1、 1 毕业论文开题报告 电气工程及其自动化 车速表步进电机的驱动控制系统的设计 一、课题研究意义及现状 步进电机已经成为除直流电机和交流电机以外的第三类电动机。传统电动机作为机电能量的转换装置，是将电能转换成机械能，在人类的生活和生产进入电气化过程中起着关键的作用。可是在人类社会进入电气化时代的今天，传统电动机已经不能满足工业自动化和办公自动化等各种运动控制系统的要求。除了要求电动机完成机电能量转换的功能，还提出了运动控制方面的要求，控制的目标是角速度和角位移。性能指标包括：稳速精度、调速范围、动态响应、跟随精度 及定位精度等。随着科技的发展，出现了一系列新的具有控制功能的电动机系统，其中较有
2、自己特点，且应用十分广泛的就是步进电机。步进电机是最早成为适应计算机控制的运动控制电动机。许多智能循迹小车就是利用了步进电机可以转动固定角度、角位移量和调速的特点来实现的。 步进电机的发展与计算机工业密切相关。自从步进电机在计算机外围设备上取代小型直流电动机以后，使其设备的性能提高，很快的促进了步进电机的发展。另一方面，微型计算机和数字控制技术的发展，又将作为数控系统执行部件的步进电机推广应用到其他领域，如电加工、小功率机械加工 床、测量仪器、光学和医疗仪器以及包装机械等。 步进电动机的工作过程一般由控制器控制。控制器按照设计者的要求完成一定的控制过程，使驱动器按照要求的规则驱动步进电动机运行
3、。简单的控制过程可以用各种逻辑电路来实现，但线路一般较复杂，成本高，而且一旦成型，欲想改变控制方案就必须重新设计电路。 自从微处理器问世以来，给步进电动机控制器设计者开辟了新的途径。各种单片计算机的迅速发展和普及，为设计功能很强而且价格低的步进电动机控制器提供了先进的技术和充足的资源。用单片计算机可以用很低的成本实现复杂的控制方案，而且由于单片 机编程的灵活性，使修复控制方案成为轻而易举的事情，只要重新编程序即可。 本课题通过单片机对步进电机的驱动进行精确控制，满足了现代工业对步进电机的高要求。 二、课题研究的主要内容和预期目标 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超
4、载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。步进 电机的调速一般是改变输入步进电机的脉冲的频率来实现步进电机的调速，因为步进电机每给一个脉冲就转动一个固2 定的角度，这样就可以通过控制步进电机的一个脉冲到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率，延时的长短来具体控制步进角来改变电机的转速，从而实现步进电机的调速。 在本设计方案中采用 STC12C2052 型单片机内部定时器改变 CP 脉冲
5、的频率从而实现步进电机的驱动进行控制，实现电机调速与正反转的功能。 三、课题研究的方法及措施 硬件的设计：本设计方案通过 STC12C2052 型单片机产生脉冲输出，将脉冲信号发送到步进电机的驱动芯片 X12.017 上，实现单片机对驱动芯片工作方式的控制，从而实现单片机对小车的驱动控制。主体流程框架图如下图所示。 同时，通过两个 LED 灯与单片机对应连接，显示小车上电以及工作状态。 软件的设计：包括驱动程序、正反转程序、转速快慢程序一级定时中断程序。 四、课题研究进度计划 毕业设计总时段： 自 2010 年 10 月 20 日至 2011年 4月 2日。 第一阶段（ 4 周）：分析任务，收
6、集资料，设计出方案的总体概况，完成开题报告、文献综述、外文翻译。 第二阶段 （ 4 周）：具体按照初步的方案，设计电路，并在逐步的设计中改进方案。完成硬件电路的电路板设计。器件采购。焊接和调试工作，完成设计总过程。撰写论文。 第三阶段（ 2 周）：通过验收，毕业论文修改完善。 五、参考文献 1刘宝廷 .步进电动机及其驱动控制系统 M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社， 1999. 2赵世强 .用单片机实现对步进电动机的控制 J.西部电子， 1995，（ 6）： 4044. 3陈理壁 .步进电动机及其应用 M.北京：机械工业出版社， 2002. 4王兆安 ,黄俊 .电力电子技术 M.北京 :机械工业
7、出版社 ,2002. 5丁伟雄 ,杨定安 ,宋晓光 .步进电动机的控制原理及其单片机控制实现 J.煤矿机械 .2005,(6):127129. 6JiaMei Jin,Chun Sheng Zhao.Linear Stepping Ulitrasonic MotorJ.Journal of 单片机 驱动芯片 步进电机 P C 机 cw/ccw FSCXB 3 Electroceramics.2008,20(3):193196. 7Hooshang Hemami,Kamran Barin,Laci Jalics.Dynamics Stability and Control of SteppingJ.Annals of Biomedical Engineering.2004,32(8):11551162. 8于永，戴佳，刘波 .51 单片机 C 语言常用模块与综合系统设计实例精讲 M.北京：电子工业出版社， 2008.
