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单片机实现的步进电机通用控制器012
文章来源:www.biyezuopin.cc   发布者:学生毕业作品网站  
摘 要
 
本文主要介绍了基于MSP430F149单片机实现的步进电机通用控制器。该控制器可同时控制多台步进电机按曲线方式运行,包括加减速及换向功能等。选用该型号单片机目的是应用其丰富的接口资源和强大的定时器功能。
在数字控制系统中步进电机可以直接接收微机送来的数字控制信号,而不需要进行数/模转换,所以给控制应用系统的设计带来很大方便。步进电机作为执行元件有两个显著特点:(1)就是快速启动能力,(2)就是精度高。
如果负荷过大或者由于干扰,步进电机就会失步。为了使控制精度更优,本设计采用光电式传感器对步进电机进行检测。传感器把步进电机的转速转换为脉冲信号给单片机,单片机就对传感器送来的脉冲信号判断步进电机的转速,然后调整电机转速在那个曲线段运行,同时检测转速是否超过警戒转速,如果超过就给报警器发出脉冲信号报警。
 
关键词:MSP430F149,单片机,步进电机, 通用控制器
 
The General Step-motor Controller Based On The MSP430F149
 
Abstract
 
This article mainly introduced realizes based on the MSP430F149 single chip step-motor general controller. This controller may at the same time control the multi- tablecloths to enter the electrical machinery according to the curve way movement, including adds and subtracts fast and the commutation function and so on. Selects this model single chip goal is applies its rich connection resources and the formidable timer function.
step-motor in the numerical control system to be possible to receive the numerical control signal directly which the microcomputer sends, but does not need to enter the number of lines/The mold transforms, therefore brings for the control application system design is very greatly convenient. step-motor to have two remarkable characteristics as the functional element: (1) is the fast start ability, (2) is the precision is high.
 If shoulders oversized or because disturbs, step-motor to be able to fall out of step. In order to cause the control precision to be  more superior, this design uses the photo electricity type sensor to step-motor to carry on the examination. The sensor step-motor rotational speed to transform for the pulse signal gives the single chip, the single chip on the pulse signal judgment which sends to the sensor the step-motor speed, then the adjustment electrical machinery rotational speed in that leg function movement, at the same time examines the rotational speed whether surpasses the security rotational speed, if surpasses on sends out the pulse signal to the alarm apparatus to report to the police.
 
 
Keywords: MSP430F149, single chip ,step-motor,general controller
 
目 录
 
第一章  绪论 ………………………………………………………………………1
1.1  题目来源与设计任务………………………………………………………… 1
1.2  MSP430F149控制步进电机的原理………………………………………… 1
第二章  总体方案确定………………………………………………………………3
2.1  微控制器的方案选择…………………………………………………………3
2.2  步进电机控制方案选择………………………………………………………3
第三章  硬件部分的设计……………………………………………………………5
3.1  微控制器选择………………………………………………………………… 5
3.1.1  微控制器发展现状………………………………………………………… 5
3.1.2  MSP430系列单片机介绍……………………………………………………5
3.1.3  MSP430F149单片机………………………………………………………… 6
3.2  单片机外围电路的设计………………………………………………………13
3.21  复位电路设计………………………………………………………………13
3.2.2  时钟电路设计………………………………………………………………14
3.3  键盘与显示的接口电路设计…………………………………………………15
3.3.1  键盘接口电路设计…………………………………………………………15
3.3.2  显示接口电路设计…………………………………………………………17
3.4  步进电机的控制与驱动……………………………………………………… 21
3.4.1  步进电机……………………………………………………………………21
3.4.2  步进电机的工作原理………………………………………………………22
3.4.3  步进电机的控制与驱动电路………………………………………………23
3.5  步进电机转速的检测…………………………………………………………26
3.6  报警电路的设计………………………………………………………………26
第四章  软件部分的设计…………………………………………………………28
4.1  程序流程图……………………………………………………………………28
4.2  程序清单………………………………………………………………………29
第五章  系统抗干扰技术…………………………………………………………36
5.1  硬件抗干扰技术………………………………………………………………36
5.2  软件抗干扰技术………………………………………………………………36
致谢…………………………………………………………………………………38
参考文献……………………………………………………………………………39
 
第一章   绪论
 
1.1  题目来源与设计任务
基于步进电机的控制系统,除了步进电机一般还需要专门的驱动电源,由于步进电机驱动电源仅仅完成功率驱动部分,用户并不能使整个控制系统按预定的、期望的工作状态运行,所以需对驱动电源予以控制,用户需要再次开发。鉴于此,设计了基于MSP430F149单片机实现的步进电机通用控制器,可以满足大多数控制场合下的要求。
控制器的主要功能为: ① 可控制多套步进电机驱动系统;目前可同时控制3套系统。 ② 工作方式灵活,可按设定的曲线运行,曲线最多达8段;可按外部检测到的控制信号运行;可按模拟调节测试功能运行。
1.2  MSP430F149控制步进电机的原理
步进电机是机电一体化产品中的关键组件之一,是一种性能良好的数字化执行元件。随着微型计算机(简称微机)和大功率电子元件的迅速发展,很多传统的模拟控制技术已让位于微机控制技术。目前,很多电机通过微机进行控制,提高了运行性能,在机电一体化及工业自动化控制方面已取得令人瞩目的成果。随着工业的发展,对步进电机的控制精度要求越来越高,所以选择好好的微机进行控制是相当关键的。(本设计选用MSP430F149单片机)
由于MSP430F149单片机不能直接驱动被控制的步进电机,所以在单片机输出的相应管脚上要加一个7406驱动器,以便驱动脉冲功率放大级的达林顿复合管,使电机绕组的静态电流达到2A。图1.1为MSP430F149单片机控制三相步进电机原理。
图1.1  MSP430F149单片机控制三相步进电机原理
步进电机的转动必须要有电脉冲,而且必须按一定的顺序加到电机绕组上才能使步进电机按预定的顺序送出相应的脉冲信号。因此,利用软件程序产生步进电机所需要的脉冲串,并能按规定的顺序送出相应的脉冲信号。
    为了使步进电机在运行中不出现失步现象,本设计采用"阶梯法",即控制信号的频率升(降)阶梯,曲线最多达八段。图1.2为变速控制过程示意图。
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