步进电机调速的单片机课程设计报告.docx

简介：
这份《步进电机调速的单片机课程设计报告》详细介绍了基于单片机控制技术实现步进电机速度调节的设计方案与实践过程，涵盖硬件电路搭建、软件编程及系统调试等环节。 目录 第一章 概述 1.1 单片机简介 单片机是微型计算机的简称，即嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），通常用MCU表示。它最初应用于工业控制领域，并从仅有CPU的专用处理器发展而来。早期的设计理念旨在通过将大量外围设备和中央处理单元集成在单一芯片上，使系统更紧凑且易于融入体积要求严格的复杂控制系统中。 单片机是一个集成了数据处理能力的中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）以及只读存储器（ROM），还包含多种输入输出接口、中断机制、定时计数功能等在内的小型完整计算机体系。根据需要，它还可以集成显示驱动电路、脉宽调制电路或模拟多路转换器和A/D转换器等功能模块。 1.2 步进电机简介 步进电动机是一种能够将电脉冲信号转化为相应角位移的执行装置。由于其运动由脉冲控制，转子的角度偏移量及速度严格对应于输入的脉冲数与频率比例关系变化。通过调整通电顺序可以改变步进电机的方向；而通过改变通电速率则可调节它的旋转速度。 作为一种感应电动机，步进电机需要电子电路将其直流电源转换为分时供电、多相序控制电流才能正常运作，驱动器就是为此类设备提供上述功能的控制器。尽管这种类型的电机被广泛使用，在常规情况下独立运行并不容易实现；它通常必须与双环形脉冲信号和功率驱动电路等组成控制系统一同工作。 步进电机作为执行元件之一在机电一体化领域扮演着重要角色，并且随着微电子技术和计算机技术的进步，其需求量不断增加。这种类型的电动机被广泛应用于各类自动化控制项目中，在国民经济各个行业中都能见到它的身影。 1.3 步进电机的工作原理 对于四相的步进电机来说，使用单极性直流电源供电时，只需按照合适的顺序给各相绕组通电即可使其连续转动。下面给出的是一个典型的四相反应式步进电动机工作示意图： 当初始阶段开关SB接上电压而SA、SC和SD断开后，B项磁力线与转子上的0号齿及3号齿对齐；同时1号齿和4号齿相对于C、D绕组产生错位。接下来如果让SC通电并切断其他连接，则由于磁场相互作用的结果使得电机旋转，使1和4两个位置的牙齿与新加入磁力线相匹配。 按照A、B、C、D四相轮流供电的方式进行操作则可以持续驱动转子沿预设方向运动。根据不同的电源切换规律（如单步进模式或双步进模式等），电机表现出不同特性的性能指标，例如旋转角度和扭矩大小的变化情况。 第二章 设计目的与要求 2.1设计目标 通过构建一个小型测试系统来实践整个单片机系统的开发流程。这包括加深对微控制器内部构造、特性及指令集的理解，并进一步学习使用单片机构建平台的方法以及一些外围芯片的接口和编程技巧，初步掌握相关技能。