畢業(yè)論文中期報(bào)告[4頁(yè)]

1、中 北 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)中期報(bào)告學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號(hào)：學(xué) 院、系：信息與通信工程學(xué)院 專 業(yè)： 論 文 題 目：?jiǎn)纹瑱C(jī)步進(jìn)電機(jī)控制器的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師: 2013 年 4 月 15 日畢業(yè)設(shè)計(jì)中期報(bào)告學(xué)校中北大學(xué)專業(yè)學(xué)生姓名班級(jí) 學(xué)號(hào) 論文題目 單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)本人在該設(shè)計(jì)中具體應(yīng)完成的工作1、 查閱有關(guān)資料了解課題設(shè)計(jì)的背景，現(xiàn)實(shí)應(yīng)用、現(xiàn)實(shí)意義以及設(shè)計(jì)概況。2、 搜索相關(guān)論文參考設(shè)計(jì)思路，以及結(jié)合本設(shè)計(jì)擬定設(shè)計(jì)思路。3、 仔細(xì)分析各模塊電路，根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)各個(gè)模塊電路，并根據(jù)要求選擇芯片，查詢各個(gè)芯片的功能及其參數(shù)、性能。4、 在設(shè)計(jì)各個(gè)電路模塊的同時(shí)，用C語(yǔ)言編寫(xiě)程序，下載到單片

2、機(jī)中，控制模塊電路工作，從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)控制器的要求。5、 軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)應(yīng)完全實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的功能，同時(shí)要查找漏洞，不斷修正。1、 簡(jiǎn)述畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)始以來(lái)所做的具體工作和取得的進(jìn)展（要詳細(xì)內(nèi)容）（1）、查閱資料，了解課題背景，課題的目的和研究意義。 畢業(yè)設(shè)計(jì)以來(lái)通過(guò)查閱大量相關(guān)資料，理解步進(jìn)電機(jī)控制器的研究背景，先后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，書(shū)籍，查閱論文，在閱讀大量的資料后對(duì)步進(jìn)電機(jī)有了近一步的認(rèn)識(shí)，深刻的了解了它的研究目的和研究意義，同時(shí)為撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告積累了寶貴的素材資料，為后期的電路模塊設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 我了解到步進(jìn)電機(jī)是一種把電脈沖信號(hào)變成直線位移或角位移的控制電機(jī),其位移速度與脈沖頻率成正比,位

3、移量與脈沖數(shù)成正比。步進(jìn)電機(jī)在結(jié)構(gòu)上也是由定子和轉(zhuǎn)子組成,可以對(duì)旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行高精度控制。當(dāng)電流流過(guò)定子繞組時(shí),定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場(chǎng),該矢量場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度,使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁極磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向一致。定子繞組矢量磁場(chǎng)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,轉(zhuǎn)子也隨著該磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。因此控制電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)實(shí)際上就是以一定的規(guī)律控制定子繞組的電流來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。（2） 、撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告，根據(jù)功能要求設(shè)計(jì)個(gè)模塊電路并明確各電路模塊實(shí)現(xiàn)的具體功能。 上網(wǎng)查閱相關(guān)的器件和芯片，了解他們的用法要實(shí)現(xiàn)的功能，如采集速度所用的對(duì)射式光電傳感，用來(lái)驅(qū)動(dòng)電路的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N。首先了解他們的功能以后，才能近

4、一步去設(shè)計(jì)電路。其次，步進(jìn)電機(jī)主要是為了通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速、快速起停、正反轉(zhuǎn)以及制動(dòng)，就如何實(shí)現(xiàn)這些功能，查閱了相關(guān)的資料，并結(jié)合自己的分析，設(shè)計(jì)各個(gè)模塊。 a、步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制如果給定的工作方式按正序換向通電，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，如果按反序換向通電、步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，給定的步進(jìn)電機(jī)是三相流拍，正轉(zhuǎn)為A-AB-B-BC-C-CA-A，那么反轉(zhuǎn)即為A-AC-C-CB-B-BA-A。 b、步進(jìn)電機(jī)的速度控制給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個(gè)控制脈沖、它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個(gè)脈沖，他就再轉(zhuǎn)一步，因此控制所發(fā)脈沖的頻率，頻率低，它的速度就慢，頻率高，它的速度也快。 c、步進(jìn)電機(jī)的起停控制步進(jìn)電機(jī)由于電氣特性，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)有步進(jìn)

5、感，即振動(dòng)感。為了使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)平滑，減小振動(dòng)，可在步進(jìn)電機(jī)的控制脈沖的上升沿和下降沿采用細(xì)分的梯形波，可以減小步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角，提高電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性。在步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，為了防止因慣性使電機(jī)軸產(chǎn)生順滑，則采用合適的鎖定波形，產(chǎn)生鎖定磁力距，鎖定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸，使步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。d、步進(jìn)電機(jī)的加減速控制在步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中,通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),如果信號(hào)變化太快,步進(jìn)電機(jī)由于慣性跟不上電信號(hào)的變化,這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)和丟步現(xiàn)象。所以,步進(jìn)電機(jī)在啟動(dòng)時(shí),必須有加速過(guò)程,在停止時(shí)必須有減速過(guò)程。理想的加速曲線一般為指數(shù)曲線,步進(jìn)電機(jī)整個(gè)減速過(guò)程的頻率變化規(guī)律是整個(gè)加速過(guò)程頻率變化規(guī)律的逆過(guò)程。選定的曲

6、線比較符合步進(jìn)電機(jī)加減速過(guò)程的運(yùn)行規(guī)律,能充分利用步進(jìn)電機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩,快速響應(yīng)性好,縮短加減速的時(shí)間,并可防止失步和過(guò)沖現(xiàn)象。（3） 、硬件組成 步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)主要由單片機(jī)AT89C51、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N、4 4 的鍵盤(pán)用12864LCD液晶顯示器 、電源和時(shí)鐘電路等幾個(gè)單元組成,借助于AT89C51 中內(nèi)置的看門(mén)狗,可使系統(tǒng)在失控時(shí)恢復(fù)正常運(yùn)行。整個(gè)系統(tǒng)外圍元件少,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、可靠性高、使用方便、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中,也可采用大功率的管子來(lái)代替L298N對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),成本比較低,缺點(diǎn)是管子的特性有一定差異,對(duì)驅(qū)動(dòng)效果有一定的影響。2、 目前存在問(wèn)題，下一步

7、的主要研究任務(wù)，具體設(shè)想與安排（要詳細(xì)內(nèi)容）存在的問(wèn)題： （1）把各個(gè)電路模塊的細(xì)節(jié)完善，尤其是細(xì)節(jié)地方，和不完全懂的地方，弄懂。并試著自己去設(shè)計(jì)電路和編寫(xiě)程序。 （2）各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)以及如何把各個(gè)模塊整合起來(lái)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)控制器的核心環(huán)節(jié)，查詢相關(guān)書(shū)籍，繼續(xù)鞏固單片機(jī)和C語(yǔ)言程序的學(xué)習(xí)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中在這方面還是有很大的難度。 （3）在軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面，很多的小細(xì)節(jié)沒(méi)有弄懂，在設(shè)計(jì)的時(shí)候相關(guān)的參數(shù)怎么設(shè)定。下一步要研究的任務(wù)：(1) 、近期先翻譯英文文獻(xiàn)，在十天之內(nèi)把英文文獻(xiàn)翻譯出來(lái)。(2) 、在接下來(lái)，開(kāi)始步進(jìn)電機(jī)控制器的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。(3) 、把不懂的環(huán)節(jié)通過(guò)查閱資料和請(qǐng)教老師、同學(xué)，爭(zhēng)取弄清楚。 （4）、設(shè)計(jì)的過(guò)程中，先實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的功能，然后再實(shí)現(xiàn)整體的功能，重點(diǎn)和難點(diǎn)是軟件設(shè)計(jì)。 （5