基于单片机的步进电机调速系统的设计开题报告

1. 研究目的与意义

步进电机有很多其他电机没有的功能，现在已经是全球的第三类的电机了。是人类进入自动化过程中重要的东西，而随着现在电子方面的发展。其控制的方式方法也越来越多。

现在步进电机的方案还是依赖于国外，控制系统还是比较复杂。所需要的专业知识还有很多，想要用好步进电机还是很不容易的。单片机控制的步进电机广泛地应用于工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机，大型望远镜，卫星天线定位系统等等。

步进电机有启动快、步进精准、定位准等特点。随着现在自动化的需求，步进电机的应用已经非常广泛，在现在的自动化工厂中，起着重要的作用。随着自动化的发展，步进电机的应用也越来越多，步进电动机是用电脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的微电动机，它最突出的优点是可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速，快速起停、正反转控制及制动等，并且用其组成的开环系统既简单、廉价，又非常可行，因此在打印机等办公自动化设备以及各种控制装置等众多领域有着极其广泛的应用。随着微电子和计算机技术的发展，步进电动机的需求量与日俱增，研制步进电机驱动器及其控制系统具有十分重要的意义。

2. 课题关键问题和重难点

本设计采用的方法是利用单片机控制步进电机的驱动。可以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；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

关键问题：

1、调速系统的设计，可以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；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。运用c语言算法来编写程序达到功能，后期不断调试达到稳定。

3. 国内外研究现状（文献综述）

电机工作原理：

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电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器, 即靠磁铁引力作用把电磁能转变成机械角位移.脉冲的个数决定了转角的大小, 而脉冲的频率决定了电机的转速.所以, 步进电机相当于一个将电脉信号转换成角位移的机电式数模转换器^[8]。

电机的机械特性，直流电机是三相对称的交流绕组, 电机通三相对称交流电流时, 产生圆形旋转磁场, 相对于绕组电路的转速( nc )称为同步转速, 与电流的频率 ( f)成正比, 与极对数 (p)成反比 。旋转磁场可以说是交流电动机作用原理的基础, 转子为相同极对数的永磁或直流励磁磁极时, 便构成同步电动机, 转子为同步转速, nr =n c 情况下, 与旋转磁场相作用产生稳定的电磁转矩^[10]。

4. 研究方案

本设计采用的方法是利用单片机控制步进电机的驱动。可以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；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

（1） 总体框架：

查询电机工作原理，设计出总体框架，用c语言编写好每一个模块，包括调速模块，数显模块，按键模块等等。

5. 工作计划

本设计采用的方法是利用单片机控制步进电机的驱动。可以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；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

（1） 总体框架：

查询电机工作原理，设计出总体框架，用c语言编写好每一个模块，包括调速模块，数显模块，按键模块等等。