基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制_開題報(bào)告

1、湖北師范學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告學(xué)生姓名方 健所在院系機(jī)電與控制工程學(xué)院所在班級(jí)0801指導(dǎo)教師萬(wàn)里光學(xué)生學(xué)號(hào)41專業(yè)方向電氣工程及其自動(dòng)化開題時(shí)間201112.1導(dǎo)師職稱講師論文題目基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述：前言部分在現(xiàn)代工業(yè)和經(jīng)濟(jì)生活中，隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，電機(jī)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，日益成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊徊糠?，無(wú)論是交通工具，還是家用電器都離不開電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)作為電機(jī)的一種，可以靠開路控制做精確的定位，在一些重要的領(lǐng)域有著普通電機(jī)不可替代的作用。普遍應(yīng)用于電腦的外設(shè)及工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化機(jī)具設(shè)備中，如NC車床、切割機(jī)，此外機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)控制也大量的使

2、用步進(jìn)電機(jī)。近些年來(lái)，由于步進(jìn)電機(jī)的控制精度不斷提高，越來(lái)越多有較高控制精度要求的系統(tǒng)也開始采用步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。對(duì)于小功率步進(jìn)電機(jī),一般采用單片機(jī)與專用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器聯(lián)合工作的方式，單片機(jī)產(chǎn)生脈沖,控制停啟、正反轉(zhuǎn)，變速等,專用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器則進(jìn)行脈沖環(huán)形分配及功率驅(qū)動(dòng)，這種控制方式降低成本,縮小體積,簡(jiǎn)單方便,易于實(shí)現(xiàn)。本論文的目的是設(shè)計(jì)出基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，包括系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)，程序的編寫和調(diào)試以及實(shí)物的焊接。以單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心，設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)，通過(guò)單片機(jī)輸出不同的脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的不同運(yùn)行。在實(shí)際中，能夠通過(guò)鍵盤設(shè)置步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，

3、并在LED顯示器上顯示步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速或工作狀態(tài)。通過(guò)介紹系統(tǒng)的軟硬件構(gòu)成及其特點(diǎn)，詳細(xì)論述了怎樣通過(guò)單片機(jī)控制其輸出來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，并對(duì)應(yīng)地在數(shù)碼管上顯示出來(lái)。還系統(tǒng)地介紹了步進(jìn)電機(jī)的組成、工作原理和控制方法。同時(shí)也對(duì)單片機(jī)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，又稱為微控制器（MCU），就是在一塊芯片上集成了CPU、RAM、ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、輸入輸出（I/O）接口電路、中斷、串行通信接口等主要計(jì)算機(jī)部件集成在一塊芯片上，組成單片微型計(jì)算機(jī)。它的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，它以體積小、功能全、性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)而獨(dú)具特色，在工業(yè)控制、尖端武器、通信設(shè)備、信息處理、家用電

4、器等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中獨(dú)占鰲頭。51系列單片機(jī)是國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用最廣泛的一種8位單片機(jī)之一。經(jīng)過(guò)20多年的推廣與發(fā)展，51系列單片機(jī)形成了以個(gè)規(guī)模龐大、功能齊全、資源豐富的產(chǎn)品群。隨著嵌入式系統(tǒng)、片上系統(tǒng)等概念的提出和普遍接受及應(yīng)用，51單片機(jī)的發(fā)展又進(jìn)入了以個(gè)新的階段。許多專用功能芯片的內(nèi)核集成了51單片機(jī)，與51系列單片機(jī)兼容的微控制器以IP核的方式不斷地出現(xiàn)在FPGA的片上系統(tǒng)中。近年來(lái)，基于51單片機(jī)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的出現(xiàn)與推廣，表明了51系列單片機(jī)在今后的許多年中依然會(huì)活躍如故，而且在很長(zhǎng)一段時(shí)間中將占據(jù)嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的低端市場(chǎng)。目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域

5、沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域。單片機(jī)有兩種基本結(jié)構(gòu)形式：一種是在通用微型計(jì)算機(jī)中廣泛采用的將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合用一個(gè)存儲(chǔ)空間的結(jié)構(gòu)，稱為普林斯頓結(jié)構(gòu)或稱為馮諾依曼結(jié)構(gòu)。另一種是將程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開而分別尋址的結(jié)構(gòu)，稱

6、為哈佛（Har-vard）結(jié)構(gòu)。目前的單片機(jī)采用哈佛結(jié)構(gòu)的較多。按數(shù)據(jù)總線的寬度，單片機(jī)分為4位、8位、16位以及32位等。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）。您可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)您可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。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)，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

7、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。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（PM），反應(yīng)式（VR）和混合式（HB）永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度 或15度；反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家80年代已被淘汰

8、；混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為 0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。總結(jié)部分將功能強(qiáng)大而應(yīng)用簡(jiǎn)單的單片機(jī)與應(yīng)用廣泛而運(yùn)行精確的步進(jìn)電機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)行單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的有效控制具有很深遠(yuǎn)的意義，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的程序進(jìn)行復(fù)雜的操作，按照我們的要求控制電機(jī)的運(yùn)行。在日常生活中，將兩者結(jié)合設(shè)計(jì)的系統(tǒng)應(yīng)用在有一定要求的實(shí)物中，不僅可以節(jié)約成本，而且功能完善，安全可靠。雖然步進(jìn)電機(jī)的研究已經(jīng)很成熟了，然而為了滿足工業(yè)發(fā)展的需要，擁有不同功能的步進(jìn)電機(jī)被不斷地創(chuàng)造出來(lái)，這就決定了我們要熟練地對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。因此，本課題的研究具有十

9、分重要的意義。參考文獻(xiàn)1李蒙, 毛建東.單片機(jī)原理及應(yīng)用M. 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 2010.22周向紅. 51系列單片機(jī)應(yīng)用與實(shí)踐教程M. 北京: 北京航天航空大學(xué)出版社, 2008.53郭天祥. 51單片機(jī)C語(yǔ)言教程M. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2009.124楊素行. 模擬電子技術(shù)簡(jiǎn)明教程M. 高等教育出版社, 2009.75譚浩強(qiáng). C 語(yǔ)言設(shè)計(jì)M. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2005.76劉金華. 數(shù)字電子技術(shù)M. 北京: 北京大學(xué)出版社，20107趙建領(lǐng). 51單片機(jī)開發(fā)寶典M. 電子工業(yè)出版社, 20088徐益民. 步進(jìn)電機(jī)的單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)D. 哈爾濱：黑龍江科技學(xué)院, 2

10、005開題報(bào)告(正文)：一、論文題目 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、研究的目的和意義2.1、研究目的綜合運(yùn)用所學(xué)的單片機(jī)原理與應(yīng)用理論知識(shí)，通過(guò)實(shí)踐加強(qiáng)對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，具備設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的能力，以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，要求能夠通過(guò)鍵盤設(shè)置步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，并在LED顯示器上顯示步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速或工作狀態(tài)。2.2、研究意義（1）、了解單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、組成，學(xué)習(xí)單片機(jī)的工作原理以及以及內(nèi)部工作狀態(tài)，并熟悉在不同時(shí)刻，單片機(jī)的輸入輸出情況。（2）、了解步進(jìn)電機(jī)的分類和用途，掌握步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及工作原理，并學(xué)習(xí)使用單片機(jī)簡(jiǎn)單控制步進(jìn)電機(jī)的正傳、反轉(zhuǎn)、加速、減速，以及

11、簡(jiǎn)單了解國(guó)內(nèi)外步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r。（3）、使用keil和proteus等軟件進(jìn)行系統(tǒng)的仿真，鍛煉自己的編程能力，并通過(guò)軟件的調(diào)試糾正自己編程的缺點(diǎn)。三、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向3.1、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀步進(jìn)電機(jī)最早是在1920年由英國(guó)人所開發(fā)，1950年后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進(jìn)電機(jī)上，這對(duì)于數(shù)字化的控制變得更為容易。以后經(jīng)過(guò)不斷改良，使得今日步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)廣泛運(yùn)用在需要高定位精度、高分解性能、高響應(yīng)性、信賴性等靈活控制性高的機(jī)械系統(tǒng)中。在生產(chǎn)過(guò)程中要求自動(dòng)化、省人力、效率高的機(jī)器中，我們很容易發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的蹤跡，尤其以重視速度、位置控制、需要精確操作各項(xiàng)指令動(dòng)作的靈活控制性場(chǎng)合步進(jìn)電

12、機(jī)用得做多。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)名經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)變換成角位移或直線位移的執(zhí)行部件。步進(jìn)電機(jī)可以直接用數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)，使用非常方便。一般電動(dòng)機(jī)都是連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的，而步進(jìn)電機(jī)則有定位和運(yùn)轉(zhuǎn)兩種基本狀態(tài)，當(dāng)有脈沖輸入時(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng)，每給它一個(gè)脈沖信號(hào)，它就轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比，在時(shí)間上與輸入脈沖同步，因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率以及電動(dòng)機(jī)繞組通電的相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。在沒(méi)有脈沖

13、輸入時(shí)，在繞組電源的激勵(lì)下氣隙磁場(chǎng)能使轉(zhuǎn)子保持原有位置處于定位狀態(tài)。因此非常適合于單片機(jī)控制，步進(jìn)電機(jī)還具有快速啟動(dòng)、精確步進(jìn)和定位等特點(diǎn)，因而在數(shù)控機(jī)床，繪圖儀，打印機(jī)以及光學(xué)儀器中得到廣泛的應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)成為除直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)以外的第三類電動(dòng)機(jī)。傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)作為機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，在人類的生產(chǎn)和生活進(jìn)入電氣化過(guò)程中起著關(guān)鍵的作用，步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒(méi)有積累誤差（精度為100%）的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制?，F(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）、混合式步進(jìn)電機(jī)（HB）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積

14、較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度；反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，單噪聲和振動(dòng)都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩?；旌鲜讲竭M(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度，而五相步進(jìn)角一般為0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛，也是本次細(xì)分驅(qū)動(dòng)方案所選用的步進(jìn)電機(jī)。3.2、發(fā)展趨勢(shì)與主攻方向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)工業(yè)密切相關(guān)。自從步進(jìn)電機(jī)在計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備中取代小型直流電動(dòng)機(jī)以后，使其設(shè)備的性能提高，很快地促進(jìn)了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展。另一方面，微型計(jì)算機(jī)和數(shù)字控制技術(shù)的

15、發(fā)展，又將作為數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行部件的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)推廣應(yīng)用到其他領(lǐng)域，如電加工機(jī)床、小功率機(jī)械加工機(jī)床、測(cè)量?jī)x器、光學(xué)和醫(yī)療儀器以及包裝機(jī)械等。 任何一種產(chǎn)品成熟的過(guò)程，基本上都是規(guī)格品種逐步統(tǒng)一和簡(jiǎn)化的過(guò)程?，F(xiàn)在，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展已歸結(jié)為單段式結(jié)構(gòu)的磁阻式、混合式和爪極結(jié)構(gòu)的永磁式三類。爪極電機(jī)價(jià)格便宜，性能指標(biāo)不高，混合式和磁阻式主要作為高分辨率電動(dòng)機(jī)，由于混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有控制功率小，運(yùn)行平穩(wěn)性 較好而逐步處于主導(dǎo)地位。最典型的產(chǎn)品是二相8極50齒的電動(dòng)機(jī)，步距角1.80.9（全步半步）；還有五相10極50齒和一些轉(zhuǎn)子100齒的二相和五相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，五相電動(dòng)機(jī)主要用于運(yùn)行性能較高的場(chǎng)合。到目前

16、，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)已極少見(jiàn)。 步進(jìn)電機(jī)最大的生產(chǎn)國(guó)是日本，如日本伺服公司、東方公司、SANYODENKI和MINEBEA及NPM公司,日本山社等，特別是日本東方公司，無(wú)論是電動(dòng)機(jī)性能和外觀質(zhì)量，還是生產(chǎn)手段，都堪稱是世界上最好的?，F(xiàn)在日本步進(jìn)電動(dòng)機(jī)年產(chǎn)量（含國(guó)外獨(dú)資公司）近2億臺(tái)。 另外的結(jié)論是HB型電動(dòng)機(jī)更適合于低速大轉(zhuǎn)矩用途；RM型適用于平穩(wěn)運(yùn)行以及轉(zhuǎn)速大于1000r/min的用途；而PM型成本低，在低轉(zhuǎn)速時(shí)的振動(dòng)和高轉(zhuǎn)速時(shí)的大轉(zhuǎn)矩方面，三相PM型電動(dòng)機(jī)比兩相電動(dòng)機(jī)的性能要好。因此，當(dāng)前最有發(fā)展前景的當(dāng)屬混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，而混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又向以下四個(gè)方向發(fā)展： 發(fā)展趨勢(shì)之一

17、：繼續(xù)沿著小型化的方向發(fā)展。隨著電動(dòng)機(jī)本身應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬以及各類整機(jī)的不斷小型化，要求與之配套的電動(dòng)機(jī)也必須越來(lái)越小，在57、42機(jī)座號(hào)的電動(dòng)機(jī)應(yīng)用了多年后，現(xiàn)在其機(jī)座號(hào)向39、35、30、25方向向下延伸。瑞士ESCAP公司最近還研制出外徑僅10mm的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 發(fā)展趨勢(shì)之二：改圓形電動(dòng)機(jī)為方形電動(dòng)機(jī)。由于電動(dòng)機(jī)采用方型結(jié)構(gòu)，使得轉(zhuǎn)子有可能設(shè)計(jì)得比圓形大，因而其力矩體積比將大為提高。同樣機(jī)座號(hào)的電動(dòng)機(jī)，方形的力矩比圓形的將提高30percent40percent。 發(fā)展趨勢(shì)之三：對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。即把轉(zhuǎn)子位置傳感器，減速齒輪等和電動(dòng)機(jī)本體綜合設(shè)計(jì)在一起，這樣使其能方便地組成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)

18、，因而具有更加優(yōu)越的控制性能。 發(fā)展趨勢(shì)之四：向五相和三相電動(dòng)機(jī)方向發(fā)展。目前廣泛應(yīng)用的二相和四相電動(dòng)機(jī)，其振動(dòng)和噪聲較大，而五相和三相電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)勢(shì)性。而就這兩種電動(dòng)機(jī)而言，五相電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路比三相電動(dòng)機(jī)精密且復(fù)雜，因此三相電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的價(jià)格比要比五相電動(dòng)機(jī)更低一些。四、注意研究?jī)?nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路參考文獻(xiàn)五、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所必須具備的工作條件（如工具書、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件等），解決的辦法和預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)需要介紹單片機(jī)的書籍，如單片機(jī)原理及應(yīng)用、51單片機(jī)C語(yǔ)言教程，以及C語(yǔ)言編程書籍，進(jìn)行仿真時(shí)需要keil、proteus軟件，進(jìn)行硬

19、件焊接時(shí)需要電路板、單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、排插、錫絲、數(shù)碼管、按鈕開關(guān)、電烙鐵等。在進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)過(guò)程中，還要注意方案的選擇，本設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)的功能模塊分別為：?jiǎn)纹瑱C(jī)部分、時(shí)鐘部分、控制驅(qū)動(dòng)部分、顯示部分：（1）、單片機(jī)的選擇方案一：采用凌陽(yáng)單片機(jī)。他具有以下特點(diǎn)：體積小 ，集成度高，可靠性好易于擴(kuò)展，采用COMS制造工藝，功耗低，工作電壓范圍大，并且能在較低的電壓下工作，且能用電池供電，內(nèi)置2K SRAM,32K FLASH,豐富的中斷源，具有較強(qiáng)的中斷處理能力，強(qiáng)大的語(yǔ)音功能，可以語(yǔ)音讀出測(cè)得的電壓，以及當(dāng)電壓超過(guò)測(cè)量范圍時(shí)，可以語(yǔ)音提示，具有人性化，但是他的價(jià)格昂貴，不利于提高作品的性價(jià)比。方案

20、二、采用51系列的單片機(jī)。51系列單片機(jī)應(yīng)用很廣泛，集成度高，可靠性強(qiáng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，易于使用等等優(yōu)點(diǎn)，STC89C51系列的單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾、高速低功耗的單片機(jī)，他的功能已完全能夠?qū)崿F(xiàn)本設(shè)計(jì)的要求，因此從各方面進(jìn)行綜合考慮，最終選用STC89C51單片機(jī)。（2）時(shí)鐘選擇方案一、直接利用單片機(jī)的定時(shí)器，通過(guò)編寫程序完成定時(shí)功能。優(yōu)點(diǎn)是不適用外圍芯片，成本低，缺點(diǎn)是軟件復(fù)雜點(diǎn)，可靠性不高，斷電后無(wú)法記錄時(shí)間。方案二、使用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片如DS1302、DS1307、PCF8485.優(yōu)點(diǎn)是時(shí)間精確，耗電少，但是無(wú)主電源的情況下要有備用電池，確保時(shí)鐘不停止，一般應(yīng)用在較為

21、精確且高檔的設(shè)備上。從性價(jià)比上考慮，本設(shè)計(jì)直接利用單片機(jī)的定時(shí)時(shí)鐘，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)定時(shí)的功能。（3）驅(qū)動(dòng)電路的選擇方案一、使用達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003，2003為極電極開路驅(qū)動(dòng)芯片，能驅(qū)動(dòng)4相步進(jìn)電機(jī)，他的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路 直接相連,可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器。ULN2003 是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn),適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。缺點(diǎn)是如果用于驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的話只能按一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。換向要改變電機(jī)的接法。方案二、使用驅(qū)動(dòng)芯片L298， L2

22、98為H橋驅(qū)動(dòng)芯片，可以為負(fù)載提供雙向的電流。適合驅(qū)動(dòng)2相或4相的步進(jìn)電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)2臺(tái)普通的有刷直流電機(jī)。驅(qū)動(dòng)電流為2A，只用用298需要自己編寫控制脈沖時(shí)序，而與297聯(lián)合起來(lái)用只需單純輸入脈沖就可以，簡(jiǎn)單方便，但是相應(yīng)的成本增加了。綜合本設(shè)計(jì)的需求，在滿足本設(shè)計(jì)的要求下，選用方案一較為經(jīng)濟(jì)。（4）顯示電路的選擇方案一、采用LCD液晶顯示，LCD液晶顯示具有方便，美觀、顯示信息量大的特點(diǎn)，現(xiàn)在市場(chǎng)上集成度高的顯示屏在編程方面也較為簡(jiǎn)潔，缺點(diǎn)是成本較高。方案二、采用LED數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管顯示在、硬件連接方面顯得較為復(fù)雜，在不同的應(yīng)用場(chǎng)合下配合使用的芯片業(yè)不同，但是對(duì)于LCD液晶顯示來(lái)說(shuō)，在成本方面占較大優(yōu)勢(shì)。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，最終選擇了方案二。選擇了合適的方案后，再電腦上進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，可以看到步進(jìn)電機(jī)能按照預(yù)期的要求運(yùn)轉(zhuǎn)，焊接出來(lái)的系統(tǒng)，既能實(shí)現(xiàn)功能，又廉價(jià)經(jīng)濟(jì)，因此符合要求。六、