学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

步进电机驱动控制技术及其应用设计研究

作　者: 陈志聪
导　师: 郭东辉
学　校: 厦门大学
专　业: 电路与系统
关键词: 步进电机正弦细分驱动运动控制
分类号: TM383.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 1586次
引　用: 10次
阅　读: 论文下载

内容摘要

步进电机是一种将电脉冲信号转化为机械角位移或者线位移的机电元件,它能够在不涉及伺服系统复杂反馈环路的情况下实现良好的定位精度,并且具有性价比高、易于控制以及无积累误差等优点,在民用、工业用的经济型数控开环定位系统中获得了广泛的应用,具有较高的实用价值。本论文在研究步进电机的特性、构造、工作原理及关键驱动技术的基础之上,针对具体的应用需求,开发出了多款基于单片机的步进电机驱动控制器,最后将步进电机应用于芯片显微自动拍照系统当中,实现了芯片显微拍照的自动化。本论文主要开发了以下几个步进电机相关的项目:(1)两相永磁式步进电机测试仪器。该仪器采用了恒压驱动方式,具有定频、变频、触发以及循环四种测试模式,并可通过由按键及液晶显示模块构成的人机交互界面灵活设置工作参数。(2)五相混合式步进电机驱动器。该驱动器采用恒总流斩波驱动方式,能够使步进电机运转更加平稳、牵出转矩更大。(3)两相混合式步进电机三维细分驱动控制器。该驱动控制器采用了正弦细分驱动方式,能够同时对三个步进电机进行可变细分驱动以及自动升降速控制,主要应用于三维定位系统当中。(4)CAN-RS232以及USB-RS232透明协议转换模块。采用这两模块可将传统的基于RS232和RS485总线的主从式通讯方式,升级为基于CAN总线的多主通讯方式,从而大大提高通讯系统的实时性。(5)芯片显微自动拍照系统。该显微自动拍照系统硬件部分主要由三维细分驱动器、三维电控位移台、显微镜、CMOS摄像头以及计算机构成。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章绪论  12-23
  1.1 步进电机概述  12-13
  1.2 步进电机工作原理  13-17
    1.2.1 磁阻式步进电机  14-15
    1.2.2 永磁式步进电机  15-16
    1.2.3 混合式步进电机  16-17
  1.3 国内外发展概况与趋势  17-19
  1.4 关键技术问题  19-22
    1.4.1 正弦细分驱动技术  19-20
    1.4.2 脉冲宽度调制技术  20-21
    1.4.3 升降频控制技术  21-22
  1.5 本论文的工作内容  22-23
第二章两相永磁式步进电机测试仪器的开发  23-37
  2.1 设计要求  23-26
    2.1.1 驱动方式  23-24
    2.1.2 励磁方式  24-25
    2.1.3 测试模式  25-26
  2.2 硬件设计  26-32
    2.2.1 电源模块  27
    2.2.2 单片机控制模块  27-29
    2.2.3 步进电机驱动模块  29-31
    2.2.4 按键及液晶显示模块  31-32
  2.3 软件设计  32-35
    2.3.1 Atmega16L开发环境  32-33
    2.3.2 转动控制  33-34
    2.3.3 测试模式  34-35
  2.4 实验结果及分析  35-36
  2.5 本章小结  36-37
第三章五相混合式步进电机驱动器的设计  37-51
  3.1 整体介绍  37-43
    3.1.1 驱动器输入信号  38-39
    3.1.2 四五相励磁方式  39-40
    3.1.3 斩波恒总流功率放大  40-43
  3.2 硬件设计  43-46
    3.2.1 S17502驱动电路  43-44
    3.2.2 光耦隔离电路  44-45
    3.2.3 Atmega8L外围电路  45
    3.2.4 电源管理电路  45-46
  3.3 软件设计  46-48
    3.3.1 Atmega8L软件开发环境  46-47
    3.3.2 程序设计  47-48
  3.5 实验结果及分析  48-50
  3.4 本章小结  50-51
第四章两相混合式步进电机三维细分驱动器的开发  51-76
  4.1 整体介绍  51-55
    4.1.1 系统框图  51-52
    4.1.2 正弦细分驱动  52-54
    4.1.3 功能介绍  54-55
  4.2 硬件设计  55-62
    4.2.1 PIC16F877外围电路  56-57
    4.2.2 恒流斩波驱动电路  57-60
    4.2.3 DA转换电路  60-61
    4.2.4 按键检测电路  61-62
  4.3 软件设计  62-68
    4.3.1 PIC16F877开发环境  63-64
    4.3.2 正弦细分控制  64-66
    4.3.3 升降速控制  66-68
  4.4 通讯协议设计  68-72
    4.4.1 帧格式  68-69
    4.4.2 通讯行为  69-70
    4.4.3 功能定义  70-72
  4.5 实验结果及分析  72-75
  4.6 本章小结  75-76
第五章 RS232-CAN和 RS232-USB协议模块的设计  76-88
  5.1 CAN及USB介绍  76-78
    5.1.1 CAN总线  76-77
    5.1.2 USB总线  77-78
  5.2 方案设计  78-82
    5.2.1 基于 USB、CAN和 RS232的通信方案  78-80
    5.2.2 USB-RS232协议转换模块  80-81
    5.2.3 CAN-RS232协议转换模块  81-82
  5.3 硬件设计  82-84
    5.3.1 CAN-RS232电路设计  82-84
    5.3.2 USB-RS232电路设计  84
  5.4 软件设计  84-87
    5.3.1 STC89C54RD+开发环境介绍  85
    5.3.2 CAN-RS232程序设计  85-87
  5.5 本章小结  87-88
第六章芯片显微自动拍照系统的实现  88-97
  6.1 应用背景  88
  6.2 系统总体设计  88-90
    6.2.1 系统构成  88-89
    6.2.2 工作流程  89-90
  6.3 运动控制模块  90-92
  6.4 图像获取模块  92-94
  6.5 软件界面及运行结果  94-96
  6.6 本章小结  96-97
第七章总结与展望  97-99
  7.1 总结  97-98
  7.2 展望  98-99
参考文献  99-101
致谢  101

步进电机驱动控制技术及其应用设计研究

内容摘要

全文目录

相似论文