基于单片机与微机的步进电机控制系统的设计cuicui2要点.ppt

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1、基于单片机与微机的步进电机控制系统的设计答辩人：吴翠翠班级：电子技术0701班指导老师：李世军湖南工程学院2011届毕业论文答辩基于单片机与微机的步进电机控制系统的设计1.课题的来源及研究背景2.系统总体方案设计3.硬件设计4.软件设计5.总结&展望6.致谢1.课题的来源及研究背景随着现代机械电子行业的不断发展，自动控制系统在越来越多的领域得到了广泛的应用。一般地，在一个完整的自动控制系统中，电机作为运动伺服机构，是一个不可或缺的重要组成部分，电机中步进电机的应用较为广泛。单片机是现代电子系统中最重要的智能化工具。本设计是基于单片机的步进电机控制系统的设计，是单片机在自

2、动控制、通信领域中的应用。2.系统总体方案设计本课题是要求设计一个用单片机控制步进电机的调速系统，并要求能实现步进电机的启动、停止、转速调节、转向控制、转速显示等。由此可将该系统分成控制中心、驱动部分、显示部分以及输入部分等四个部分。系统的输入部分有两个部分，一个是上位机通过串行口对单片机的输入，另一个就是单片机通过接口接收的硬件输入。系统原理框图3.硬件设计步进电机控制系统原理图步进电机控制和驱动模块电路步进电机工作原理步进电机将电脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位

3、的目的；同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。驱动模块电路原理图ULN2003ULN2003是大电流驱动阵列,由七个硅NPN复合晶体管组成。特点：电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等。适应于各类要求高速大功率驱动的系统。RS232串口通信电路为了能将编译后的程序文件下载到单片机中，并且通过上位机发送命令来控制电机，用到了MAX232芯片。在89C52单片机系统中，分别从P3.0和P3.1引出串口线RXD和TXD转换成RS-232接口标准的电平，这样，二者之间就可以通过RS-232接口进行数字信号的传送。TTL转RS232接口

4、电路电源电路电源设计中需要考虑的主要问题是功率和散热问题。为获得一个标准设计的电源电路，可通过降压，整流，稳压，滤波四个环节得到5V的直流稳压电源：电源电路图4.软件设计该控制系统软件部分用MCS-51汇编语言编程实现，采用模块化程序设计思想，将软件划分成若干单元.软件设计关系图：上位机界面计算机用VB做界面，用RS-232串口通信，VB用MSCOMM控件与单片机经RS232串口实现通讯。一方为主发，一方为应答。系统主程序框图PC机控制端先给单片机发送“开始指令”和有关系统测量参数，单片机接收到后硬件系统开始工作，进行数据采集，采集到的信号经放大和A/D变换后送入单片机

5、，单片机把处理后的数据整理成帧，然后通过RS232接口传到计算机。计算机首先对单片机发过来的每一帧数据进行正确的接收，并对数据进行实时显示，然后再进行必要的处理，以达到实时监控的目的。上图所示的是一个步进电机控制系统的控制界面，“端口选择”是选择要输入的串行口，“波特率选择”是要选定传送的速度及位数，“速度显示”是显示步进电机当前运行速度，“允许输入”是锁定按键，只有在打勾的时候才能相应按键输入.。正反转子程序流程图ABA’B’01100101102001131001相顺序正反转子程序正转：START:MOVA,#03HMOVP1,ALCALLDEL0MOVA,#06H

6、MOVP1,ALCALLDEL0MOVA,#0CHMOVP1,ALCALLDEL0MOVA,#09HMOVP1,ALCALLDEL0LJMPSTARTDEL0:MOVR2,#0FFHDEL1:MOVR3,#100DJNZR3,$DJNZR2,DEL1RETEND反转：START:MOVA,#09HMOVP1,ALCALLDEL0MOVA,#0CHMOVP1,ALCALLDEL0MOVA,#6HMOVP1,ALCALLDEL0MOVA,#03HMOVP1,ALCALLDEL0LJMPSTARTDEL0:MOVR2,#0FFHDEL1:MOVR3,#100DJNZR3,$D

7、JNZR2,DEL1RETEND5.总结&展望总结：本次设计以计算机为上位机，单片机为下位机，实现了其串行通信，通过上位机控制其下位机的步进电机，达到控制正，反转，以及控制其步数的目的。展望：本系统还可以进行二次开发，在二次开发中可解决传输距离和实时监控等问题，传输距离可采用RS485通信方式或采用TCP/IP协议，采用两台以上的计算机，其中一台作为现场计算机，另外一台作为远程计算机，实现真正的远程多点控制系统。另外，再加上一个速度传感器，实时扫描出电机的转速，在要求精度高的情况下，通过该变定时器的初值就能很好的控制电机的速度。结束语：感