步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

①頁(yè)數(shù) 42
②字?jǐn)?shù) 20299
③摘要
摘 要：步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元件[1]。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)[2][6][10]，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速一般是改變輸入步進(jìn)電機(jī)的脈沖的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)每給一個(gè)脈沖就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，這樣就可以通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)脈沖到下一個(gè)脈沖的時(shí)間間隔來(lái)改變脈沖的頻率，延時(shí)的長(zhǎng)短來(lái)具體控制步進(jìn)角來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速[7][16]。在本設(shè)計(jì)方案中采用AT89C51型單片機(jī)[1]內(nèi)部的定時(shí)器改變CP脈沖的頻率從而實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速與正反轉(zhuǎn)的功能。設(shè)計(jì)時(shí)考慮到CPU在執(zhí)行指令時(shí)可能受到干擾的沖擊,導(dǎo)致程序”跑飛”或者進(jìn)入”死循環(huán)”,因此,設(shè)計(jì)了看門(mén)狗電路,使用的是MAXIM公司生產(chǎn)的微處理系統(tǒng)監(jiān)控集成芯片MAXI813[5][12][13]。本文還詳細(xì)地給出了相關(guān)的硬件框圖和軟件流程圖，并編制了該匯編語(yǔ)言程序。
Abstract ：Stepper motor is the electrical impulse signals into angular displacement or linear displacement of the open-loop control components. In the non-overload case, the motor speed, and stop location depends only on pulse frequency and pulse number, regardless of the load change, that is, to add an electrical pulse signal, then turn one motor step angle. The existence of this linear relationship, coupled with only a periodic error of stepper motors without the accumulated error and so on. Made in terms of speed, position and other control areas to control the stepper motor used become very simple. Stepper motor speed control in general is to change the input frequency of stepper motor pulses to achieve the stepper motor speed, because the stepper motor to a pulse on each rotation a fixed angle, so that you can by controlling the stepper motor a pulse to the next a pulse time interval to change the pulse frequency, the length of delay to specific controls to change the angle stepper motor speed, in order to achieve speed control stepper motor. In this design the use of AT89C51 microcontroller-based timer to change the internal pulse frequency of CP in order to achieve the speed of stepper motor control, motor speed and the realization of positive inversion functions. Designed to take into account the CPU in the implementation of instruction may be subject to the impact of interference, resulting in procedures "run off" or go to the "dead cycle", therefore, designed a watchdog circuit, using a MAXIM produced by micro-processing system monitoring integrated chip MAXI813.
④目錄
前 言 1
1 步進(jìn)電機(jī)概述 2
1.1 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn) 2
1.2步進(jìn)電機(jī)的工作原理 2
1.3步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)參數(shù) 2
1.3.1步進(jìn)電機(jī)的基本參數(shù) 2
1.3.2步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)指標(biāo)及術(shù)語(yǔ) 3
1.4步進(jìn)電機(jī)的分類(lèi) 4
1.4.1 步進(jìn)電機(jī)分為三大類(lèi) 4
1.4.2步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)外結(jié)構(gòu) 5
1.5 步進(jìn)電機(jī)詳細(xì)調(diào)速原理 5
2 設(shè)計(jì)的基本要求 6
3 方案的論證 6
3.1 控制方式的確定 6
3.2 驅(qū)動(dòng)方式的確定 7
3.3 驅(qū)動(dòng)電路的選擇 8
3.4 基本方案的確定 8
4 硬件電路的設(shè)計(jì) 9
4.1 單片機(jī)的選擇 9
4.1.1單片機(jī)的引腳功能 9
4.1.2 主要特性 10
4.2 步進(jìn)電機(jī)的選擇 11
4.2.1 三相單三拍通電方式 11
4.2.2 三相雙三拍通電方式 12
4.3驅(qū)動(dòng)電路的選擇 16
4.4 顯示電路與鍵盤(pán)的選擇 18
4.5 反饋電路的選擇 21
4.6電源電路設(shè)計(jì) 22
4.7抗干擾設(shè)計(jì) 22
4.8看門(mén)狗電路 23
4.8.1 MAX813L功能簡(jiǎn)介 24
4.8.2 看門(mén)狗電路各引腳功能 24
5 算法的設(shè)計(jì) 25
5.1 PID 控制算法 25
6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 28
6.1 有關(guān)參數(shù)的計(jì)算與分析 28
6.2 理論與實(shí)際的分析 28
7 結(jié) 論 29
參考文獻(xiàn) 30
附 錄 32

⑤關(guān)鍵字
步進(jìn)電機(jī)；單片機(jī)AT89C51；調(diào)速系統(tǒng)；MAXI813
Stepper Motor ；SCM AT89C51； Speed Control System
⑥參考文獻(xiàn)
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[11] 王福瑞. 單片微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全[M] . 北京:北京航空航天大學(xué)出版社.1998.
[12] 何立民. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編[M] . 北京:北京航空航天大學(xué)出版社.1993.230-340
[13] 潘新民等: 單片微型計(jì)算機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京: 人民郵電出版社. 1992.
[14] 王潤(rùn)孝,秦現(xiàn)生編著.機(jī)床數(shù)控原理與系統(tǒng)[M]. 西北工業(yè)大學(xué)出版社.1997.99-150
[15] 李伯成,侯伯李等編IBM - PC 微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].西安電子科技大學(xué).1996.
[16] 黃義源主編. 機(jī)械設(shè)備電氣與數(shù)字控制[M]. 中共廣播電視大學(xué)出版社.1992.111-190