步进电机实时转速远程控制系统设计【字数：14573】
摘 要远程控制系统是一台网络终端对另一台终端的控制。本文以步进电机为控制对象，通过利用RS-485总线设计了一套实时速度远程控制系统。主计算机（PC）和下位机（单片机控制系统）组成了该计算机系统，两者之间的通信是通过Visual Basic的串行通信控制和RS-485总线完成的。把串行端口作为一种通信主机来发送控制命令。一般地两个步进电机的速度和方向由下位机控制，并在主机上显示步进电机的实时速度。正，反向，加，减速，速度检测等命令为远程通信，指令传输通过RS-485总线完成，数据传输和接收通过Visual Basic的通信控制完成。通过通信接口，用户可以使用计算机与设备连接，从设备获取的数据直接控制设备的运行，计算机无法自行处理数据，因此系统研究必要的实时运行结果表明了系统的实用性和可靠性。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景及目的 1
1.2国内外研究状况 1
1.3主要研究内容 2
第二章 步进电机概述 3
2.1步进电机的介绍 3
2.2步进电机的基本特点 4
2.3步进电机的工作原理 4
2.4步进电机的控制原理 5
第三章 系统方案设计 9
3.1功能技术指标分析 9
3.2步进电机的工作模式 9
3.3步进电机调速原理 9
3.4步进电动机速度检测设计 10
3.5步进电机实时转速显示方案 10
第四章 硬件设计 11
4.1串行通信的硬件介绍 11
4.1.1 MAX485芯片介绍 11
4.1.2 RS485的优点 12
4.2单片机与PC机串行通信系统构成 12
第五章 软件设计 14
5.1Visual?Basic?6.0 14
5.2?Visual?Basic的编程特点 14
5.3功能设计 14
5.3.1VB程序流程图 14
5.3.2通信协议模块 16
5.3.3初始化模块 16
5.3.4控制代码发送模块 16 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
5.3.5速度数据接收模块 17
5.3.6绘图模块 18
5.3.7数据显示模块 18
5.3.8速度调节模块 18
5.3.9附加功能模块 19
5.4基于VB实现开关量的控制 20
5.5RS485串行通信抗干扰 20
5.6串行通信的测试 22
5.6.1 PC机自发自收测试 22
5.6.2 PC机和单片机通信协议和传送出错的理论分析 23
5.6.3发送与接收数据不一致 23
5.7软件抗干扰措施 24
5.7.1监视定时器（WDT） 24
5.7.2指令冗余及软件陷阱 24
5.7.3数字滤波 25
结论 26
致 谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1课题背景及目的
1920年英国人首次研制了步进电机。在20世纪50年代末，晶体管的发明越来越多地应用于步进电机中，这有助于数字化控制。步进电机就是将脉冲信号转换为角位移的电磁装置，输入电机的脉冲数和绕组频率与机械角位移和高速偏置成正比，是自动控制系统和数字控制系统中的执行元件。控制系统执行元件广泛用于需要高定位精度，高分辨率，高响应性，可靠性等的机械系统，成为各种电机中的首选。
由步进电机驱动的开环数控系统是经济型改造的主要方法，但由于一般利用单片机的改造需要完成大量的硬件电路制作及汇编程序的编写，延长了开发周期。随着PC个人计算机技术的发展，PC机CPU主频的不断提高及其成本的逐渐降低，采用本文所述的方法，无论从硬件制作和软件开发都是很简便的，并且便于实现系统的开放性，是开发经济型数控系统、满足一般数控要求的理想选择。单片机控制电机具有功能灵活多样、惯性小、速度快、脉冲输出准确，实时性强，抗电磁持性和抗干扰能力强等优点，是今后的发展方向。
随着世界经济全球化的发展，一些大公司已将劳动密集型产品转移到劳动密集型中国，这使得这类电机的生产规模达到了一定的规模。在市场上有很强的竞争力。本课题结合单片机和步进电机，设计出了实时转速远程控制的系统，该系统具有功能交互性强、操作方便、简单齐全、适应性强和可靠性高的优点，采用可编程运算功能，充分利用单片机，灵活步进电机，实现不同模式的步进电机的正反转和速度控制。
1.2国内外研究状况
单片机在工业自动化控制和智能测量中的应用日益广泛，因此自动化已成为未来的趋势。不管是工厂自动化、生产线自动化、测试自动化等都会用到很多仪器和设备，而具有传输界面的仪器比例更高。例如，专用于频谱分析的动态频谱分析仪、测量噪音的噪音计、供应电源的电源设备、顺序控制的可程序逻辑控制器以及其他应用在各行各业中的控制器及仪器。同时计算机作为主机在人类文明开发中占有重要的地位。它可以执行一连串的指令来驱动设备和仪器。计算机和仪器、设备的相连已经成为自动化工程重要的一个环节，因此自动化是人类在进步的过程中不可避免的事情。
随着单片机应用程序范围的扩大，某些数据需要处理得更加复杂。由于单片机的运算功能较差，因此需要计算机系统来处理更复杂的数据。单片机与PC机进行远程通信已是现在的主流。目前，步进电机的远程实时控制主要通过串行通讯控制RS485总线传输到单片机控制系统，从而检测步进电机的转速和方向，并由上位机传输，根据信号执行相应的命令。在控制步进电机的速度和方向的同时，在PC上显示反馈信息，实现对步进电机的实时控制。许多大学和工业界的官员对步进电机的实时控制做了许多研究，控制和宏处理器串行通信的应用从根本上改变了发动机控制技术。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景及目的 1
1.2国内外研究状况 1
1.3主要研究内容 2
第二章 步进电机概述 3
2.1步进电机的介绍 3
2.2步进电机的基本特点 4
2.3步进电机的工作原理 4
2.4步进电机的控制原理 5
第三章 系统方案设计 9
3.1功能技术指标分析 9
3.2步进电机的工作模式 9
3.3步进电机调速原理 9
3.4步进电动机速度检测设计 10
3.5步进电机实时转速显示方案 10
第四章 硬件设计 11
4.1串行通信的硬件介绍 11
4.1.1 MAX485芯片介绍 11
4.1.2 RS485的优点 12
4.2单片机与PC机串行通信系统构成 12
第五章 软件设计 14
5.1Visual?Basic?6.0 14
5.2?Visual?Basic的编程特点 14
5.3功能设计 14
5.3.1VB程序流程图 14
5.3.2通信协议模块 16
5.3.3初始化模块 16
5.3.4控制代码发送模块 16 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
5.3.5速度数据接收模块 17
5.3.6绘图模块 18
5.3.7数据显示模块 18
5.3.8速度调节模块 18
5.3.9附加功能模块 19
5.4基于VB实现开关量的控制 20
5.5RS485串行通信抗干扰 20
5.6串行通信的测试 22
5.6.1 PC机自发自收测试 22
5.6.2 PC机和单片机通信协议和传送出错的理论分析 23
5.6.3发送与接收数据不一致 23
5.7软件抗干扰措施 24
5.7.1监视定时器（WDT） 24
5.7.2指令冗余及软件陷阱 24
5.7.3数字滤波 25
结论 26
致 谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1课题背景及目的
1920年英国人首次研制了步进电机。在20世纪50年代末，晶体管的发明越来越多地应用于步进电机中，这有助于数字化控制。步进电机就是将脉冲信号转换为角位移的电磁装置，输入电机的脉冲数和绕组频率与机械角位移和高速偏置成正比，是自动控制系统和数字控制系统中的执行元件。控制系统执行元件广泛用于需要高定位精度，高分辨率，高响应性，可靠性等的机械系统，成为各种电机中的首选。
由步进电机驱动的开环数控系统是经济型改造的主要方法，但由于一般利用单片机的改造需要完成大量的硬件电路制作及汇编程序的编写，延长了开发周期。随着PC个人计算机技术的发展，PC机CPU主频的不断提高及其成本的逐渐降低，采用本文所述的方法，无论从硬件制作和软件开发都是很简便的，并且便于实现系统的开放性，是开发经济型数控系统、满足一般数控要求的理想选择。单片机控制电机具有功能灵活多样、惯性小、速度快、脉冲输出准确，实时性强，抗电磁持性和抗干扰能力强等优点，是今后的发展方向。
随着世界经济全球化的发展，一些大公司已将劳动密集型产品转移到劳动密集型中国，这使得这类电机的生产规模达到了一定的规模。在市场上有很强的竞争力。本课题结合单片机和步进电机，设计出了实时转速远程控制的系统，该系统具有功能交互性强、操作方便、简单齐全、适应性强和可靠性高的优点，采用可编程运算功能，充分利用单片机，灵活步进电机，实现不同模式的步进电机的正反转和速度控制。
1.2国内外研究状况
单片机在工业自动化控制和智能测量中的应用日益广泛，因此自动化已成为未来的趋势。不管是工厂自动化、生产线自动化、测试自动化等都会用到很多仪器和设备，而具有传输界面的仪器比例更高。例如，专用于频谱分析的动态频谱分析仪、测量噪音的噪音计、供应电源的电源设备、顺序控制的可程序逻辑控制器以及其他应用在各行各业中的控制器及仪器。同时计算机作为主机在人类文明开发中占有重要的地位。它可以执行一连串的指令来驱动设备和仪器。计算机和仪器、设备的相连已经成为自动化工程重要的一个环节，因此自动化是人类在进步的过程中不可避免的事情。
随着单片机应用程序范围的扩大，某些数据需要处理得更加复杂。由于单片机的运算功能较差，因此需要计算机系统来处理更复杂的数据。单片机与PC机进行远程通信已是现在的主流。目前，步进电机的远程实时控制主要通过串行通讯控制RS485总线传输到单片机控制系统，从而检测步进电机的转速和方向，并由上位机传输，根据信号执行相应的命令。在控制步进电机的速度和方向的同时，在PC上显示反馈信息，实现对步进电机的实时控制。许多大学和工业界的官员对步进电机的实时控制做了许多研究，控制和宏处理器串行通信的应用从根本上改变了发动机控制技术。
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