三相步進電機三相單三拍控制系統(tǒng)的設(shè)計

武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院信息工程課程設(shè)計報告書課程名稱計算機限制技術(shù)課程設(shè)計總評成績學(xué)生姓名、學(xué)號劉志勇學(xué)生專業(yè)班級自動化1111班指導(dǎo)教師姓名張素文課程設(shè)計起止時間課程設(shè)計根本要求課程設(shè)計是工科學(xué)生十分重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié),通過課程設(shè)計,培養(yǎng)學(xué)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水平.課程設(shè)計報告是科學(xué)論文寫作的根底,不僅可以培養(yǎng)和練習(xí)學(xué)生的邏輯歸納水平、綜合分析水平和文字表達水平,也是標(biāo)準(zhǔn)課程設(shè)計教學(xué)要求、反映課程設(shè)計教學(xué)水平的重要依據(jù).為了增強課程設(shè)計教學(xué)治理,提升課程設(shè)計教學(xué)質(zhì)量,特擬定如下根本要求..課程設(shè)計教學(xué)一般可分為設(shè)計工程的選題、工程設(shè)計方案論證、工程設(shè)計結(jié)果分析、辯論等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)計工程的選題要符合本課程設(shè)計教學(xué)大綱的要求,該工程應(yīng)能突出學(xué)生實踐水平、設(shè)計水平和創(chuàng)新水平的培養(yǎng)；該工程有一定的實用性,且學(xué)生通過努力在規(guī)定的時間內(nèi)是可以完成的.課程設(shè)計工程名稱、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)計工程的選題考核成績占10%￡右..工程設(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正確方案,實施最正確方案的軟件程序、硬件電路原理圖和PCES.工程設(shè)計方案論證內(nèi)容記錄于課程設(shè)計報告書第三項中,工程設(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,考核成績占30流右..工程設(shè)計結(jié)果分析主要包括工程設(shè)計與制作結(jié)果的工藝水平,工程測試性能指標(biāo)的正確性和完整性,工程測試中出現(xiàn)故障或錯誤原因的分析和處理方法.工程設(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流右..學(xué)生在課程設(shè)計過程中應(yīng)認(rèn)真閱讀與本課程設(shè)計工程相關(guān)的文獻,培養(yǎng)自己的閱讀興趣和習(xí)慣,借以啟發(fā)自己的思維,提升綜合分析和理解水平.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流右..辯論是課程設(shè)計中十分重要的環(huán)節(jié),由課程設(shè)計指導(dǎo)教師向辯論學(xué)生提出2?3個問題,通過辯論可進一步了解學(xué)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、分析和判斷水平.辯論考核成績占25流右..學(xué)生應(yīng)在課程設(shè)計周內(nèi)認(rèn)真參加工程設(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(dǎo)教師評閱.課程設(shè)計指導(dǎo)教師應(yīng)認(rèn)真指導(dǎo)學(xué)生課程設(shè)計全過程,認(rèn)真評閱學(xué)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.8.課程設(shè)計報告書是實踐教學(xué)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)一治理.課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名：劉志勇專業(yè)班級：自動化1111班指導(dǎo)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限制系統(tǒng)的設(shè)計初始條件：1、設(shè)計一個三相步進電機限制系統(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/停止限制、K2方向限制；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(xì)的硬件電路,分析其工作原理并畫出詳細(xì)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1?3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天完成方案論證比擬,設(shè)計系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)；第6?9天詳細(xì)設(shè)計系統(tǒng)的各局部的硬件電路；第10?14天詳細(xì)設(shè)計總體軟件及各局部的程序流程圖,完成程序的編寫；第15?16天調(diào)試硬件系統(tǒng)和軟件程序；第17?20天結(jié)果分析整理、撰寫課程設(shè)計報告,驗收和辯論.指導(dǎo)教師簽名:一、課程設(shè)計工程名稱步進電機限制系統(tǒng)設(shè)計〔實際為帶兩個中央抽頭的兩相步進電機一相四拍驅(qū)動的限制系統(tǒng)設(shè)計,由于仿真軟件中只有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、兩相四拍使用中央抽頭、一二相四拍、一二相八拍和三、四、五相步進電機的限制均只需改變軟件當(dāng)中的輸出字表、正反轉(zhuǎn)循環(huán)次數(shù)和硬件當(dāng)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、工程設(shè)計目的及技術(shù)要求目的：1.綜合運用相關(guān)課程知識.2,初步了解實際應(yīng)用.3.鍛煉實際動手水平.要求：.能限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.3,數(shù)碼管顯示步進電機的步數(shù).4,限制系統(tǒng)應(yīng)穩(wěn)定、快速、準(zhǔn)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).5.調(diào)試時能調(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.三、工程設(shè)計方案論證〔可行性方案、最正確方案、軟件程序、硬件電路原理圖和PCB圖〕原理：硬件局部,AT89C52單片機作為處理器,裝載程序,接受和輸出限制信號.ULN2003版向器作為驅(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(fù)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LE喊碼管,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)光二極管作為指示燈.按鈕用于人為限制.電源、晶振、電容、電阻、導(dǎo)線為輔助部件局部系統(tǒng)自帶.軟件局部,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.W1CZC3C4CEC心?cUID3U±W1CZC3C4CEC心?cUID3U±LVbLLUIU'TKT一忖IIQisKTAL2邛.那oa叩*州立aD.5/S￡IEi呻WR5I/口“ACTPERMiranwP5&J冷加川1■ALEP2AA12曲燈壓戳iMR2.TJA14F1j>T2F3DiHWri.ibTiEc舛.im?ri±m(xù)而mFUR.iiirnT■1.4HU4r|ufi.sra-sniF1BP3.SWFrupa7相r3BDOL以01La?必加哆qE2S―■:昌；?一票FM.21M4iaui._23箕.耳里：;J&4Mg.07IM-1.也■1天石貝n直T14ITwr1GJJ5EceG7DI"?34507—-EEDnnlbnDDD司L圖1,原理圖程序：#include"reg51.h"#include"intrins.h"http://_nop_();延時函數(shù)用#include"math.h"#definedisdataP2#definediscanP1#definebujinP3#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitkey1=P0A0;sbitkey02=P0A1；sbitbeep=P0A2;sbitbeep1=P0A3;sbitbeep02=P0A4;uinttemp=0;uintte=0;uintj=0;ucharh;ucharr=0;ucharst=1;ucharst1=1;uchardis_7[11]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00};//共陰led段碼表0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、不亮ucharscan_con[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7};//位選uchardisplay[6]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};//四個數(shù)據(jù)和一個暫用ucharzheng[4]={0x07,0x0b,0x0d,0x0e};//正轉(zhuǎn)信號表ucharfan[4]={0x0e,0x0d,0x0b,0x07};//反轉(zhuǎn)信號表產(chǎn)***********延時子程序*************/

voiddelay(uintt)for(;t>0;t--);{_nop_();}/***********顯示掃描***********voidscan()chark;for(k=0;k<4;k++)//四位led掃描discan=scan_con[k];//位選數(shù)據(jù)顯示disdata=dis_7[display[k]]數(shù)據(jù)顯示delay(400);/*********數(shù)據(jù)處理*********/work_temp(uinttem)if(temp>4)tem=temp-2;display[3]=tem/1000;te=tem%1000;display[2]=te/100;display[0]=te%100;display[1]=display[0]/10;display[0]=display[0]%10;if(!display[3])(display[3]=0x0a;if(!display[2])(display[2]=0x0a;if(!display[1])display[1]=0x0a;)))I*********燈*********/voidBEEP()(if(st==1)beep=1;elsebeep=0;if(st!=1)beep1=1;elsebeep1=0;if(st1==1)beep02=1;elsebeep02=0;********正反鍵*******voidkeyzf()(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***********voidkeyqt()while(key02==0)delay(300);if(key02==0)st1++;if(st1==3)st1=1;}while(!key02);delay(300);while(!key02);/***********正轉(zhuǎn)************/uintzheng_z()(if(st1==2){for(;r<4;r++)(if(temp==0){work_temp(temp);scan();h=zheng[r];bujin=h;temp++;}keyqt();if(st1==1)break;for(j=0;j<100;j++)delay(200);work_temp(temp);scan();h=zheng[r];bujin=h;temp++;}r=0;}else{if(temp==0){work_temp(temp);scan();}}return(temp);}尸*********反轉(zhuǎn)***********/uintfan_z()

if(st1==2){for(;r<4;r++)(if(temp==0){work_temp(temp);scan();h=fan[r];bujin=h;temp++;}keyqt();if(st1==1)break;for(j=0;j<100;j++)delay(200);work_temp(temp);scan();h=fan[r];bujin=h;temp++;}r=0;}else{if(temp==0){work_temp(temp);scan();}}return(temp);*************主函數(shù)********voidmain(){while(1)keyzf();keyqt();BEEP();switch(st)(case1:{zheng_z();break;)case2:{fan_z();break;))))四、工程設(shè)計結(jié)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,局部功能展示不出來,表達也比擬繁瑣,所以提供視頻觀看地址_showZid_XODU1MDg1MjIw.htmll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)自帶不能人為限制.實際中也能到達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,第一個按鈕限制正反轉(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.1.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?fàn)顟B(tài),系統(tǒng)自帶角度顯示為0.00,紅燈亮指示默認(rèn)的正轉(zhuǎn)模式,綠燈亮指示停止?fàn)顟B(tài).R12［蝮OOaO工D2R4.EL咋_LR12［蝮OOaO工D2R4.EL咋_L.皆R5LED-RED?TEXTAD3D1IX10u圖2.初始狀態(tài)、正轉(zhuǎn)停止?fàn)顟B(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示+21.2根本一致,紅燈亮指示正處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)IDlir—!.■—_OO_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)

100kLED-100kLED-VELLOWvTEJCTa圖4.正轉(zhuǎn)停止?fàn)顟B(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,由于啟動了一次,所以失去了兩步,每次失步不超過4步,只有紅燈亮指示正處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)J00fcLED-YJ00fcLED-YELLOWx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)1DOkLED-RE1DOkLED-REDLEOYELLOW10u圖6.正轉(zhuǎn)停止?fàn)顟B(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)自帶無法人為限制,黃燈和綠燈同時亮指示反轉(zhuǎn)模式停止?fàn)顟B(tài).

圖7.反轉(zhuǎn)停止?fàn)顟B(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?fàn)顟B(tài).按下第二個按鈕啟動,反轉(zhuǎn)過程中,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).IDOkEXIDOkEXTLED-YELLOW<TEXT?圖10,反轉(zhuǎn)停止?fàn)顟B(tài)10.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?fàn)顟B(tài)圖11.正轉(zhuǎn)停止?fàn)顟B(tài)11.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)RIzcJ00kR2<>_jIRIzcJ00kR2<>_jI—1001(3D0<EXTLED-RED<TFXT>D2300<TE口3LED-YELIOWR5D12妹iD妹iDu1k<TE圖12.正轉(zhuǎn)停止?fàn)顟B(tài)12.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?fàn)顟B(tài).可實現(xiàn)停止功能即回到初始狀態(tài),角度不為0,由于它不受人為限制.當(dāng)開機后,中間啟動屢次,導(dǎo)致失步太多即誤差較大,可使用該功能.相當(dāng)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.

100KLED-FIE100KLED-FIEO々TEXT〉LEDNELLOW<TEXT>圖13.復(fù)位13.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)就到達3275.LEI>YELLOWTEXLEI>YELLOWTEXT,min10uANHATnG皿仇(CPuiaid石七|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,電機與拖動根底.4版,北京：清華大學(xué)出版社,2021.6本書主要講述電機與電力拖動的根本理論和根本知識,主要內(nèi)容包括電力拖動系統(tǒng)動力學(xué),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