三相步進電機三相單三拍控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、武漢理工大學華夏學院信息工程課程設(shè)計報告書課程名稱計算機控制技術(shù)課程設(shè)計總評成績學生姓名、學號劉志勇學生專業(yè)班級自動化1111班指導教師姓名張素文課程設(shè)計起止時間課程設(shè)計基本要求課程設(shè)計是工科學生十分重要的實踐教學環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計，培養(yǎng)學生綜 合運用先修課程的理論知識和專業(yè)技能，解決工程領(lǐng)域某一方面實際問題的能力。 課程設(shè)計報告是科學論文寫作的基礎(chǔ)，不僅可以培養(yǎng)和訓練學生的邏輯歸納能力、 綜合分析能力和文字表達能力，也是規(guī)范課程設(shè)計教學要求、反映課程設(shè)計教學 水平的重要依據(jù)。為了加強課程設(shè)計教學管理，提高課程設(shè)計教學質(zhì)量，特擬定 如下基本要求。課程設(shè)計教學一般可分為設(shè)計項目的選題、項目設(shè)計方

2、案論證、項目設(shè) 計結(jié)果分析、答辯等4個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都應(yīng)有一定的考核要求和考核成績。課程設(shè)計項目的選題要符合本課程設(shè)計教學大綱的要求，該項目應(yīng)能突 出學生實踐能力、設(shè)計能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；該項目有一定的實用性，且學生 通過努力在規(guī)定的時間內(nèi)是可以完成的。課程設(shè)計項目名稱、目的及技術(shù)要求記 錄于課程設(shè)計報告書一、二項中，課程設(shè)計項目的選題考核成績占10%左右。項目設(shè)計方案論證主要包括可行性設(shè)計方案論證、從可行性方案中確定 最佳方案，實施最佳方案的軟件程序、硬件電路原理圖和PCB圖。項目設(shè)計方案 論證內(nèi)容記錄于課程設(shè)計報告書第三項中，項目設(shè)計方案論證主要考核設(shè)計方案 的正確性、可行性和創(chuàng)新性，考

3、核成績占30%左右。項目設(shè)計結(jié)果分析主要包括項目設(shè)計與制作結(jié)果的工藝水平，項目測試 性能指標的正確性和完整性，項目測試中出現(xiàn)故障或錯誤原因的分析和處理方法。 項目設(shè)計結(jié)果分析記錄于課程設(shè)計報告書第四項中，考核成績占25%左右。學生在課程設(shè)計過程中應(yīng)認真閱讀與本課程設(shè)計項目相關(guān)的文獻，培養(yǎng) 自己的閱讀興趣和習慣，借以啟發(fā)自己的思維，提高綜合分析和理解能力。文獻 閱讀摘要記錄于課程設(shè)計報告書第五項中，考核成績占10%左右。答辯是課程設(shè)計中十分重要的環(huán)節(jié)，由課程設(shè)計指導教師向答辯學生提 出23個問題，通過答辯可進一步了解學生對課程設(shè)計中理論知識和實際技能 掌握的程度，以及對問題的理解、分析和判斷能力

4、。答辯考核成績占25%左右。學生應(yīng)在課程設(shè)計周內(nèi)認真參加項目設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，按時完成課程設(shè)計 報告書交給課程設(shè)計指導教師評閱。課程設(shè)計指導教師應(yīng)認真指導學生課程設(shè)計 全過程，認真評閱學生的每一份課程設(shè)計報告，給出課程設(shè)計綜合評閱意見和每 一個環(huán)節(jié)的評分成績（百分制），最后將百分制評分成績轉(zhuǎn)換為五級分制（優(yōu)秀、 良好、中等、及格、不及格）總評成績。課程設(shè)計報告書是實踐教學水平評估的重要資料，應(yīng)按課程、班級集中 存檔交實驗室統(tǒng)一管理。課程設(shè)計任務(wù)書學生姓名：劉志勇專業(yè)班級：自動化1111班指導教師：張素文工作單位：信息工程系題 目：三相步進電機三相單三拍控制系統(tǒng)的設(shè)計初始條件：1、設(shè)計一個三相步進

5、電機控制系統(tǒng)，要求系統(tǒng)具有如下功能：步進電機采用三相單三拍工 作方式，K1為啟動/停止控制、K2方向控制；用4位LED數(shù)碼管顯示工作步數(shù)。用3個發(fā)光 二極管顯示狀態(tài)：正轉(zhuǎn)時紅燈亮，反轉(zhuǎn)時黃燈亮，不轉(zhuǎn)時綠燈亮；2、PC機及51單片機應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng)一套；要求完成的主要任務(wù)：1、硬件設(shè)計：采用51單片機設(shè)計系統(tǒng)總體電路及詳細的硬件電路，分析其工作原理并畫出詳細的原理圖；2、軟件設(shè)計：設(shè)計系統(tǒng)的總體程序流程圖；給出各模塊的程序流程圖；編寫程序等3、仿真并調(diào)試設(shè)計的硬件電路和軟件程序；4、完成符合要求的課程設(shè)計說明書。5、課程設(shè)計說明書要求：引言、設(shè)計要求、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、原理分析、各個模塊的設(shè)計與仿真、軟

6、件設(shè)計、調(diào)試過程、收獲、體會及總結(jié)、參考文獻、電路圖和源程序。說明 書使用A4打印紙，計算機打印或手寫，用Protel等繪圖軟件繪制電子線路圖紙。時間安排：第13天下達課程設(shè)計任務(wù)書和日程安排，根據(jù)任務(wù)書查找資料；第4-5天 完成方案論證比較，設(shè)計系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)；第69天詳細設(shè)計系統(tǒng)的各部分的硬件電路；第1014天詳細設(shè)計總體軟件及各部分的程序流程圖，完成程序的編寫；第1516天調(diào)試硬件系統(tǒng)和軟件程序；第1720天結(jié)果分析整理、撰寫課程設(shè)計報告，驗收和答辯。指導教師簽名:一、課程設(shè)計項目名稱步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計（實際為帶兩個中心抽頭的兩相步進電機一相四拍驅(qū)動的控制 系統(tǒng)設(shè)計，因為仿真軟件中只有

7、兩相六線制步進電機，一相四拍為其 中之一的工作方式，其它工作方式一相兩拍、兩相兩拍不使用抽頭、 兩相四拍使用中心抽頭、一二相四拍、一二相八拍和三、四、五相步 進電機的控制均只需改變軟件當中的輸出字表、正反轉(zhuǎn)循環(huán)次數(shù)和硬 件當中的單片機與驅(qū)動芯片與步進電機之間的連線，并驗證系統(tǒng)的正 確性，所以調(diào)整了題目。）二、項目設(shè)計目的及技術(shù)要求目的：綜合運用相關(guān)課程知識。初步了解實際應(yīng)用。鍛煉實際動手能力。要求：能控制步進電機的正反轉(zhuǎn)、停止與啟動。步進電機的狀態(tài)應(yīng)設(shè)有指示燈。數(shù)碼管顯示步進電機的步數(shù)。控制系統(tǒng)應(yīng)穩(wěn)定、快速、準確。包括數(shù)碼管、指示燈的穩(wěn)定正 確顯示，按鈕的有效性，步進電機正常勻速運轉(zhuǎn)。調(diào)試時能

8、調(diào)整步進電機的轉(zhuǎn)速、步距角。6、仿真演示所有功能并驗證要求。文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持. 三、項目設(shè)計方案論證（可行性方案、最佳方案、軟件程序、硬件電路原理圖和PCB圖）原理：硬件部分,AT89C52單片機作為處理器，裝載程序，接受和輸出 控制信號。ULN2003A反向器作為驅(qū)動器，內(nèi)部有達林頓管放大電流， 提供足夠的電流使步進電機擁有強大的扭矩帶動負載。74LS14六非 門集成芯片用于改變信號方向與74HC373鎖存器存儲單元一起驅(qū)動 LED數(shù)碼管，使其靜態(tài)顯示。兩相六線制步進電機作為被控對象。LED 數(shù)碼管用于步進電機旋轉(zhuǎn)步數(shù)的數(shù)字顯示。發(fā)光二極管作為指示

9、燈。 按鈕用于人為控制。電源、晶振、電容、電阻、導線為輔助部件部分 系統(tǒng)自帶。軟件部分，死循環(huán)作為主函數(shù)，不斷調(diào)用子函數(shù)。子函數(shù)有延時、 掃描顯示、數(shù)據(jù)處理、報警、正反鍵、啟停鍵、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，相互之 間調(diào)用。DD口。DI01DZ023JD404D506BWD707OFLEDDI01D2020300D404505DtSOOT7LE:D1耳：D27:D3B13H1774LE141圖1.原理圖程序: #include reg51.h#includeintrins.h/_nop_();延時函數(shù)用#includemath.h #define disdata P2#define discan P1#def

10、ine bujin P3#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit keyl=P00;sbit key02=P01;sbit beep=P02;sbit beepl=P03;sbit beep02=P04;uint temp=0;uint te=0;uint j=0;uchar h;uchar r=0;uchar st=1;uchar st1=1;uchardis_711 = 0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x00;/共陰 led 段

11、碼表 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、不亮 uchar scan_con4 = (0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7;/位uchar display6 = 0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00;/ 四個數(shù)據(jù)和一 個暫用uchar zheng4 = 0 x07,0 x0b,0 x0d,0 x0e;/正轉(zhuǎn)信號表uchar fan4 = 0 x0e,0 x0d,0 x0b,0 x07;/反轉(zhuǎn)信號表/* 延時子程序 */void delay(uint t)for(;t0;t-);_nop_();/* 顯示掃描 */void scan()char k;for(k

12、=0;k4) tem=temp-2;display3=tem/1000;te=tem%1000;display2=te/100;display0=te%100;display1=display0/10;display0=display0%10;if(!display3)display3=0 x0a;if(!display2)display2=0 x0a;if(!display1)display1=0 x0a;/*燈 */void BEEP()if(st=1)beep=1;elsebeep=0;if(st!=1)beep1=1;elsebeep1=0;if(st1=1)beep02=1;else

13、beep02=0;/* 正反鍵 */void keyzf()while(key1=0)delay(300);if(key1=0)st+;if(st=3)st=1;if(st1=1) temp=0;while(!key1);delay(300);while(!key1);/* 啟停鍵 */void keyqt()while(key02=0)delay(300);if(key02=0)st1+;if(st1=3)st1=1;while(!key02);delay(300);while(!key02);/* 正轉(zhuǎn) */uint zheng_z()if(st1=2) for(;r4;r+)if(tem

14、p=0) work_temp(temp);scan();h=zhengr;bujin=h; temp+;keyqt();if(st1=1)break;for(j=0;j100;j+)delay(200);work_temp(temp);scan();h=zhengr;bujin=h; temp+; r=0;elseif(temp=0) work_temp(temp);scan();return(temp);/* 反轉(zhuǎn) */uint fan_z()if(st1=2) for(;r4;r+)if(temp=0) work_temp(temp);scan();h=fanr;bujin=h; temp

15、+;keyqt();if(st1=1)break;for(j=0;j100;j+)delay(200);work_temp(temp);scan();h=fanr; bujin=h; temp+; r=0;elseif(temp=0) work_temp(temp);scan();return(temp);/* 主函數(shù) */void main()while(1)keyzf();keyqt();BEEP();switch(st)case 1:(zheng_z();break;case 2:(fan_z();break;文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持. 四、項目設(shè)計結(jié)

16、果分析（分析試驗過程中獲得的數(shù)據(jù)、波形、現(xiàn)象或問題的正確性和必然性，分析產(chǎn)生不正確結(jié)果的原因和處理方法） 結(jié)果：說明，由于圖片不能看到動態(tài)效果，部分功能展示不出來，敘述 也比較繁瑣，所以提供視頻觀看地址_show/id_XODU1MDg1MjIw.html。步進電機的步距角設(shè)置為1度， 便于觀察實驗結(jié)果，即度數(shù)與步數(shù)是否一致。度數(shù)為系統(tǒng)自帶不能人 為控制。實際中也能達到0.6度，由相數(shù)、接線方式、工作方式、轉(zhuǎn) 子齒數(shù)確定，本設(shè)計采用兩相六線制，四線接驅(qū)動兩線接電源，一相 四拍工作方式。從上到下，第一個按鈕控制正反轉(zhuǎn)，第二個啟停，第 三個單片機復(fù)位，是實際需要使步進電機定位，解決剛啟動時的失步

17、問題，第一個發(fā)光二極管指示正轉(zhuǎn)，第二個反轉(zhuǎn)，第三個停止。不作任何操作，初始狀態(tài)，步數(shù)顯示為0，綠燈亮指示電機處 在停止狀態(tài)，系統(tǒng)自帶角度顯示為0.00，紅燈亮指示默認的正轉(zhuǎn)模 式，綠燈亮指示停止狀態(tài)。圖2.初始狀態(tài)、正轉(zhuǎn)停止狀態(tài)按下第二個按鈕啟動，正轉(zhuǎn)過程中，步數(shù)顯示22與角度顯示+21.2基本一致，紅燈亮指示正處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)。圖3.正轉(zhuǎn)過程中按下第二個按鈕停止，步數(shù)顯示47，角度顯示+46.5，紅燈 和綠燈同時亮指示正轉(zhuǎn)模式暫停狀態(tài)。圖4.正轉(zhuǎn)停止狀態(tài)按下第二個按鈕啟動，繼續(xù)正轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)過程中。步數(shù)顯示80，角度顯示+78.0，因為啟動了一次，所以失去了兩步，每次失步不超過4步，只有紅燈亮指示正

18、處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)。TEE.T 官ELUIiVY圖5.正轉(zhuǎn)過程中按下第二個按鈕停止，步數(shù)顯示113，角度顯示+112，紅燈和綠燈同時亮指示正轉(zhuǎn)模式暫停狀態(tài)。圖6.正轉(zhuǎn)停止狀態(tài)按下第一個按鈕切換旋轉(zhuǎn)方向，步數(shù)為0，角度為+112不 變，為系統(tǒng)自帶無法人為控制，黃燈和綠燈同時亮指示反轉(zhuǎn)模式停止 狀態(tài)。圖7.反轉(zhuǎn)停止狀態(tài)按下第二個按鈕啟動，反轉(zhuǎn)過程中，步數(shù)顯示10，角度 顯示+103，減小了 9,說明又失1步，角度減小說明反轉(zhuǎn)，黃燈亮指示正處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)。圖8.反轉(zhuǎn)過程中按下第二個按鈕停止，步數(shù)顯示47,角度顯示+65.5,黃燈 和綠燈同時亮指示反轉(zhuǎn)模式暫停狀態(tài)。圖9.反轉(zhuǎn)停止狀態(tài)按下第二個按鈕啟動，反轉(zhuǎn)過

19、程中，過了一會兒，再按下第 二個按鈕停止，步數(shù)顯示142，角度顯示-28.5，黃燈和綠燈同時亮 指示反轉(zhuǎn)模式暫停狀態(tài)。圖10.反轉(zhuǎn)停止狀態(tài)按下第一個按鈕切換旋轉(zhuǎn)方向，步數(shù)為0，角度為-28.5不變，紅燈和綠燈同時亮指示正轉(zhuǎn)模式停止狀態(tài)。圖11.正轉(zhuǎn)停止狀態(tài)按下第二個按鈕啟動，正轉(zhuǎn)過程中，過一會兒，按下第二個 按鈕停止，步數(shù)顯示53，角度顯示+24.5，角度增加說明正轉(zhuǎn)，紅燈和綠燈同時亮指示正轉(zhuǎn)模式暫停狀態(tài)。圖12.正轉(zhuǎn)停止狀態(tài)按下第三個按鈕復(fù)位，步數(shù)顯示0，角度顯示+24.5不變， 應(yīng)證了圖12正轉(zhuǎn)停止狀態(tài)?？蓪崿F(xiàn)停止功能即回到初始狀態(tài)，角度 不為0，因為它不受人為控制。當開機后，中間啟動多次

20、，導致失步 太多即誤差較大，可使用該功能。相當于人休息會兒喘口氣調(diào)整狀態(tài)， 繼續(xù)開始，但是對于它來說時間很短只有兩三次按按鈕的時間。圖13.復(fù)位改變正反轉(zhuǎn)延時，到達調(diào)速目的，圖14左下方綠色字體顯示時間00： 01： 13.227表示1分13秒電機步數(shù)就達到3275。LED-RED UED-YELLOW圖14.改變轉(zhuǎn)速五、參考文獻（相關(guān)文獻不少于5篇，記錄每篇文獻的作者姓名. 文獻名稱.文獻發(fā)行城市：文獻出版社，出版年；文獻內(nèi)容摘要，每 篇不少于100字）李發(fā)海，王巖.電機與拖動基礎(chǔ).4版.北京:清華大學出版社，2012.6 本書主要講述電機與電力拖動的基本理論和基本知識，主要內(nèi)容包括 電力拖動系統(tǒng)動力學，直流電機原理，他勵直流電動機的啟動、調(diào)速 與四象限運行，變壓器，交流電機電樞繞組電動勢與磁通勢，三相異 步電動機原理、啟動和四象限運行，同步電動機，交流電機調(diào)速，微 控電機和電動機的選擇。康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).數(shù)字部分.5版.北京：高等教育出版社， 2006.1內(nèi)容包括：數(shù)字邏輯概論，邏輯代數(shù)與硬件描述語言基礎(chǔ)， 邏輯門電路，組合邏輯電路，鎖存器和觸發(fā)器，時