1、基于單片機與微機的步進電機控制系統的設計答辯人：吳翠翠班級：電子技術0701班指導老師：李世軍湖南工程學院2011屆畢業論文答辯基于單片機與微機的步進電機控制系統的設計1.課題的來源及研究背景2.系統總體方案設計3.硬件設計4.軟件設計5.總結&展望6.致謝1.課題的來源及研究背景 隨著現代機械電子行業的不斷發展，自動控制 系統在越來越多的領域得到了廣泛的應用。一般地，在一個完整的自動控制系統中，電機作為運動伺服機構，是一個不可或缺的重要組成部分，電機中步進電機的應用較為廣泛。 單片機是現代電子系統中最重要的智能化工具。本設計是基于單片機的步進電機控制系統的設計，是單片機在自動控制、通信領域中

2、的應用。2.系統總體方案設計本課題是要求設計一個用單片機控制步進電機的調速系統，并要求能實現步進電機的啟動、停止、轉速調節、轉向控制、轉速顯示等。由此可將該系統分成控制中心、驅動部分、顯示部分以及輸入部分等四個部分。系統的輸入部分有兩個部分，一個是上位機通過串行口對單片機的輸入，另一個就是單片機通過接口接收的硬件輸入。 系統原理框圖3.硬件設計步進電機控制系統原理圖 步進電機控制和驅動模塊電路步進電機工作原理 步進電機將電脈沖信號轉變成角位移，即給一個脈沖信號，步進電機就轉動一個角度，因此非常適合于單片機控制。通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時通過控制脈沖頻率來控制電

3、機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。驅動模塊電路原理圖 ULN2003 ULN2003是大電流驅動陣列,由七個硅NPN 復合晶體管組成。 特點：電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等。適應于各類要求高速大功率驅動的系統。 RS232 串口通信電路為了能將編譯后的程序文件下載到單片機中，并且通過上位機發送命令來控制電機，用到了MAX232芯片。在89C52單片機系統中，分別從P3.0和P3.1引出串口線RXD和TXD轉換成RS-232接口標準的電平，這樣，二者之間就可以通過RS-232接口進行數字信號的傳送。 TTL轉RS232接口電路 電源電路電源設計中需要考慮的主要問題是功

4、率和散熱問題。為獲得一個標準設計的電源電路，可通過降壓，整流，穩壓，濾波四個環節得到5V的直流穩壓電源：電源電路圖 4.軟件設計該控制系統軟件部分用MCS-51匯編語言編程實現，采用模塊化程序設計思想，將軟件劃分成若干單元.軟件設計關系圖： 上位機界面計算機用VB做界面，用RS-232串口通信，VB用MSCOMM控件與單片機經RS232串口實現通訊。一方為主發，一方為應答。 系統主程序框圖PC機控制端先給單片機發送“開始指令”和有關系統測量參數，單片機接收到后硬件系統開始工作，進行數據采集，采集到的信號經放大和A/D變換后送入單片機，單片機把處理后的數據整理成幀，然后通過RS232接口傳到計算

5、機。計算機首先對單片機發過來的每一幀數據進行正確的接收，并對數據進行實時顯示，然后再進行必要的處理，以達到實時監控的目的。上圖所示的是一個步進電機控制系統的控制界面，“端口選擇”是選擇要輸入的串行口，“波特率選擇”是要選定傳送的速度及位數，“速度顯示”是顯示步進電機當前運行速度，“允許輸入”是鎖定按鍵，只有在打勾的時候才能相應按鍵輸入.。 正反轉子程序流程圖ABAB01100101102001131001相順序正反轉子程序正轉：START: MOV A,#03H MOV P1,A LCALL DEL0 MOV A,#06H MOV P1,A LCALL DEL0 MOV A,#0CH MOV

6、P1,A LCALL DEL0 MOV A,#09H MOV P1,A LCALL DEL0 LJMP STARTDEL0: MOV R2,#0FFHDEL1: MOV R3,#100 DJNZ R3,$ DJNZ R2,DEL1 RET END反轉：START: MOV A,#09H MOV P1,A LCALL DEL0 MOV A,#0CH MOV P1,A LCALL DEL0 MOV A,#6H MOV P1,A LCALL DEL0 MOV A,#03H MOV P1,A LCALL DEL0 LJMP STARTDEL0: MOV R2,#0FFHDEL1: MOV R3,#100 DJNZ R3,$ DJNZ R2,DEL1 RET END5.總結&展望總結：本次設計以計算機為上位機，單片機為下位機，實現了其串行通信，通過上位機控制其下位機的步進電機，達到控制正，反轉，以及控制其步數的目的。 展望：本系統還可以進行二次開發，在二次開發中可解決傳輸距離和實時監控等問題，傳輸距離可采用RS485通信方式或采用TCP/IP協議，采用兩臺以上的計算機，其中一臺作為現場計算機，另外一臺作為遠程計算機，實現真正的遠程多