步进电机智能控制器的设计任务书
步进电机的PLC控制系统设计方案
一、引言随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程序控制器有了突飞猛进的发展，其功能已远远超出了逻辑控制、顺序控制的范围，它与计算机有效结合，可进行模拟量控制，具有远程通信功能等。
有人将其称为现代工业控制的三大支柱<即PLC，机器人，CAD/CAM）之一。
目前可编程序控制器<Programmable Controller）简称PLC已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域，为工业自动化提供了有力的工具。
二、PLC的基本结构PLC采用了典型的计算机结构，主要包括CPU、RAM、ROM和输入/输出接口电路等。
如果把PLC看作一个系统，该系统由输入变量-PLC-输出变量组成，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的信号均作为PLC的输入变量，它们经PLC外部端子输入到内部寄存器中，经PLC内部逻辑运算或其它各种运算、处理后送到输出端子，它们是PLC的输出变量，由这些输出变量对外围设备进行各种控制。
三、控制方法及研究1、FP1的特殊功能简介(1> 脉冲输出FP1的输出端Y7可输出脉冲，脉冲频率可通过软件编程进行调节，其输出频率范围为360Hz～5kHz。
(2> 高速计数器<HSC）FP1内部有高速计数器，可同时输入两路脉冲，最高计数频率为10kHz，计数范围-8388608～+8388607。
(3> 输入延时滤波FP1的输入端采用输入延时滤波，可防止因开关机械抖动带来的不可靠性，其延时时间可根据需要进行调节，调节范围为1ms～128ms。
(4> 中断功能FP1的中断有两种类型，一种是外部硬中断，一种是内部定时中断。
2、步进电机的速度控制FP1有一条SPD0指令，该指令配合HSC和Y7的脉冲输出功能可实现速度及位置控制。
速度控制梯形图见图1，控制方式参数见图2，脉冲输出频率设定曲线见图3。
图1 速度控制梯形图图2 控制方式参数图3 脉冲输出频率设定曲线 3、控制系统的程序运行图4 控制系统原理图图4是控制系统的原理接线图，图4中Y7输出的脉冲作为步进电机的时钟脉冲，经驱动器产生节拍脉冲，控制步进电机运转。
步进电机简易控制系统设计
目录第1章设计目的 (3)第2章设计任务与要求 (3)第3章设计思路与方案 (4)3.1 控制电机正/反向转 (4)3.2 控制电机运转速度 (5)第4章硬件电路设计 (5)4.1 主控模块 (5)4.2 驱动控制模块 (6)4.3 按键控制模块 (7)4.4 显示模块 (8)第5章系统软件设计 (9)5.1 主程序 (9)5.2 子程序 (10)第6章系统仿真 (10)6.1 KEIL调试控制程序 (10)6.2 Proteus仿真 (11)第7章收获与体会 (13)附录1 总电路图 (15)附录2 源程序清单 (17)步进电机简易控制系统设计第1章设计目的随着科学技术特别是微型计算机技术的高速发展，单片微机技术也获得了飞速发展。
目前，单片机已经在日常生活和控制领域等方面得到广泛的应用，它正为我国经济的快速发展发挥着举足轻重的作用。
而《单片机原理与应用》是自动化专业的一门重要专业课，对应用能力和动手能力要求很高，课程设计环节是学生学习该课程后进行的一项必不可少的基本训练。
其主要目的是使学生增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解，巩固学生所学理论知识；使学生掌握单片机的内部功能模块的应用，培养学生系统设计的思想；使我们对单片机理论知识有一个深刻的认识和全面的掌握。
另外通过这一真正意义上的实践活动，我们可以从中发现自己不足之处并能够在自己的深思下和老师的指导下得到及时的解决。
再次，它能使我们的应用能力和科技创新能力得到较大的提高第2章设计任务与要求（1）能用按键控制步进电机的正反装运行。
（2）能在一定范围内控制电机的加速和减速。
（3）在不断电的情况下能通过一个按钮能随时控制电机的停止。
（4）能显示电机当前的运行情况。
第3章设计思路与方案对步进电动机的控制，接口采用软件方法控制步进电动机的旋转。
步进电动机的驱动电路由ULN2003A芯片实现，并通过90C52芯片的P1.0~P1.6端口引脚出发，然后通过ULN2003A芯片再驱动电动机。
步进电机控制系统设计方案
目录1 前言 ....................................................2 方案设计 (1)2．1任务 (1)2．3技术方案与论证 (1)3 电路设计3．1系统电路原理......................................................3．2主要元器件选择 ....................................................3．3单元电路设计 ...................................................... 4程序设计................................................4．1系统程序流程 ......................................................4．2系统程序设计 ...................................................... 5．系统仿真5．1 系统仿真5．2 系统仿真结果分析6 总结与体会 (22)参考文献资料 (23)第1章方案设计1.1设计任务1.1.1设计要求(1)用带中断行列式键盘作为数据和暂停等功能的输入(2)七段数码管显示当前步进电机的运行状态(3)采用集成芯片作为步进电机的驱动电路(4)使用PROTEUS软件对程序进行仿真和调试1.1.2设计任务(1)根据设计要求划分功能模块(2)编程实现模块要求(3)根据模块画出总电路图(4)画出模块程序流程图(5)编写整个源程序代码(6)PROTEUS仿真与调试1.2方案设计与论证1.2.1总体方案论证与比较方案一、采用AT89C51单片机作为整机的控制单元。
以AT89C51单片机为核心的控制电路，采用模块化的设计方案，使用行列式键盘作为数据的输入、数码管做数据的输出显示、以L298作为驱动控制步进电机，实现步进电机进行正转、反转、暂停、继续。
舵机、步进电机综合控制器设计
舵机、步进电机综合控制器设计随着现代科学技术的不断发展和市场需求的多样化，国内外知名电气工程和机械厂家日益关注智能产品的多功能开发。
机械制造业在经历了内燃机的动力革命，以及液压、气压的传动革命之后，现在正致力于应用电气化控制技术来完成产品的操作和控制革命，以满足更多的用户对产品节能、环保、舒适性、智能化和便捷维护的要求。
本系统通过经济性和实用性考虑，采用单片机作为微控制器对舵机、步进电机进行综合控制，得到一个既能提高电机的控制速度和控制精度又可以对多种电机进行综合控制的控制器。
1 系統硬件设计1.1 显示键盘控制部分硬件设计本系统采用一个数码管作为显示输出，为了简化编程，本系统采用静态驱动方式，来驱动数码管显示。
静态驱动也称作直流驱动，各显示器在显示过程中，持续得到递送过来的信号，该驱动是指每个数码管的每个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动。
静态驱动相对于动态显示而言，优点是显而易见的，编程简单，显示亮度高，无闪烁，无需扫描，节省CPU时间，而缺点是用元器件多，占用I/O端口比较多。
1.2 舵机控制硬件设计舵机主要是由外壳、电路板、数据存储器、中央控制器、无核心马达、齿轮、数据存储器与位置检测器所构成。
中央控制器内带有单片机，可以人工编程，达到所需控制目的。
其工作原理是由单片机将工作指令以二进制形式发送给上位机，经由电路板，将电信号转化为偏角指令，传送到舵机调节单元，判断转动方向，再驱动无核心马达转动，通过减速齿轮及连杆将动力传至摆臂，同时由位置检测器（可变电阻）反馈实时讯号，判断舵机是否已经到指定位置。
舵机内部电路板自行产生一个PWM信号，该信号的占空比根据电动机旋转位置而定，*****需要提供一个有一定占空比的PWM信号，在舵机内部和原有PWM信号比较，根据两信号的电压差控制电动机转动，从而改变内部PWM信号，当其和输入信号一致时，电动机便停止转动。
综上所述，对于舵机，*****需要输出一个可控占空比的PWM 信号。
步进电机运动控制器设计
步进电机运动控制器设计一、项目概述：用步进电机作为X-Y移动平台的执行机构，实现开环位置控制。
采用四相步进电机，一相激励时步距角为1.8°，由步进电机驱动器接受控制器的控制信号，采用单四拍方式，每拍为一步，可正反转。
步进电机的转动带动丝杆，将旋转运动转换为直线运动，步进电机的每一走步传递到X或Y方向的移动距离为0.02mm.系统中步进电机工作频率为500Hz--4KHz。
运动要求是：（1）当按键K1按下时，X方向步进电机正向运转，X正向移动1mm；当按键K2按下时，X方向步进电机反向运转，X反向移动1mm;当按键K3按下时，Y方向步进电机正向运转，Y正向移动1mm；当按键K4按下时，Y方向步进电机反向运转，Y反向移动1mm；（2）按键按住不放，连续运动直到按键释放，停止运转。
（3）控制器实时显示步进电机转过的步数和X或Y向移动的距离。
（4）系统供电电源为36 VDC。
二、系统设计：设计思想：1、用两台步进电机分别控制x、y方向的运动；2、采用动态显示方式，实时显示步数和距离；3、采用4个并行口输出控制信号以及采集开关输入信号。
总体方案：采用AT89C51作为控制器：P0口读入开关输入信号；P1口接步进电机驱动器ULN2003A；P2、P3口控制动态显示电路。
三、硬件设计：1、AT89C51晶振电路和手动复位电路：晶振电路：采用12MHz的晶振，其中电容C1，C2可在5—60pF 之间选择，这两个电容的大小对振荡频率有微小的影响，可起频率微调的作用。
复位电路：当按键弹起时，相当于一个上电复位电路；当按键压下时，相当于RST端通过电阻与+5V的电源相连，提供足够宽度的阈值电压完成复位。
2、开关量读入：由P0口的低4位读入开关量信号。
3、步进电机控制电路：其中ULN2003A为步进电机驱动器，两台步进电机分别由P1口的低4位和高4位控制，并分别带动x，y方向的运动。
ULN2003A：输入高时，输出为低，COM端与步进电机中间两根线一起接高电平。
步进电机课程设计报告书
单片机综合设计实验题目：步进电动机综合控制学院计算机科学与信息工程学院专业年级 2013级自动化三班实验组员指导教师职称日期 2013--12-30目录摘要............................................................................ ..一概述..................................................................1.1 实验目的...................................................................1.2 实验容与要求.....................................................1.3步进电机的介绍................................................1.4研究的思路......................................................... 二硬件设计..............................................2.1 51单片机介绍...................................................2.2 LCD1602液晶显示介绍2.3 uln2003步进电机驱动介绍三相关图像...................................................3.1总电路图.................................................3.2程序流程图..................................................3.2.1控制框图3.2.2流程图四调试结果及分析..........................................五设计总结及心得体会................................................附录【1】系统程序...............................................附录【2】参考文献........................................................【摘要】步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件本实验利用8051单片机达到控制步进电机的启动、停止、正转、反转、点动、转过指定角度、状态显示和数据指示的目的，使步进电机控制更加灵活。
步进电机智能控制系统的设计
步进电机智能控制系统的设计佚名【摘要】Taking controlled motor for the four phase six wire stepper motor as an example, using SPCE061A SCM as control core, with communication interface for program download channel, using L298N motor drive, from the aspects of hardware and software, the stepper motor drive and control are discussed. The design has the versatility, can be achieved by appropriate modification of its circuit and program for synchronous motor, improve the system 's flexibility, has very high practical value.% 以受控电机为四相六线制的步进电机为例，以SPCE061A单片机为控制核心，以双机通讯接口为程序下载通道，选用L298N电机驱动器，从硬件和软件方面，对步进电机驱动及其控制进行了论述。
该设计具有通用性，可以通过适当修改其电路及程序而对于不同步进电机，提高了系统控制的灵活性，有着很高的实用价值。
【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】4页(P15-17,39)【关键词】步进电机;单片机;控制系统【正文语种】中文【中图分类】TM301.21 步进电机概述步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制组件，被广泛应用于自动控制系统中[1]。
步进电机细分驱动技术可减小步进电机步进角，提高电机运行平稳性，减小或消除步进电动机的低频振荡，降低噪声，显著改善其动态性能，增加控制的灵活性等，从而满足某些高精密定位、精密加工等方面的要求[2-4]。
步进电机智能控制的设计与实现
步进电机智能控制的设计与实现作者：徐建国来源：《电子技术与软件工程》2016年第22期摘要步进电机是利用输入数字信号转换成机械能量的电气设备，由于步进电机旋转角度与输入脉冲数目成正比，只要控制输入的脉冲数目便可控制电机转动角度。
设计一个步进电机智能控制。
要求能从键盘上输入步进电机转数，控制步进电机正、反转及启停，并显示转数。
【关键词】步进电机脉冲控制1 步进电机智能控制思路我们知道步进电机必须加上驱动电路才能转动，驱动电路的信号输入端必须输入脉冲信号，若无脉冲输入时，转子保持yd的位置，维持静止状态；反之，若加入适当的脉冲信号时，转子则会以一定的角度转动，如果加入连续脉冲时，则转子旋转的角度与脉冲频率成正比。
为此，我们掌握了如何使用按键对步进电机进行方向和转速控制。
但是如何对步进电机进行精确定位和精确定速？步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
这样，我们就可以通过以下两个方面对步进电机进行智能控制，达到精确定位和精确定速的目的。
（1）通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；（2）通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到精确定速和调速的目的。
作为一种数字伺服执行元件，步进电机具有结构简单、运行可靠、控制方便、控制性能好等优点，步进电机智能控制可以广泛应用在数控机床、机器人、自动化仪表等领域。
2 步进电机智能控制组成步进电机智能控制主要包括单片机、键盘输入模块、显示模块以及步进电机控制模块等部分。
步进电机智能控制的结构框图如图1所示。
键盘输入模块主要完成数据输入及控制输入；显示模块主要对步进电机的设置和运行状态进行显示（如显示步进电机设置要旋转的圈数以及正反转指示等）；步进电机控制模块主要是由单片机输出控制码到驱动电路来控制步进电机的运转。
3 步进电机智能控制设计设计一个步进电机智能控制。
步进电机控制器课程设计
步进电机控制器课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解步进电机的原理与结构，掌握其工作特性；2. 学会步进电机控制器的电路设计，了解相关电子元件的功能与选用；3. 掌握步进电机控制器的编程方法，能够运用所学知识编写程序实现步进电机的控制。
技能目标：1. 培养学生动手实践能力，能够独立完成步进电机控制器的组装与调试；2. 提高学生的问题分析能力，能够针对实际问题进行控制器参数的优化；3. 培养学生的创新思维，能够设计出具有实际应用价值的步进电机控制器方案。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子技术、自动控制技术的兴趣，培养良好的学习态度；2. 培养学生的团队协作意识，提高沟通与协作能力；3. 增强学生的环保意识，使其在设计过程中充分考虑节能、环保等因素。
课程性质：本课程属于电子技术、自动控制技术领域，理论与实践相结合，注重培养学生的动手实践能力、问题分析能力和创新思维能力。
学生特点：学生已具备基本的电子技术知识，具有一定的编程基础，对步进电机控制器有一定了解，但缺乏实际操作经验。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，通过讲解、演示、实践等多种教学方式，引导学生掌握步进电机控制器的设计方法，培养其创新思维与动手实践能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 步进电机原理与结构：讲解步进电机的工作原理、分类、结构及其性能参数，结合教材相关章节，让学生深入理解步进电机的基本概念。
2. 步进电机控制器电路设计：介绍控制器中常用的电子元件，如驱动器、控制器芯片等，以及电路设计方法，指导学生完成电路图的绘制。
3. 编程与控制：教授步进电机控制器的编程方法，包括编程语言的选择、编程环境搭建，以及常用的控制算法，如PID控制等。
4. 步进电机控制器组装与调试：讲解控制器组装步骤，指导学生进行实践操作，并对组装完成的控制器进行调试与优化。
5. 创新设计与应用：鼓励学生发挥创意，设计具有实际应用价值的步进电机控制器方案，并进行讨论、分析与改进。
步进电机控制设计课设报告
步进电机控制设计课设报告引言步进电机是一种电动机根据控制信号的脉冲数进行角度移动的设备。
它具有精准的位置控制、高转矩和低功耗等优点，被广泛应用于各个领域。
本次课设旨在设计一套步进电机控制系统，通过编程控制步进电机的转动角度，实现不同工作环境下步进电机的精确控制。
设计方案我们基于`Arduino`开发板和`EasyDriver`驱动板来搭建步进电机控制系统。
材料准备1. Arduino开发板2. EasyDriver驱动板3. 步进电机4. 电源5. 连接线硬件连接1. 首先，将Arduino开发板与EasyDriver驱动板通过引脚连接线连接好。
其中，Arduino的数字引脚9、10、11分别连接到EasyDriver驱动板的Step、Dir、EN引脚，GND与GND相连，以及VCC与5V相连。
2. 将EasyDriver驱动板与步进电机连接。
EasyDriver的A和B引脚分别与步进电机的两个相连接。
软件编写1. 首先，在Arduino开发环境中创建一个新的项目。
然后，导入`AccelStepper`库，该库提供了进行步进电机控制的相关功能。
2. 在代码中初始化步进电机对象，并设置电机类型为`FULL3WIRE`，也就是设置步进电机的引脚数为3。
3. 设置步进电机的速度和加速度等参数。
这些参数可以根据实际需求进行调整。
4. 在主循环中，通过调用步进电机对象的`runSpeedToPosition`函数来控制电机的转动角度。
参数为目标位置的步数。
如果希望电机一直转动，则可以将参数设置为`NAN`。
5. 最后，上传代码到Arduino开发板中运行。
实验过程及结果我们将步进电机控制系统连接好后，通过编写相应的代码进行控制。
首先，我们进行了简单的步进电机测试，调整电机的速度和加速度参数，分别观察电机的转动情况。
通过调整参数，我们成功实现了不同速度和加速度下电机的转动控制。
接着，我们设计了一个简单的应用场景来测试步进电机的精确控制能力。
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2012 届本科毕业设计（论文）任务书
姓名： 张超 专业： 电子信息工程 班级： 电信B082班
任务下达时间： 3 月 19 日 任务完成时间： 6 月 22 日
毕业设计（论文）题目：步进电机智能控制器的设计
专题题目:
题目主要内容：
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的环
境下，电机的转速、停止的位置只决定于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化
的影响，在速率、位置等控制范畴用步进电机来控制变的非常的简单。步进电机的控
制必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。步进电机的控制，
涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
目的要求、主要技术指标：
1．掌握步进电机工作原理和基本的控制方法。
2．设计合理的电机驱动电路。
3．选择步进电机，步距角要符合设计要求。
4．脉冲信号的占空比选择要合理。
应完成的主要任务：
1．查询课题相关文献。
2．设计单片机最小系统电路、电源模块、驱动电路和控制电路。
3. 完成软件流程图，完成部分程序设计。
4．完成电路原理图的总体设计。
5．完成设计说明书一份，说明设计的详细内容。
6．零号图纸两张，用绘图软件进行绘图，图纸要求规范、正确。
主要参考文献：
1．沈红卫著，《基于单片机的智能系统设计与实现》，电子工业出版社.2005
2．周立功等编著，《增强型80C51单片机速成与实战》，北京航空航天大学出版
社.2003.10
3．靳达编著，《单片机应用系统开发实例导航》，人民邮电出版社.2003.10
4. 李文仲编著，《C8051F系列单片机与短距离无线数据通信》，北京航空航天大学出
版社.2007.2
指导教师： 教研室主任：