王亮開題報(bào)告

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1、沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：太陽能雕花機(jī)學(xué)院：信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：電子信息工程0801學(xué)生姓名：王亮指導(dǎo)教師：王會(huì)民2012年3月20日太陽能雕花機(jī)一、課題研究的目的和意義隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展人們對(duì)能源的需求越來越大，而世界上的能源總有枯竭的時(shí)候。能源涉及到國家的安全，世界上的國家對(duì)能源的爭奪也日益嚴(yán)峻。這時(shí)人們的目光不約而同的投向了新能源的開發(fā)與研究。而太陽能一起多種優(yōu)點(diǎn)贏得人們的普遍青睞。太陽能的技術(shù)的發(fā)展也向多元化發(fā)展。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，將

2、電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的微電動(dòng)機(jī)，它最突出的優(yōu)點(diǎn)是可以在寬廣的頻率范圍內(nèi)通過改變脈沖頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)速，快速起停、正反轉(zhuǎn)控制及制動(dòng)等，并且用其組成的開環(huán)系統(tǒng)既簡單、廉價(jià)，又非?？尚校虼嗽诖蛴C(jī)等辦公自動(dòng)化設(shè)備以及各種控制裝置等眾多領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的需求量與日俱增，研制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及其控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。本設(shè)計(jì)就是將兩者的優(yōu)點(diǎn)集于一身，利用太陽能節(jié)能的特點(diǎn)和步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、控制方便、控制性能好等優(yōu)點(diǎn)的特點(diǎn)制作了太陽能

3、雕花機(jī)。目前，數(shù)字技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和永磁材料的迅速發(fā)展，推動(dòng)了步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展。本設(shè)計(jì)針對(duì)目前各個(gè)領(lǐng)域?qū)ψ詣?dòng)化的需要，采用STC89C51單片機(jī)與L297，L298N驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)多臺(tái)步進(jìn)電機(jī)同時(shí)獨(dú)立工作，將它應(yīng)用于各種復(fù)雜的控制領(lǐng)域，能使許多半自動(dòng)控制的系統(tǒng)完全成為真正的全自動(dòng)，特別是用在機(jī)器人等領(lǐng)域，能極大的提高生產(chǎn)力和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。由于步進(jìn)電機(jī)具有快速啟動(dòng)、精確步進(jìn)和定位等特點(diǎn)，因而在數(shù)控機(jī)床，繪圖儀，打印機(jī)以及光學(xué)儀器中得到廣泛的應(yīng)用。二、課題研究的主要任務(wù)和預(yù)期目標(biāo)1．主要任務(wù)及要求利用x

4、-y二維步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的前進(jìn)、后退、旋轉(zhuǎn)以及做出類似玫瑰花瓣的圖案的運(yùn)動(dòng)。應(yīng)用單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片、字符型LCD和鍵盤陣列，構(gòu)建了集步進(jìn)電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)器為一體的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。二維工作臺(tái)作為被控對(duì)象通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿在X/Y軸方向聯(lián)動(dòng)。2．預(yù)期目標(biāo)（1）熟悉和掌握單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。（2）掌握單片機(jī)的接口技術(shù)和相關(guān)外圍芯片的特性及控制方法。（3）掌握以單片機(jī)為核心的電路設(shè)計(jì)的基本方法和技術(shù)，了解有關(guān)電路參數(shù)的計(jì)算方法。（4）通過實(shí)際程序設(shè)計(jì)和調(diào)試，逐步掌握模塊化程序設(shè)

5、計(jì)方法和調(diào)試技術(shù)。（5）通過完成一個(gè)包括電路設(shè)計(jì)和程序開發(fā)的完整過程，為今后從事相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。（6）了解太陽能的意義和應(yīng)用。拓寬了自己的創(chuàng)造性思維和分析解決問題的能力。掌握步進(jìn)電機(jī)使用和控制方法，對(duì)太陽能和步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用與實(shí)際有一個(gè)更深刻的認(rèn)識(shí)。三、設(shè)計(jì)方案1．設(shè)計(jì)思想步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制電機(jī)，它將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移，因此非常適合于單片機(jī)控制。步進(jìn)電機(jī)的角位移或線位移量與電脈沖個(gè)數(shù)成正比，它的轉(zhuǎn)速或線速度與電脈沖頻率成正比。在負(fù)載能力范圍內(nèi)這些關(guān)系不因電源電壓、負(fù)載大小、環(huán)境條件的波動(dòng)而變化。

6、通過改變脈沖頻率的高低可以在很大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速，并能進(jìn)行快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。位移控制是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的一大優(yōu)點(diǎn)，可不借助位置傳感器而只需簡單的開環(huán)控制就能達(dá)到足夠的位置精度，因此應(yīng)用很廣。本文以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)為例，利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速的控制；尤其是在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，利用定時(shí)中斷或函數(shù)調(diào)用的方法，對(duì)不同的圖案設(shè)置成不同的函數(shù)，利用查詢或中斷的方法按鍵控制。對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行精確的位移控制。圖1二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)2．方案論證2.1方案一：本設(shè)計(jì)cpu采

7、用stc89c54rd+，步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器使用L297，L298n，驅(qū)動(dòng)X/Y軸步進(jìn)電機(jī)通過滾珠絲桿帶動(dòng)二維工作臺(tái)作聯(lián)動(dòng)，并由一只鉛筆模擬加工刀具將所要加工的二維軌跡描繪出來。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路：本設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)單片機(jī)能同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)的起/停、轉(zhuǎn)向、加/減速和位置控制。在熟悉好各芯片的性能特點(diǎn)后，接下來就是分配好各芯片的控制任務(wù)。單片機(jī)主要完成脈沖的分配，使步進(jìn)電機(jī)按照設(shè)定的方式運(yùn)轉(zhuǎn)，通過程序設(shè)定，從單片機(jī)的I/O口輸出一系列有規(guī)律的脈沖信號(hào)；由于直接輸出的脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)功率有限，很難直接

8、驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以必須經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行脈沖放大，本設(shè)計(jì)采用的L297與L298N芯片能解決這個(gè)問題，它可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(jī)。但是如果要實(shí)現(xiàn)多臺(tái)步電機(jī)控制的設(shè)計(jì)，就不僅要重新分配好I/O資源，還要增加相應(yīng)驅(qū)動(dòng)芯片的數(shù)量。再利用單片機(jī)程序分配好控制字的存儲(chǔ)單元，以及相應(yīng)的內(nèi)存地址賦值，使單片機(jī)能控制步進(jìn)電機(jī)的起停、換向順序、速度和位置變化。系統(tǒng)的總電路設(shè)計(jì)此電路由一塊STC89C54RD+，2塊L297、2塊L298N、2臺(tái)4相4拍步進(jìn)電機(jī)器以及相關(guān)的電路組成。利用單片機(jī)2