基于单片机的步进电机控制_(毕业设计论文)

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本科毕业设计(论文)资料

湖南工业大学教务处

2013届

本科毕业设计(论文)资料第一部分毕业论文

本科毕业设计(论文)

2013年6月

摘要

步进电机从诞生以来发展迅速,它广泛应用于医疗设备、检测仪器、数码产品等人类社会的各个方面。本文设计的步进电机是基于单片机AT89C52控制,四相单四拍运行。单片机采用软件的方式发送脉冲,经过驱动器74LS245将信号放大后送给步进电机。采用两个按键分别控制电机的正反转,两个按键分别控制电机的加减速,两个数码管分别显示电机的转向和速度档位。通过改变相邻两相脉冲发送的时间间隔,即调节脉冲的宽度,来改变电机的速度。

控制正反转的按键采用查询方式。控制加减速的按键采用中断服务控制方式,一旦有加速或者减速键按下就会产生中断,单片机就会立即进入中断程序,进行相应的操作。这样可以很方便的控制电机的加减速。另外,数码管实时显示电机的速度和方向,让用户使用起来更加直观和安全。基于脉冲的控制,使步进电机相比其它电机而言控制更加平稳和精确。相信步进电机的发展会越来越快,技术也会越来越成熟,步进电机将更好的造福于人类。

关键词:步进电机,单片机,中断服务,脉冲

ABSTRACT

Stepper motor has been developing rapidly since it’s birth, it is widely used in medical equipment, testing instruments, digital products and other various aspects of human society. Stepper motor of this design is based on single chip microcomputer AT89C52, and it is running by four phase four. It send pulses with the method of software, the message will be sended to stepper motor through the amplification by 74 ls245. We Use two muttons controing the motor forwarding and reversing, two buttons controlling the motor accelerating and decelerating,two digital tube display ing the direction and the gears of speed of the motor. By changing the interval between the pulses of two phase of neighbouring, namely, by adjusting the width of pulse, we change the speed of the motor.

We control the two buttons of forwarding and reversing by the way of querying. We use the way of Interrupt service controlling the buttons of accelerating and decelerating. once the acceleration or deceleration keys has been pressed the single chip microcomputer will generate interrupts, and it will enter the interrupting program immediately, and do the corresponding operation.In this way,we will control the motor accelerating and decelerating conveniently.besides,digital tube can display the speed and direction of the motor immediately,which woud make the user intuitive and safer.The stepper moror which based on the controlling of pulse are more steady and correct compared with others.I belive that the diveloping of stepper motor will be faster,and the technology will be moer mature.In a word,the stepper motor will service people better in the future.

Keywords:Stepper motor,single chip microcomputer,interrupting service,pulse

目录

摘要.................................................................................................................... I ABSTRACT ...................................................................................................... II 第1章绪论 . (1)

1.1课题背景 (1)

1.2本文研究的内容 (1)

第2章步进电机的结构和工作原理 (2)

2.1步进电机的特点 (2)

2.2步进电机的构造 (2)

2.3步进电机的工作原理 (3)

2.4步进电机的主要参数 (4)

2.5步进电机的选型 (5)

第3章步进电机的硬件设计 (5)

3.1单片机简介 (5)

3.2硬件设计总体思路 (10)

3.3步进电机的脉冲分配 (10)

3.3.1硬件分配法 (11)

3.3.2软件分配法 (12)

3.4步进电机的驱动 (12)

3.5电机运行电路设计 (14)

3.5.1正反转电路设计 (14)

3.5.2加减速电路设计 (14)

3.6显示电路的设计 (15)

第4章步进电机的程序设计 (16)

4.1主程序设计 (16)

4.2外部中断0程序 (18)

4.3外部中断1程序 (19)

4.4正转脉冲程序 (19)

4.5反转脉冲程序 (21)

4.6速度显示程序 (22)

4.7延时程序 (22)

第5章步进电机的仿真 (23)

5.1硬件仿真图 (23)

5.2速度与方向显示仿真 (24)

5.3脉冲信号的生成 (25)

结论 (28)

参考文献 (29)

致谢 (30)

附录 (31)

第1章绪论

1.1课题背景

步进电机我们又称为脉冲电动机或阶跃电动机,它基于电磁感应原理,将电脉冲信号转变为角位移或线位移。步进电机广泛应用于工业自动控制、数控机床、机器人、计算机外围设备、照相机、卫星天线定位系统等。随着经济的发展与科技的进步,步进电机的应用领域将更加广阔,更好的服务于人类。

步进电机起源于1830年至1860年,1870年前后把这种电机应用在氩弧灯的电极输送机构中,这被认为是最早的步进电机[1]。1973年德国百格拉公司发明了五相混合式步进电机及其驱动器,1993年又推出了性能更加优越的三相混合式步进电机[2]。我国在80年代以前,以反应式步进电机为主,80年代后混合式步进电机开始发展。

图1.1步进电机的图片

1.2本文研究的内容

本文研究试图基于单片机采用软件的方式发出脉冲信号,经过功率放大器送给电机。设计四个按键分别控制步进电机的正转、反转、加速和减速,实现方便的正反转和加减速。设计两个数码管显示电机的运行速度等级和方向,达到实时监测步进电机的运行状态,既方便安全又经济实惠。

[1]欧伟明,何静,凌云,刘剑.单片机原理与应用. 电子工业出版社,2009.

[2]张迎新.单片机原理及应用(第二版).电子工业出版社,2009.

第2章步进电机的结构和工作原理

2.1步进电机的特点

1.步进电机的角位移与输入脉冲数严格成正比,没有累计误差,具有控制精确和良好的跟随性[3]。

2.由步进电机与单片机、驱动电路组成的开环系统,既方便廉价又可靠安全。如果加上角度反馈就会成为高性能的闭环控制系统[4]。

3.速度可以在比较宽的范围内调节,低速运行时仍具有较大转矩,因此可以不需要减速器而直接驱动负载。

4.步进电机动态响应快,可以方便快速的实现正反转和加减速控制。

5.步进电机只能通过专门的脉冲电源供电,不能由一般的交流电或直流电供电,这由它的工作原理决定的。

6.步进电机的噪声和振动较大,带惯性负载的能力不强。

7.步进电机的力矩随转速的升高而下降。

8.步进电机外表不允许较高的温度,外表温度一般不超过80-90摄氏度。

2.2步进电机的构造

步进电机由转子和定子组成,如图1.2所示,分别介绍如下:

1. 定子:由硅钢片叠成,在定子上有6大磁极,每2个相对的磁极组成一对,一共有3对。定子齿有三个励磁绕阻,其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开 0、1/3π、2/3π,(π为相邻两转子的齿距)[4]。

2. 转子:由软磁材料制成,其外表面均匀分布着小齿,它们大小相同,间距相同[4]。

[3]宋文绪,杨帆.自动检测技术(第三版).高等教育出版社,2008.

[4]陈士进,朱学忠.步进电机系统驱动与控制策略综述[J].电机技术,2007年06期.

图1.2步进电机结构图

电机的A1、B1、C1接电源,分别有三个开关控制,A2、B2、C2分别接地。

2.3步进电机的工作原理

如上图所示给处于错齿状态的三相通电,则转子在电磁力的作用下,将向磁导率最大(即磁阻最小)的位置转动,也就是趋于对齿的状态转动[5]。

步进电机是一种感应电机,它的工作原理是给电机的三相按一定的相序分时通直流电,即形成一系列的脉冲信号,步进电机就会连续的转动。以四相步进电机为例说明[6]:

(1)方向控制

通电换向的过程称为脉冲分配。四相单四拍的通电顺序为:A-B-C-D-A;四相双四拍的通电顺序为:AB-BC-CD-DA-AB。通电控制脉冲信号必须严格按照这一顺序控制四相的通断,才能保证步进电机的正常运行。电机如要反转,则通电顺序刚好相反。反转时,四相单四拍通电顺序为:A-D-C-B-A;四相双四拍为:BA-AD-DC-CB-BA。

四相步进电机工作时序波形图如下:

a.单四拍

b.双四拍

图1.3步进电机工作时序波形图

脉冲分配如下表所示:

表1.1四相单四拍脉冲分配表

A B C D

N 1 0 0 0

N+1 0 1 0 0

N+2 0 0 1 0

[5]王宗培,史敬灼.二相混合式步进电机仿真模型分析[J].微特电机,1998年06期.

[6]韩轩.五相混合式步进电机驱动系统的设计与仿真[D].大连交通大学,2010年.

N+3 0 0 0 1

表1.2四相双四拍脉冲分配表

A B C D

N 1 1 0 0

N+1 0 1 1 0

N+2 0 0 1 1

N+3 1 0 0 1

(2)速度控制

两个相邻脉冲通电时间间隔越短,步进电机速度就越快。因此可以通过控制这一时间间隔来控制电机的转速。

2.4步进电机的主要参数

1. 步进电机的相数:指电机内部的线圈数,常用的有两相、三相、五相的步进电机。

2.拍数:完成一个磁场周期性变化所需脉冲数,或电机转过一个齿距角所需脉冲数,用m表示。

3. 齿距角:相邻两齿中心线间的夹角,通常定子和转子具有相同的齿距角。

其计算公式为:θz=2π/Z(Z 是转子的齿数)[6]。

4. 步距角:指每给一个电脉冲信号电动机转子所应转过的角度的理论值。

θb=θz/NZ = 2π/NZ(N是工作拍数,Z是转子的齿数)。

5.保持转矩:指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。

6.定位转矩:电机在没有通电状态下,电机转子自身的锁定力矩。

7. 失调角:转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度,电机转动必然存在失调角,由失调角而产生的误差,采用细分驱动是不能解决的。

8.失步:电机运转时的步数不等于理论上的步数。

9.运行矩频特性:电机在某一测试条件下测得运行中的输出力矩与频率关[6]韩轩.五相混合式步进电机驱动系统的设计与仿真[D].大连交通大学,2010年.

系的曲线。

2.5步进电机的选型

步进电机的选型包括三个方面:电机最大速度、电机定位精度和电机力矩选择,下面分别介绍:

(1)电机最大速度选择

步进电机最大速度一般在600-1200 r/min。交流伺服电机的额定速度一般为3000 r/m,最大速度为5000 r/m。机械传动系统要根据此参数设计。

(2)电机定位精度选择

机械传动比确定以后,可根据控制系统的定位精度选择步进电机的步距角和驱动器的细分等级。一般选一个步距角对应系统定位精度的1/2或者更小。

(3)电机力矩选择

步进电机的动态力矩一般情况下不容易确定。通常先确定电机的静力矩,静力矩的选择依赖于电机工作的负载。负载一般分为惯性负载和摩擦负载。直接起动(一般低速起动)时两种负载都要考虑,加速起动时主要考虑惯性负载,恒速运行时只考虑摩擦负载就可以了。一般地,静力矩为摩擦负载的2-3倍,静力矩确定好了,电机的几何尺寸就确定了[7]。

第3章步进电机的硬件设计

步进电机的硬件设计包括单片机最小系统、脉冲分配、驱动模块、运行控制模块、显示模块。下面分别予以介绍。

3.1单片机简介

[7]李颖,五相混合式步进电机控制技术研究[D].西北工业大学,2007年.

单片机诞生于20世纪70年代,美国Intel公司1996年宣布1997年推出MCS-48单片机,随后单片机技术飞速发展,至今有30多年历史[8]。我国从20世纪70年代末80年代初开始进行单片机的应用与研发。单片机从8位发展到16位和32位,这不得不说是一个惊人的进步。

单片机是单片微型计算机的简称。单片机是将中央处理器CPU,程序存储器ROM或EPROM,数据存储器RAM,定时器/计数器,并行及串行口等电路集成在一块芯片上做成的微型计算机[9]。单片机的典型结构如下图3.1所示。

图3.1单片机的典型结构

单片机与一般的微型机相比,具有以下特点:

1.控制功能强。为满足工业控制的要求,在单片机的指令系统中有非常系统的数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算及移位指令、控制转移指令和位操作指令。这些指令让单片机更加灵活。

2.集成度高、体积小、可靠性强。

3.低功耗、低电压,便于生产便携式产品。

4.具有很高的性价比,功能强大而且成本较低,可应用于生活各领域。

5.采用串行接口,可以大大减少器件的引脚,简化系统结构。另外串行传输速度也在不断提高。

6.在程序存储器发面,Flash ROM单片机问世,让程序存储器的编写可以擦除,单片机的使用更加便捷[10]。

下面以ATMEL公司AT89C52单片机为例进行介绍,如图3.2所示:

[8]陈忠平,曹巧媛,曹琳琳,刘琼,申晓龙.单片机原理及接口.清华大学出版社,2007.

[9]W Q Yang. D M Spink, et. An image-reconstuction algorithm based on Landweber’s iteration method

for electrical-capacitance tomography. Meas.Sci. Technol. 1999,10: 1065-1069.

[10]曲家骇,王季,伺服控制系统中的传感器[M].机械工业出版社.1998.

图3.2单片机引脚图

(1)引脚功能说明

1.Vcc给单片机提供电源电压,GND接地。

2.P0口:P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口。当其扩展外部存储器及I/O接口时,P0口作为低8为地址总线/数据总线的分时复用。P0口也可作为通用的I/O口使用,但要加上拉电阻,这时为准双向口。这在仿真和做电路板时一定要注意。

3.P1口:P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作为输入口。另外,P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和输入(P1.1/T2EX),参见表3.1。

Flash编程和程序校验期间,P1接收低8位地址[11]。

[11]张友德,赵志英,涂时亮,单片机微机原理,应用与实验[M].上海:复旦大学出版社,2003:122-136.

表3.1 P1.0和P1.1的第二功能

引脚号功能特性

P1.0T2(定时/计数器2外部计数脉冲输入),时钟输出

P1.1T2EX(定时/计数2捕获/重装载触发和方向控制)

4.P2口:P2是一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O口。对P2端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。在CPU从外部程序存储器取指令和访问外部数据存储器时,P2口输出16位地址中的高8位地址。

5.P3口:P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出可驱动4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时,引脚被内部上拉电阻拉高并可作为输入口。P3口如表3.2所示,除了作为一般的I/O口外,更重要的用途是其具有第二功能,特别是五个中断源,它在本设计中发挥了非常大的作用。

表3.2 P3口的第二功能

端口引脚第二功能

P3.0 RXD(串行输入口)

P3.1 TXD(串行输出口)

P3.2 INT0(外中断0)

P3.3 INT1(外中断1)

P3.4 T0(定时/计数器0)

P3.5 T1(定时/计数器1)

P3.6 WR(外部数据存储器写选通)

P3.7 RD(外部数据存储器读选通)6.RST:复位输入。当单片机工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。单片机在复位时,各种参数恢复到初始设置。

7.ALE/PROG:当CPU访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。通常情况下ALE以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号,因此它可对外输出时钟频率或用于定时需要。

对Flash存储器编程时,该引脚还用于输入编程脉冲(PROG)。另外可通过对特殊功能寄存器(SFR)区中的8EH单元的D0位置位,禁止ALE操作。该位置位以后,只有MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。应该注意的是,单片机执行外部程序时,应设置ALE禁止位无效[12]。

[12]Ateml AT89S51 Data sheets.website:https://www.360docs.net/doc/4512870430.html,.

8.PSEN:程序储存允许(PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号,当CPU由外部程序存储器取指令时,每个机器周期PSEN两次有效,即输出两个脉冲。在此期间,在访问外部数据存储器时将跳过两次RSEN信号。

9.EA/VPP:EA为片外程序存储器访问允许控制信号输入端。当EA为高电平时,单片机读片内程序存储器,当程序计数器PC值超过0FFH时,将自动转向片外存储器。当EA为低电平时,只读片外程序存储器。Flash存储器编程时,该引脚要加上+12V的编程使能电压。

10.XTAL1:振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。

11.XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。

(2)单片机的最小系统

单片机的最小系统包括单片机、晶振电路、复位电路和电源。本设计的最小系统如下图3.3所示,因为在PROTUES软件里单片机自动带电源,所以就没有特定的电源引脚了。

图3.3单片机的最小系统

晶振电路:它控制着单片机的工作节奏。89C52单片机的时钟信号有两种产生方式,一种是内部方式,一种是外部方式。如图3.3下面分别对其予以介绍。

1.内部时钟方式利用芯片内部的振荡电路实现。在单片机的外部引脚XTAL1、XTAL2两端接晶振和电容,构成了稳定的自激振荡器,产生的脉冲信号送入内部时钟电路。外接晶振时,C1、C2一般选择30pf,C1、C2对时钟有微调作用,晶振的频率范围可在3-33MHZ之间选择。为减小寄生电容和保证振荡器更稳定的工作,晶振和电容安装时应尽量与XTAL1、XTAL2靠近。本设计采用内部

时钟方式。

2.外部时钟方式使用现成的外部振荡器产生的脉冲信号,外部时钟信号接XTAL1端,XTAL2端悬空。这种方式用的比较少。

复位电路:在时钟电路工作之后,只要在RST引脚上出现两个机器周期以上的高电平,单片机就可以复位。当RST引脚变为低电平则退出复位,进入单片机的初始工作状态。本设计采用手动复位,按下复位键电容放电,电容迅速放电,RST变为高电平,当复位键弹起后,电源VCC对电容重新充电,使RST引脚出现正脉冲而复位。电容一般为22uf,R1为1KΩ,R2为200Ω。

3.2硬件设计总体思路

如下图3.4所示,通过P1口发送脉冲信号。信号经过74LS245功率放大器放大后送给步进电机。P3.4和P3.5接两个按键分别控制电机的正转与反转。P3.2和P3.3对应外部中断0和外部中断1,分别控制电机的加速和减速。P0口和P2口接两个共阳极的数码管分别显示步进电机的转向和速度等级。

本设计步进电机采用四相单四拍,转子齿为50齿,根据步距角计算公式:θb= 2π/NZ=360/50/4=1.8度(N是工作拍数,Z是转子的齿数)。即给步进电机发送一个脉冲,电机转动1.8度。

图3.4步进电机的总体硬件图

3.3步进电机的脉冲分配

脉冲分配通常有两种方法:硬件分配和软件分配,各有其特点,硬件法比价

稳定,但参数比较固定;软件法采用编写程序,不需要额外的硬件,成本低,而且控制灵活。故本设计采用软件分配法。下面分别介绍。

3.3.1硬件分配法

以CT74LS194为例来说明其工作原理。

图3.5环形脉冲分配器

如图电路图3.5所示,环形脉冲分配器是使一个矩形脉冲按一定的顺序在输出端Q0-Q3之间,轮流分配反复输出的电路[13]。

工作原理介绍如下:把输出端Q3反馈接至右移输入端Dsr,使Dsr= Q3,CR=1。

初始时,M1M0=11,寄存器处于并行输入方式。D0D1D2D3=1000,输入CP脉冲,在脉冲上升沿到来时输出端Q0Q1Q2Q3=1000。工作时,M1M0=01,让芯片处于右移方式。Dsr=Q3=0,当第一个CP脉冲上升沿到来时,右移一位变为Q0Q1Q2Q3=0100,Dsr=0。同理第二个CP脉冲上升沿到来时,Q0Q1Q2Q3=0010,Dsr=0。第三个上升沿脉冲到来时,Q0Q1Q2Q3=0001,Dsr=1。第四个上升沿脉冲到来时Q0Q1Q2Q3=1000,回到初始状态。若不断输入脉冲则寄存器重复以上的过程。环形脉冲的状态表如下表3.3所示。

[13]谢自美. 电子线路设计.实验.测试[M].武汉:华中科技大学出版社,2000:212-230.

表3.3环形脉冲分配器状态表

CP M1 M0 Dsr Q0 Q1 Q2 Q3

0 1 1 0 1 0 0 0

1 0 1 0 0 1 0 0

2 0 1 0 0 0 1 0

3 0 1 1 0 0 0 1

4 0 1 0 1 0 0 0

3.3.2软件分配法

软件法是单片机P1口的P1.0-P1.3四个引脚通过写“1”或者“0”的方法获得脉冲,每个脉冲的时间通过延时程序控制。P1.0-P1.3的脉冲分配表如下表3.4所示。

表3.4 P1.0-P1.3的脉冲分配表

P1.3 P1.2 P1.1 P1.0

N 0 0 0 1

N+1 0 0 1 0

N+2 0 1 0 0

N+3 1 0 0 0 P1口的脉冲经过驱动器74LS245送给步进电机。74LS245驱动器将在下面内容介绍。

3.4步进电机的驱动

步进电机的驱动有7输入7输出的ULN2001、ULN2002、ULN2003、ULN2004和8输入8输出的ULN2823和ULN2824,但这些芯片的输出都取反。本设计的输入与输出电位相同故采用74LS245。

74LS245是我们常用的芯片,用来驱动LED管或者其他设备,它是8路同相三态双向总线收发器[14]。74LS245还具有双向三态功能,既可以输出数据,也可以输入数据。

一般情况下,当单片机的I/O口总线负载达到或超过其最大负载能力时,必须接入74LS245等总线驱动器,才能带动负载。

[14]李广第,单片机基础.北京航空航天大学出版社,2001.

如图3.7所示,当片选端CE低电平有效时,DIR=“0”,信号由 B 传输给 A,即接收数据[15]。DIR=“1”,信号由 A传输给 B,即发送数据。当CE为高电平时,A、B均为高阻态。P2口与驱动器输入线对应相连。

图3.6 74LS245引脚图

如图3.7所示,在本设计中74LS245接单片机的P1口, P1.0-P1.3分别接74LS245的A0-A3,输出端B0-B3接步进电机的A、B、C、D四相输入端。E端接地,AB/BA 端接5V电源。数据从A传输给B。

图3.7驱动模块电路图

[15]求是科技编著,单片机典型模块设计实例导航.北京:人民邮电出版社,2004.

单片机控制步进电机和数码管显示

一、设计任务书 设计内容:用80C51单片机设计一个步进电机控制器 设计要求: 1.用8015设计一个四相步进电机。 2.可控制步进电机的启动与停止,正转与反转。 3.10档速度调节。 4.点动控制。 5.可显示电机运行参数。 二、设计总体方案 (一)控制方式的选择 控制主要用于电机速度和方向的转换。控制方式有按键控制和开关控制两种。按键较开关而言,操作更加简便,故选按键控制。 方案一:独立按键。独立按键可自由连接,线路简单。 方案二:编码式键盘。编码式键盘的按键接触点接于74LS148芯片。当键盘上没有闭合时,所有按键都断开,当某一键闭合时,该键对应的编码由74LS148输出。 本次设计所需按键不多,不需要采用复杂编码,考虑硬件条件、线路连接和经济性等方面,选择方案一。 (二)电机电路设计方案的选择 由于条件的限制,对于电机的选择只能是实验台上最小步距角18°的电机,其中已包含了驱动电路。 (三)单片机的选择 方案一:AT89C51高性能8位单片机,内部集成CPU、存储器、寄存器、I/O接口,从而构成较为完整的计算机,价格便宜。 方案二:C8051F005单片机,该单片机是完全集成的混合信号系统及芯片,具有8051兼容的微控制器内核,与MCS-51指令集完全兼容。除了具有标准8052的数字外设部件,片内还继承了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件,执行速度快,但价格较贵。 本次课程设计是在仿真环境下进行,没有太过考虑单片机选择的问题,但就设计本身来讲,从物美价廉的角度考虑,选择方案一较合适。 (四)显示方案的选择 方案一:采用LED数码管。LED数码管是轮流现实的,其利用人烟的视觉暂留特性,使人感觉不到数码管闪动,看到每只数码管都常亮。利用其显示必须不停给数码管数据输入口循环赋值,显示内容较多,编程和接线较为复杂。 方案二:采用LCD1602液晶显示器。LCD1602具有功率小,效果明显,变成容易等优点,且它最多能显示2×16个字符,可以轻松满足设计要求。 由上可知,LCD1602液晶显示器的优点突出,故选择方案二。 (五)软件部分的选择 软件部分的选择主要是指编程语言的选择,编译调试工具根据设计平台选择伟福软件。编程语言主要有以下两种方案。

基于51系列单片机控制步进电机调速实验 (自动保存的)

基于51系列单片机控制步进电机调速实验 实验指导书 仇国庆编写 重庆邮电大学自动化学院 自动化专业实验中心 2009年2月

基于51系列单片机控制步进电机调速实验 实验目的及要求: 1、熟悉步进电机的工作原理 2、熟悉51系列单片机的工作原理及调试方法 3、设计基于51系列单片机控制的步进电机调速原理图(要求实现电机的速度反馈测量,测量方式:数字测量) 4、实现51系列单片机对步进电机的速度控制(步进电机由实验中心提供,具体型号42BYG )由按钮控制步进电机的启动与停止;实现加速、匀速、和减速控制。速度设定由键盘设定,步进电机的反馈速度由LED 数码管显示。 实验原理: 步进电机控制原理 一般电动机都是连续旋转,而步进电动却是一步一步转动的,故叫步进电动机。步进电机是数字控制电机,它将脉冲信号转变成角位移,即给一个脉冲信号,步进电机就转动一个角度,因此非常适合于单片机控制。步进电机可分为反应式步进电机(简称VR)、永磁式步进电机(简称PM)和混合式步进电机(简称HB)。因此步进电动机是一种把脉冲变为角度位移(或直线位移)的执行元件。步进电动机的转子为多极分布,定子上嵌有多相星形连接的控制绕组,由专门电源输入电脉冲信号,每输入一个脉冲信号,步进电动机的转子就前进一步。由于输入的是脉冲信号,输出的角位移是断续的,所 以又称为脉冲电动机。随着数字控制系统的发展,步进电动机的应用将 逐渐扩大。 步进电机区别于其他控制电机的最大特点是,它是通过输入脉冲信号来 进行控制的,即电机的总转动角度由输入脉冲数决定,而电机的转速由 脉冲信号频率决定。步进电机的驱动电路根据控制信号工作,控制信号 可以由单片机产生。 电机转子均匀分布着很多小齿,定子齿有三个励磁绕阻,其几 何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3て、2/3て,(相邻 两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示),即A与齿1相对齐, B与齿2向右错开1/3て,C与齿3向右错开2/3て,A'与齿5相对齐,(A'就是A,齿5就是齿1)下面是定转子的展开图:(图2所示)

关于步进电机的毕业设计外文翻译

附录2:英文资料及其中文翻译 Stepper motor is an electrical pulse will be converted into angular displacement of the implementing agencies. Put it in simple language-speaking: When the stepper drive pulse signal to a receiver, it drives stepper motor rotation direction by setting a fixed point of view (and the step angle). You can control the number of pulses to control the amount of angular displacement, so as to achieve the purpose of accurate positioning; At the same time, you can by controlling the pulse frequency to control the motor rotation speed and acceleration, so as to achieve the purpose of speed. Stepper motor directly from the AC-DC power supply, and must use special equipment - stepper motor drive. Stepper motor drive system performance, in addition to their own performance with the motor on the outside, but also to a large extent depend on the drive is good or bad. A typical stepper motor drive system is operated by the stepper motor controller, stepper motor drives and stepper motor body is composed of three parts. Stepper motor controller stepper pulse and direction signal, each made of a pulse, stepper motor-driven stepper motor drives a rotor rotating step angle, that is, step-by-step further. High or low speed stepper motor, or speed, or deceleration, start or stop pulses are entirely dependent on whether the level or frequency. Decide the direction of the signal controller stepper motor clockwise or counterclockwise rotation. Typically, the stepper motor drive circuit from the logic control, power driver circuit, protection circuit and power components. Stepper motor drive controller, once received from the direction of the signal and step pulse, the control circuit on a pre-determined way of the electrical power-phase stepper motor excitation windings of the conduction or cut-off signal. Control circuit output signal power is low, can not provide the necessary stepping motor output power, the need for power amplifier, which is stepper motor driven power drive part. Power stepper motor drive circuit to control the input current winding to form a space for

基于单片机的步进电机控制系统

编号: 综合智能电子 实训 (论文)说明书题目: 院(系):使用科技学院 专业:电子信息工程 学生姓名: 学号: 指导教师: 2010年 1 月 6 日

目录 引言 第1章简介 1.1 步进电机 第2章步进电机原理 2.1 步进电机的工作原理 2.1.1结构及基本原理 2.1.2 电机的步进顺序 第3章系统的硬件设计 3.1 系统设计方案 3.2 主从机硬件部件介绍 3.2.1A T89S51简介 3.2.2 TGI2864E简介 3.2.3MAX485 串行通信 3.2.4TIP122 3.2.5 MOC70T2 3.3 LCD显示电路设计 3.4 电机驱动模块设计 第4章系统的软件实现 4.1 系统软件主流程图 4.2 系统初始化流程图 4.3 部分子程序 第五章总结 致谢 参考文献 摘要:本文使用单片机、步进电机驱动芯片、字符型LCD和键盘阵列,构建了集步进电机控制器和驱动器为一体的步进电机控制系统。二维工作台作为被控对象通过步进电机驱动滚珠丝杆在X/Y轴方向联动。文中讨论了一种以最少参数确定一条圆弧轨迹的插补方法和步进电机变频调速的方法。步进电机控制系统的开发采用了软硬件协同仿真的方法,可以有效地减少系统开发的周期和成本。最后给出了步进电机控制系统的使用实例。

关键词:步进电机控制系统,插补算法,变频调速,软硬件协同仿真 In this paper, microcontroller, stepper motor driver chips, character LCD and keypad array, build a set of stepper motor controller and driver as one of the stepping motor control system. Two-dimensional table as a charged object by stepper motor drive ball screw in X / Y axis linkage. This paper discusses a minimum of parameters to determine the trajectory of a circular interpolation method and the method of frequency control stepper motor. Stepper motor control system has been developed using the software and hardware co-simulation method, can effectively reduce the system development cycle and cost. Finally, the stepper motor control system application examples.

基于单片机的步进电机控制器 毕业设计论文

基于单片机的步进电机控制器毕业设计论文 目录 第1章绪论 (3) 1.1引言 (3) 1.2步进电机常见的控制方案与驱动技术简介 (5) 1.2.1常见的步进电机控制方案 (5) 1.2.2步进电机驱动技术 (7) 1.3本文研究的内容 (9) 第2章步进电机概述 (10) 2.1步进电机的分类 (10) 2.2步进电机的工作原理 (11) 2.2.1结构及基本原理 (11) 2.2.2两相电机的步进顺序 (11) 2.3 步进电机的工作特点 (14) 2.4本章小结 (16) 第3章系统的硬件设计 (17) 3.1系统设计方案 (17) 3.1.1系统的方案简述与设计要求 (17) 3.1.2系统的组成及其对应功能简述 (17) 3.2单片机最小系统 (19) 1

3.2.1AT89S51简介 (19) 3.2.2单片机最小系统设计 (24) 3.2.3单片机端口分配及功能 (25) 3.3串口通信模块 (25) 3.4数码管显示电路设计 (26) 3.4.1共阳数码管简介 (26) 3.4.2共阳数码管电路图 (27) 3.5电机驱动模块设计 (28) 3.5.1L298简介 (28) 3.5.2电机驱动电路设计 (29) 3.6驱动电流检测模块设计 (31) 3.6.1OP07芯片简介 (31) 3.6.2ADC0804芯片简介 (33) 3.6.3电流检测模块电路图 (36) 3.7独立按键电路设计 (37) 3.8本章小结 (37) 第4章系统的软件实现 (38) 4.1系统软件主流程图 (38) 4.2系统初始化流程图 (39) 4.3按键子程序 (40) 结论 (44) 2

基于单片机的步进电机控制系统的设计_毕业设计

本科毕业设计 基于单片机的步进电机控制系统的设计

摘要 随着自动控制系统的发展和对高精度控制的要求,步进电机在自动化控制中扮演着越来越重要的角色,区别于普通的直流电机和交流电机,步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。步进电机作为控制执行元件,是机电一体化的关键组成之一,广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。 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元件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。 本系统介绍了一种基于单片机的步进电机控制系统的设计,包括了硬件设计和软件设计两部分。其中,硬件设计包括单片机最小系统、键盘控制模块、LCD显示模块、步进电机驱动模块、位置检测模块共5个功能模块的设计。系统软件设计采用C语言编写,包括主程序、数字键处理程序、功能键处理程序、电机驱动处理程序、显示模块、位置采集模块。 本设计采用STC89C52单片机作为主控制器,4*4矩阵键盘作为输入,LCD1602液晶作为显示,ULN2003A芯片驱动步进电机。系统具有良好的操作界面,键盘输入步进电机的运行距离;步进电机能以不同的速度运行,可以在不超过最大转速内准确运行到任意设定的位置,可调性较强;显示设定的运行距离和实际运行距离;方便操作者使用。关键词:单片机步进电机液晶显示键盘驱动

Design of the Stepping Motor Control System Based on SCM Qiu Haizhao (College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642,China) Abstract:With the development of automatic control system and the requirements of high-precision control, stepping motor control in automation is playing an increasingly important role, different from the common DC and AC motor, stepper motor rotation angle and rotational speed can be high-precision controlled. Stepper motor as a control actuator is a key component of mechanical and electrical integration, widely used in a variety of automated control systems and precision machinery and other fields. Stepper motor is the open-loop control components changing electric pulse signals into angular displacement or linear displacement .In the case of non-overloaded, the motor speed, stop position depends only on the pulse frequency and pulse number, regardless of load changes, that is, to add a pulse motor, the motor is turned a step angle. This system introduces a design of stepper motor control system based on single chip microcomputer, including hardware design and software design in two parts. Among them, the hardware design, including single chip minimal system, keyboard control module, LCD display module, the stepper motor drive module, position detection module five functional modules. System software design using C language, including the main program, process number keys, the key of function processes, motor driver handler, the display module, position acquisition module. This design uses STC89C52 microcontroller as the main controller, 4 * 4 matrix keyboard as an input, LCD1602 LCD as a display, ULN2003A chip as stepper motor driver. System has a good user interface, keyboard input stepper motor running distance; Stepper motor can run at different speed, and run to any given position accurately in any speed without exceeding the maximum speed, with a strong adjustable ; Display the running distance and the actual running distance, which is more convenient for the operator to use. Key words: SCM stepper LCD keyboard driver

基于单片机的步进电机驱动控制

基于单片机的步进电机驱动控制 一、步进电机概述 1.步进电机的定义 步进电机指的是以数字脉冲信号作为电机线或教位移的控制信号,并以数字脉冲频率对电机的转速进行控制的动力控制系统。 在负载正常范围的情况下,步进电机的运行状态只和数字脉冲发生器提供的信号的频率和脉冲占空比有关,一般情况下,电机的状态不受负载的影响。电机的运行角度只和每次所给予的脉冲信号强度有关,而电机的运行速度也只和脉冲信号的频率有直接关 系。这种采用弱点控制强电的控制方式使得步进电机在速度、位移等控制领域有着普通电机不能比拟的优势。 2.驱动控制系统框图 步进电机控制系统有着精确控制、运行稳定的特性,这一其他电机不能比拟的优势使得步进电机得到了广泛的应用。而一般对步进电机控制系统的驱动必须要包含脉冲信 号发生部分,功放部分和驱动控制部分等几个模块电路,我们根据这些通过的模块电路,可将步进电机控制系统的通用框图绘制如下: 在上图的步进电机驱动控制系统方框图中,控制步进电机运行状态的脉冲信号一 般由集成芯片产生,可以是单片机、等智能芯片,也可以是一般的数字电路集成芯片。信号分配环节则要根据步进电机的型号来选择,如四相步进电机有四相四拍和四相 八拍种信号分配的方式;两相步进电机有两相四拍和八拍等脉冲加载形式。功放部分 在驱动环节上显得尤为重要。动态平均电流是步进电机转矩大小的决定因素,前提条件 是电机的速度。电机力矩与平均电流成正比,驱动系统对电机的反电势消弱越多,则平 均电流就越大。 我们一般可以用恒压和恒压串电阻的方法来驱动,或者在条件允许的情况下我们可以用高低压驱动、恒流和细分数等方法来驱动实际的应用过程种,多采用数字集成驱 动芯片作为步进电机的驱动手段。 二、现阶段国内外步进电机驱动的常用方式 1.变频器控制方式 使用变频器对步进电机进行驱动控制时,可以很好的解决步进电机在启动和停止时 容易失步的问题,提高了系统的控制精度。但是变频器的应用成本较高,结构和操作也 比较复杂,无形中提高步进电机的控制难度。 2.PLC控制方式 使用ABB、西门子、欧姆龙等国际知名生产制造商研发的系列产品可以 实现对步进电机的理想化控制,但是基于核心的步进电机控制系统成本高昂,且 难以实现精确控制,在本系统中不太适合。 3.单片机控制方式 随着嵌入式系统在工业控制领域中的广泛应用,以单片机特别是系列单片机 作为控制核心的步进电机控制电路在生产生活领域得到了普及,单片机有着大规模数字

完整的单片机控制步进电机程序

#include "reg52.h" #include "INTRINS.H" #include #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char void check_addr(void); /*地址核对*/ uchar code slave_addr[4]={00, 01, 02, 255}; /*从机地址*/ uchar idata T0low, T0high,common_count,input_order,cmd_in_permit,interval; uchar sent_ok,speed_change,start_up,start_end,address_true,i; uint y1; uint code add[100]={60006,62771,63693,64154,64430,64614,64746,64845,64922,64983,65033,65075,651 11,65141,65167,65190,65211,65229,65245,65260,65273,65285,65296,65306,65315,65323,65331 ,65339,65345,65352,65358,65363,65368,65373,65378,65382,65387,65390,65394,65398,65401,6 5404,65407,65410,65413,65416,65418,65421,65423,65425,65428,65430,65432,65434,65435,654 37,65439,65441,65442,65444,65445,65447,65448,65450,65451,65452,65453,65455,65456,65457 ,65458,65459,65460,65461,65462,65463,65464,65465,65466,65467,65468,65469,65469,65470,6 5471,65472,65472,65473,65474,65475,65475,65476,65477,65477,65478,65478,65479,65480,654 80,65481}; sbit P2_0=P2^0; /*作输入步进电机的脉冲信号发送口*/ sbit P2_2=P2^2; /*作输入步进电机的旋转方向信号发送口*/ sbit P1_0=P1^0; /*作串口输出信号的使能口, P1_0=0时接通串口,输出信号*/ sbit WD=P1^7; /*看门狗*/ main() { P2_0=0; P2_2=0; /*步进电机的旋转方向待试验后确定*/ P1_0=1; /*开机时需要关断,串口发送功能,需要时再接通*/ WD=1; /*看门狗先为1,电平翻转为喂狗*/ i=0; common_count=0; cmd_in_permit=0; input_order=0; interval=0; address_true=1; speed_change=0; start_up=0;

毕业设计论文 基于单片机的步进电机控制器

第1章绪论 (2) 1.1引言 (2) 1.2步进电机常见的控制方案与驱动技术简介 (4) 1.2.1常见的步进电机控制方案 (4) 1.2.2步进电机驱动技术 (6) 1.3本文研究的内容 (8) 第2章步进电机概述 (9) 2.1步进电机的分类 (9) 2.2步进电机的工作原理 (10) 2.2.1结构及基本原理 (10) 2.2.2两相电机的步进顺序 (10) 2.3 步进电机的工作特点 (13) 2.4本章小结 (15) 第3章系统的硬件设计 (16) 3.1系统设计方案 (16) 3.1.1系统的方案简述与设计要求 (16) 3.1.2系统的组成及其对应功能简述 (16) 3.2单片机最小系统 (18) 3.2.1AT89S51简介 (18) 3.2.2单片机最小系统设计 (23) 3.2.3单片机端口分配及功能 (24) 3.3串口通信模块 (24) 3.4数码管显示电路设计 (25) 3.4.1共阳数码管简介 (25) 3.4.2共阳数码管电路图 (26) 3.5电机驱动模块设计 (27) 3.5.1L298简介 (27) 3.5.2电机驱动电路设计 (28) 3.6驱动电流检测模块设计 (30) 3.6.1OP07芯片简介 (30) 3.6.2ADC0804芯片简介 (32) 3.6.3电流检测模块电路图 (35) 3.7独立按键电路设计 (36) 3.8本章小结 (36) 第4章系统的软件实现 (37) 4.1系统软件主流程图 (37) 4.2系统初始化流程图 (38) 4.3按键子程序 (39) 结论 (43) 1

第1章绪论 1.1引言 步进电动机又称脉冲电动机或阶跃电动机,国外一般称为Steppingmotor、Pulse motor或Stepper servo,其应用发展已有约80年的历史。步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的控制电机,其位移速度与脉冲频率成正比,位移量与脉冲数成正比。步进电机在结构上也是由定子和转子组成,可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。当电流流过定子绕组时,定子绕组产生一矢量磁场,该矢量场会带动转子旋转一角度,使得转子的一对磁极磁场方向与定子的磁场方向一着该磁场旋转一个角度。因此,控制电机转子旋转实际上就是以一定的规律控制定子绕组的电流来产生旋转的磁场。每来一个脉冲电压,转子就旋转一个步距角,称为一步。根据电压脉冲的分配方式,步进电机各相绕组的电流轮流切换,在供给连续脉冲时,就能一步一步地连续转动,从而使电机旋转。步进电机每转一周的步数相同,在不丢步的情况下运行,其步距误差不会长期积累。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,同时步进电机只有周期性的误差而无累积误差,精度高,步进电动机可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速、快速起停、正反转控制等,这是步进电动机最突出的优点[1]。 正是由于步进电机具有突出的优点,所以成了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。随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,在各个国民经济领域都有应用[2]。比如在数控系统中就得到广泛的应用。目前世界各国都在大力发展数控技术,我国的数控系统也取得了很大的发展,我国已经能够自行研制开发适合我国数控机床发展需要的各种档次的数控系统。虽然与发达国家相比,我们我国的数控技术方面整体发展水平还比较低,但已经在我国占有非常重要的地位,并起了 2

51单片机控制四相步进电机解析

51单片机控制四相步进电机 2009年07月21日星期二 12:44 51单片机控制四相步进电机 2009-03-01 18:53 接触单片机快两年了,不过只是非常业余的兴趣,实践却不多,到现在还算是个初学者吧。这几天给自己的任务就是搞定步进电机的单片机控制。以前曾看过有关步进电机原理和控制的资料,毕竟自己没有做过,对其具体原理还不是很清楚。今天从淘宝网买了一个EPSON的UMX-1型步进电机,此步进电机为双极性四相,接线共有六根,外形如下 图所示: 详细内容: https://www.360docs.net/doc/4512870430.html,/31907887_d.h tml

拿到步进电机,根据以前看书对四相步进电机的了解,我对它进行了初步的测试,就是将5伏电源的正端接上最边上两根褐色的线,然后用5伏电源的地线分别和另外四根线(红、兰、白、橙)依次接触,发现每接触一下,步进电机便转动一个角度,来回五次,电机刚好转一圈,说明此步进电机的步进角度为360/(4×5)=18度。地线与四线接触的顺序相反,电机的转向也相反。 如果用单片机来控制此步进电机,则只需分别依次给四线一定时间的脉冲电流,电机便可连续转动起来。通过改变脉冲电流的时间间隔,就可以实现对转速的控制;通过改变给四

线脉冲电流的顺序,则可实现对转向的控制。所以,设计了如下电路图: C51程序代码为: 代码一 #include static unsigned int count; static unsigned int endcount; void delay(); void main(void)

基于单片机的步进电机控制毕业设计论文

基于单片机的步进电机控制 江宁校区08机电二姓名周峰 指导教师丁红 【摘要】当今社会发展的脚步愈变愈快,科学技术也是日新月异。同时,对于生活工作要求简单化、智能化、系统化。对于各个领域的应用设备要操作简单,功能齐全应用自如等等苛刻的要求。在众多条件的促使下,引入了步进电机,而且使之被系统化操作。现今已有如步进电机控制器和驱动器为一体的步进电机控AT89C51 和脉冲分配器PMM8713 完成步进电机的各种运行控制。 整个系统采用模块化设计,结构简单,可靠,通过人机交互换接口能设置,操作简单,易于掌握。该系统可应用于步进电机在机电一体多数场合。 更多的实践证明,基于单片机控制的步进电机比传统的步进控制器具有更加简单、方便、可靠。本设计的主要研究对象就是开环伺服系统中最器件——步进电机。 【关键词】步进电机,单片机,正反转控制,加减速控制,XY工作台

目录 第一章绪论 (3) 1.1 步进电机的发展 (3) 1.2 本文研究内容............. ............. ............. (3)

第二章步进电机的工作原理、分类、特性及指标 (3) 2.1反应式步进电机原理 (4) 2.2感应子式步进电机特点: (4) 2.3分类 (5) 第三章步进电机的驱动............. ............. .. (5) 3.1 脉冲信号的产生 (5) 3.2 信号分配 (5) 3.3 功率放大 (5) 3.4 细分驱动器 (6) 第四章步进电机的单片机控制 (7) 4.1 步进电机控制系统组成 (7) 4.2 步进电机控制系统原理 (7) 4.3 脉冲分配 (7) 4.4 步进电机与微型机的接口电路 (9) 第五章步进电机的运行控制............. ............. (10) 5.1 步进电机的速度控制 (10) 5.2 步进电机的位置控制 (10) 5.3 步进电机的加减速控制 (10) 第六章步进电机的XY工作台............. ............. .. (12) 6.1 设计目标 (12) 6.2 X、Y工作台的传动方式 (12)

基于单片机的步进电机毕业设计

基于单片机的步进电机毕业设计 目录 前言 (1) 第1章步进电机工作原理 (2) 1.1 步进电机的分类 (2) 1.2 步进电机的各项参数指标 (3) 1.3 步进电机控制系统组成 (5) 1.4 步进电机工作原理 (6) 第2章步进电机硬件设计 (8) 2.1 控制方案的确定 (8) 2.2 所用芯片的选择 (8) 2.2.1 CPU选择 (8) 2.2.2 地址锁存器 (10) 2.2.3 I/O扩展 (10) 2.2.4 显示接口 (12) 2.2.5 数据存储器扩展 (12) 2.2.6 程序存储器扩展 (13) 2.3 单片机控制步进电机硬件原理图 (14) 第3章软件设计 (15) 3.1 主程序流程 (15) 3.2 升降频子程序流程 (16) 3.3 走一步子程序流程 (17) 3.4 系统运行程序及分析 (18) 结论 (28) 谢辞 (29) 参考文献 (30) 附录 (31) 外文资料翻译 (32)

前言 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。可是在人类社会进入自动化时代的今天,传统电动机的功能已不能满足工厂自动化和办公自动化等各种运动控制系统的要求。为适应这些要求,发展了一系列新的具备控制功能的电动机系统,其中都有自己的特点,应用最为广泛的一类便是步进电动机。 步进电动机的发展与计算机工业密切相关。自从步进电动机在计算机外围设备中取代小型直流电动机以后,使其设备的性能提高,很快地促进了步进电动机的发展。另一方面,微型计算机和数字控制技术的发展,又将作为数控系统执行部件的步进电动机推广应用到其他领域,如电加工机床、小功率机械加工机床、测量仪器、光学和医疗仪器以及包装机械等。 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机等。其中反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成,定子上有多相励磁绕组,利用磁导的变化产生转矩。现阶段,反应式步进电机获得最多的应用。 本文第一章系统介绍了步进电机的分类,结构,以及它的工作原理。第二章着重介绍了本系统的硬件控制方案,对用到的外围芯片做了简单的介绍。第三章给出了整个系统的运行流程,以及重要子系统的流程,最终编写了完整的运行程序。

51单片机控制步进电机程序及硬件电路图

#include static unsigned int count; //计数 static int step_index; //步进索引数,值为0-7 static bit turn; //步进电机转动方向 static bit stop_flag; //步进电机停止标志 static int speedlevel; //步进电机转速参数,数值越大速度越慢,最小值为1,速度最快static int spcount; //步进电机转速参数计数 void delay(unsigned int endcount); //延时函数,延时为endcount*0.5毫秒 void gorun(); //步进电机控制步进函数 void main(void) { count = 0; step_index = 0; spcount = 0; stop_flag = 0; P1_0 = 0; P1_1 = 0; P1_2 = 0; P1_3 = 0; EA = 1; //允许CPU中断 TMOD = 0x11; //设定时器0和1为16位模式1 ET0 = 1; //定时器0中断允许 TH0 = 0xFE;

TL0 = 0x0C; //设定时每隔0.5ms中断一次TR0 = 1; //开始计数 turn = 0; speedlevel = 2; delay(10000); speedlevel = 1; do{ speedlevel = 2; delay(10000); speedlevel = 1; delay(10000); stop_flag=1; delay(10000); stop_flag=0; }while(1); } //定时器0中断处理 void timeint(void) interrupt 1 { TH0=0xFE; TL0=0x0C; //设定时每隔0.5ms中断一次count++; spcount--; if(spcount<=0) { spcount = speedlevel; gorun(); } } void delay(unsigned int endcount) { count=0; do{}while(count

三相步进电机驱动器毕业设计论文

毕业设计(论文) 题目:三相步进电机驱动器设计学院:机电工程学院 专业班级:机械工程及自动化03班指导教师:职称: 学生姓名: 学号:

摘要 步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的精密执行元件,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。本文在分析了步进电机的驱动特性、斩波恒流细分驱动原理和混合式步进电机驱动芯片ULN2003AN的性能、结构的基础上,结合AT89C52单片机,设计出了混合式步进电机驱动电路。 关键词:步进电机,AT89C52单片机,ULN2003AN驱动

Abstract Stepping motors is a kind of will convert angular displacement or electrical impulses signal line displacement of precision actuator, have fast start and stop characteristics. The driving speed and instructions pulse can strictly synchronization, which has high repositioning precision, and can realize the positive &negative and smooth adjustable speed. Its operation speed and step distance from supply voltage fluctuation and load effect, which have been widely applied in analog-to-digital conversion, speed control and the position control system. Based on the analysis of the stepper motor driving characteristics, a chopper constant-current subdivided driving principle and hybrid stepping motor drive chip ULN2003AN the performance, structure in the foundation, the union AT89C52 single chip computer, designed a hybrid stepping motor driver circuit. Key words:Stepping motor,AT89C52 single chip computer,ULN2003AN driver

步进电机毕业设计

2007届毕业论文(设计)题目:基于单片机的步进电机控制系统 系别:自动化系 专业:港口物流设备与自动控制班级:09港控11 姓名:赵家一

目录 前言 一、步进电机控制原理 (2) 1.1步进电机的分类和主要参数 (2) 1.1.1步进电机的分类 (2) 1.1.2步进电机的一些基本参数 (2) 1.2步进电机的原理 (3) 1.2.1步进电机基本控制原理 (3) 1.2.2步进电机控制系统原理…………………………………………… 3. 二、设计方案-硬件电路设计 (4) 2.1方案论证与比较 (4) 2.2理论设计 (5) 三、步进电动机的单片机控制 (7) 3.1脉冲分配 (8) 3.1.1通过软件实现脉冲分配 (8) 3.1.2通过硬件实现脉冲分配 (10) 四、步进电动机的运行控制 (11) 4.1步进电动机的位置控制 (11) 4.2步进电动机的加、减速控制 (14) 五、总结 (20) 参考文献及外文资料

前言 步进电机是机电控制中一种常用的执行机构,它的用途是将电脉冲转化为角位移,通俗地说:当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角)。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。 在步进电机的单片机控制系统中,要求能实现以下三个基本控制任务: 控制换相顺序:步进电机的通电换相顺序要严格按照步进电机的工作方式进行。也称为脉冲分配,实现脉冲分配的方法有两种:软件法和硬件法。 控制步进电机的转向:通过改变通电的相序来实现。 控制步进电机的转速:通过调节脉冲频率来实现。 一、步进电机控制原理 1.1步进电机的分类和主要参数 1.1.1步进电机的分类 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等。 1.1.2步进电机的一些基本参数: (1)电机固有步距角: 它表示控制系统每发一个步进脉冲信号,电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值,如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°(表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°),这个步距角可以称之为“电机固有步距角”,它不一定是电机实际工作时的真正步距角,真正的步距角和驱动器有关。 (2)步进电机的相数: 是指电机内部的线圈组数,目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数

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