江苏开放大学机电一体化技术专论文步进电机驱动运动工作台控制系统的设计

目   录

一、前言 4

二、总体方案设计 6

（一） 总体分析 6

（二） 方案框图 6

三、单元模块设计 7

（一） 键盘与显示模块 7

1 模块工作原理 7

2 芯片CH452介绍 8

3 特点 9

4 显示驱动原理 11

5 键盘扫描原理 13

（二） 单片机控制单元模块电路 15

1 控制原理 15

2 光电耦合电路 16

3 芯片介绍 17

（三） 串行通信模块 21

1 RS232通信协议 21

2 串行通信电路 23

四、电机与电气控制电路设计 24

（一） 步进电机模块 24

1 步进电机的工作原理 24

2 步进电机的步距角与工作拍数 27

3 步进电机的频率特性 28

（二） 交流电机正反转控制原理 30

（三） 交流电机的星—三角形启动 32

（四） 电气元件介绍 32

五、总结、致谢 35

六、参考文献 37

附录Ⅰ：单片机控制系统电路原理图设计 38

附录Ⅱ:电气控制原理图1 39

附录Ⅲ:电气控制原理图2 40

一、前言

机电一体化是以机械技术和电子技术为主题，多门技术学科相互渗透、相互结合的产物，是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科。机电一体化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。

本设计中提到的微机数控机床是利用单板或单片微机对机床运动轨迹进行数控及对机床辅助功能动作进行程序控制的一种自动化机械加工设备。采用微机数控机床进行机械加工的最大优点是能够有效地提高中、小批零件的加工生产率，保证加工质量。此外，由于微型计算机具有价格低、体积小、性能可靠和使用灵活等特点，微机数控机床的一次性投资比全功能数控机床节省得多，且又便于一般工人掌握操作和维修。因此将专用机床设计成微机数控机床已成为机床设计的发展方向之一。本设计中用到的步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件，具有快速起动和停止的特点。其驱动速度和指令脉冲能严格同步，具有较高的重复定位精度，并能实现正反转和平滑速度调节。它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响，因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。

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