步进电机高低压功率驱动电源设计开题报告

1. 研究目的与意义

目前，随着工业技术的发展和社会文明程度的提高，步进电机的需求量越来越大，对步进电机驱动控制器的性能要求越来越高。而国外在高精度智能步进电机驱动控制器的研究开发方面比国内做得要好，国内许多对性能要求较高的应用场合所使用的步进电机驱动控制器多数情况都是靠进口。与此同时，随着集成电路制造技术的发展，集成功率放大器的性能不断提高，当前出现了许多用于中小型直流电机及步进电机驱动的性能优良的集成电路产品。再者，由于工业技术的不断进步，在自动化控制、精密机械加工、航空航天技术以及所有要求高精度定位、自动记录、自动瞄准等高新技术领域内，对步进电机的细分要求越来越高。本课题正式基于这种趋势展开的，利用步进电机的准确动作和步进电机的细分技术，有利于提高步进电机的角位、点位及连续控制方面的定位精度，有利于与计算机联机，实现全自动化控制。同时还可以大大提高步进电机的分辨率，大大改善步进电机在动态运转时的特性，高精度智能步进电机细分驱动控制器的研究与开发具有良好的应用价值和现实意义。

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，是现代数字程序控制系统中的主要执行元件，应用极为广泛。但是步进电机由于受到自身制造工艺的限制,如步距角的大小由转子齿数和运行拍数决定,但转子齿数和运行拍数是有限的,因此步进电机的步距角一般较大并且是固定的,步进的分辨率低、缺乏灵活性、在低频运行时振动,噪音比其他微电机都高,使物理装置容易疲劳或损坏。这些缺点使步进电机只能应用在一些要求较低的场合,对要求较高的场合,只能采取闭环控制,增加了系统的复杂性,这些缺点严重限制了步进电机作为优良的开环控制组件的有效利用。细分驱动技术在一定程度上有效地克服这些缺点。

步进电机经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。步进电机还具有快速启动、精确步进和定位等特点，因而在数控机床，绘图仪，打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机。传统电动机作为机电能量转换装置，在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。

2. 研究内容和预期目标

（1）本课题拟采用51单片机作为核心的控制元件，硬件和软件相结合，构建了步进电机控制器和驱动器为一体的步进电机控制系统；

（2）掌握步进电机工作的基本结构，学习其驱动电路基本原理；研究步进电机的细分控制，设计相应实际应用细分电路；

（3）学习mcs51单片机的原理及应用设计；

3. 研究的方法与步骤

本课题拟采用51单片机作为核心的控制元件，硬件和软件相结合，主要包括4*4键盘控制模块，步进电机驱动芯片模块，液晶显示模块及其它外围电路，构建了步进电机控制器和驱动器为一体的步进电机控制系统，能通过键盘电路控制步进电机的转速控制。实现启动、停止、正转、反转、加速、减速；步进电机的精确地控制移动定位等控制。整个电机的转速级数，转动的角度都能通过液晶显示器显示出来。

本课题主要通过以下步骤完成：

4. 参考文献

[1]梁小廷.单片机技术的发展及应用研究[j].民营科技,2018(06): 9.

[2]吕爱华.单片机技术在智能化电子产品中的应用分析[j].南方农机,2018.

[3]吴乐明.基于单片机技术的多机通信系统设计[j].中国新通信,2018.

5. 计划与进度安排

(1)2022.2.24—2022.2.28检查毕业实习内容、实习日志、调研查阅文献情况。

(2)2022.3.02—2022.3.6 熟悉单片机内部结构及步进电机细分原理。

(3)2022.3.09—2022.3.20了解产品的电路及相关ic的使用；焊接、安装产品，调试相关硬件。