鍵，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的自動(dòng)調(diào)速控制，完成對(duì)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)。論文雖然已經(jīng)完成，但是由于本人經(jīng)驗(yàn)上知識(shí)上的不足，系統(tǒng)難免存在錯(cuò)漏之處，尤其是程序編寫(xiě)方面有待進(jìn)一步的研究和進(jìn)步。</p>