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1、 毕业论文设计 论文标题： 学 院： 电气工程学院 班 级： 08计2W学生姓名： xxx学 号： 08141203指导老师： xxx完成日期： 2011年 4月 11日 目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论1第二章 方案比较2第三章 单片机概述33.2 单片机的选择43.3单片机复位和中断7第四章 步进电机概述94.1步进电机简介94.2步进电机工作原理104.3步进电机分类114.4步进电机的指标概述114.4.1 步进电机的静态指标114.4.2 步进电机动态指标及术语12第五章 LED 显示概述14第六章 步进电机控制的硬件设计166.3 步进电机驱动电路设计176.4 LE
2、D显示电路设计17第七章 步进电机控制的软件设计19第八章 设计体会28参考文献29附 录：设计原理图30摘 要 目前我国企业机床数控化比例极低，不到5%，各企业使用的绝大部分为传统老式机床，很难满足企业高技术产品的生产需求和生产效率。为节约成本，进一步发挥老式传统机床的功效和潜在价值，将大批传统老式机床改造利用是一种必然性。在工业控制系统中, 通常要控制机械部件的平移和转动, 对位移和角度的控制要求较高, 一般电机很难实现对位置和角度的精确控制, 而步进电机可精确实现所设定的角度和转数, 具有良好的步进特性。步进电机以其独特的特点可以在无速度传感器和无位置传感器系统中实现精确的开环状态定位或
3、同步运行。我们通过调节发送给步进电机的步进脉冲个数来实现精确的位移或者角度定位，而调节发送的步进脉冲频率就可以实现速度调节，这些都有利装置或设备的小型化和低成本，因而在众多领域中得到广泛的应用。步进电机控制系统的开发采用了软硬件协同仿真的方法,通过AT89C51单片机及HT-335M驱动器完成步进电机各种运行方式的控制,实现步进电机的正反转速度控制并且显示数据。整个系统采用模块化设计,结构简单、可靠,通过按键控制，操作方便，节省成本。由此集成电路构成的数控系统通过简单的编程就可以任意设定步进电机的转速、旋转角度、转动次数和控制电机运行状态，并通过LED数码管显示。关键字：单片机、步进电机、驱动
4、器、AT89C51、LEDAbstractAt present our country enterprise numerical control machine tool proportion is extremely low, less than 5%, various enterprises use most of the old machine for the traditional, it is difficult to satisfy the business enterprise of high technology products production demand and p
5、roduction efficiency. For cost saving, further develop the efficacy and old traditional machine potential value of traditional old machine reconstruction using is a necessity. In industrial control system, usually to control the mechanical components of translation and rotation Angle of displacement
6、 and the control requirements of taller, general motors to difficult to realize accurate control of the position and Angle, and step-motor accuracy can achieve a set of Angle and RPM, has good stepping characteristics. Among them, the stepping motor with its unique characteristics may be in speed se
7、nsorless and sensorless system achieve precise open-loop state orientation or synchronization operation. We send by adjusting the stepping motor of stepping pulse number to achieve precise displacement or Angle positioning and the adjustable send stepping pulse frequency can realize speed adjustment
8、, these are favorable device or equipment miniaturized and low cost, so in many areas widely applied. Stepping motor control system developed the software and hardware collaborative simulation method, through AT89C51 and 335M drive - HT finish stepping motor various operation mode, to realize the co
9、ntrol of the stepper motor speed control and positive &negative display the data. This system USES modular design, simple structure, reliable, through the button control, convenient operation, cost savings. Thus integrated circuit consisting of CNC system through simple programming can set arbitrary
10、 stepper motor speed, rotation Angle, the rotation frequency and control motor running condition, and through LED digital pipe display. Keywords: Single Chip Microcomputer、 the stepping motor、 AT89C51 、 335M drive - HT、LED第一章 绪论我国企业机械制造整体水平与发达国家相比还有很大的差距。由于我国企业大部分数控机床和数控系统其中特别是大型设备还的依赖进口，由于种种原因企业承受不
11、了巨额购置费，且易受国外的控制，另外数控机械设备维修力量薄弱，进口的备件维修成本高，设备完好率低，大部分进口机床数控系统已经崩溃，有的甚至在进口后还没使用就已因为各方面原因不能使用等等。通过对我国现有的经济和科技状况来看，对老式机床设备的改造利用便成了一件迫在眉睫的事，于是怎么改，改那些，怎样最省钱这一系列的问题就摆在了我们面前，当拿到一台或多台老式设备时我们第一步该做的便是对老式设备的改造项目的可行性进行评估。这种评估可以是对自己已有机床设备的评估，也可以是对将要购买的机床设备进行评估，只有这样才能确定这台机床设备是否有改造和利用的价值。步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移的机电执行元
12、件。给一个电脉冲信号，步进电机就回转一个固定的角度，称为一步，所以成为步进电机。作为一种数字伺服执行元件，步进电机具有结构简单、运行可靠、控制方便、控制性能好等优点，广泛应用在数控机床、机器人、自动化仪表等领域。本论文为了实现步进电机的简易运动控制，一般以单片机作为控制系统的微处理器，通过步进电机专用驱动芯片实现步进电机的速度和位置定位控制。 采用单片机为控制核心，利用其体积小、兼容性强、高速度、低价格、低工作电压、低功耗等特点，使键盘电路和显示电路有机的结合起来，组成一个操作方便，交互性强的控制系统，而且整个系统所包含的技术几乎包括了现学校控制专业所要求的知识，有利于实践教学取得最大效果。键
13、盘电路和显示电路采用了动态扫描技术，节约了单片机资源。该系统软件采用结构化设计，具有易维护性，根据用户新的请求，对软件系统进行少量的修改，使系统功能得到一定程度的提高。所以基于单片机控制的步进电机系统控制精度高、运行稳定, 在控制领域有着广泛的应用。 第二章 方案比较2.1控制方式的确定步进电机控制虽然是一个比较精确的，步进电机开环控制系统具有成本低、简单、控制方便等优点，在采用单片机的步进电机开环系统中，控制系统的CP脉冲的频率或者换向周期实际上就是控制步进电机的运行速度。系统可用两种办法实现步进电机的速度控制。一种是延时，一种是定时。延时方法是在每次换向之后调用一个延时子程序，待延时结束后
14、再次执行换向，这样周而复始就可发出一定频率的CP脉冲或换向周期。延时子程序的延时时间与换向程序所用的时间和，就是CP脉冲的周期，该方法简单，占用资源少，全部由软件实现，调用不同的子程序可以实现不同速度的运行。但占用CPU时间长，不能在运行时处理其他工作。因此只适合较简单的控制过程。综上，对于本次设计的控制方式，在此选用延时调速来实现步进电机的速度控制。2.2 驱动方式的确定并于步进电机的驱动一般有两种方法，一种是通过CPU直接来驱动，这种方法一般不宜采用，因为CPU的输出电流脉冲是特别小的它不能足以让步进电机的转动；别一种是通过CPU来间接驱动，就是把从CPU输出的信号进行放大，然后直接驱动或
15、是再通过光电隔离间接来驱动步进电机，这种方法比较安全可靠。固本次设计应采用CPU间接驱动步进电机。HT-335M是采用当今最先进的细分型技术生产的高性能步进驱动器(M=Micro step),适合驱动中大型的任何两相或四相混合式步进机。由于采用新型的双极性恒流斩波驱动技术，使用同样的电机时可以比其它驱动方式输出更大的速度和功率。其细分功能使步进电机运转精度提高，振动减小，噪声降低。2.3 基本方案的确定为此本设计采用AT89C51 MCU作为控制芯片忽略了传统时序方法,软件通过汇编语言编写,硬件方面规划由单片机应用电路、44矩阵按键电路、步进电机驱动电路HT-335M高性能步进驱动器以及LED数码管显示电路组成，通过设定电机转速并在数码管中显示其转速大小，从而能智能化控制。第三章 单片机概述3.1 单片机简介单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)简称
