基于步进电机驱动的平面绘图仪设计.doc

摘要:本课题设计的是基于步进电机驱动的平面绘图仪。该绘图仪可以500mmx500mm在范围内的绘图纸上绘制简单的图形，如直线、圆、椭圆以及简单的汉字等，绘图精度可达0.01mm。本设计装置通过步进电机来驱动丝杠，带动绘图笔架在X、Y平面内运动，从而绘制出所要求的二维图形。而步进电机是由单片机通过连接步进电机驱动器对其实现自动控制的。同时，本设计仪器还设有自动报警电路，形成保护装置，以防止丝杠螺母超出行程造成机器的损坏。

本文研究的绘图仪主要用于教学实验，与工业生产的绘图仪器有所区别，在运行速度、绘图精度、绘图范围等方面均有差异，但对工业的生产实践具有参考价值。同时该绘图仪也可作为将机械系统与微机控制系统有机结合起来的机电一体化系统的经典案例。

关键词 单片机；步进电机；平面绘图仪

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 选题背景-1

1.1.1 发展概况-1

1.1.2 本课题的目的和意义-1

1.2 主要设计内容及参数-2

1.2.1 主要内容-2

1.2.2 主要参数-2

1.3 解决的关键问题-2

2.1 传动机构方案的比较和选择-3

2.1.1 同步带传动方案-3

2.1.2 丝杠螺母传动方案-4

2.2 电动机方案的比较和选择-5

2.2.1 电动机方案的比较-5

2.2.2 电动机方案的选择-7

3.1 丝杠的选型和计算-8

3.1.1 丝杠类型的选择-8

3.1.2 丝杠类型的计算-8

3.2 步进电动机的选择-11

3.3 机械零部件的选择设计-14

3.3.1 轴承的选择-14

3.3.2 光杆及滑块的设计-15

3.3.3 联轴器的选择-16

3.3.4 螺母座的设计-17

3.3.5 压板的设计-18

3.3.6 绘图笔架的设计-19

4 电控部分的方案选择-21

4.1单片机的选择-21

4.1.1 单片机类型的比较-21

4.1.2 单片机型号的选择-21

4.2步进电动机的单片机控制-22

4.3步进电机驱动器的选择-23

4.4 绘图笔架的初始定位-24

4.5 绘制直线与圆弧的原理-25

致谢-32

参考文献-33