基于单片机步进电机控制系统研究

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基于stm32单片机的步进电机实验报告

基于stm32单片机的步进电机实验报告

基于stm32单片机的步进电机实验报告步进电机是一种将电脑控制信号转换为机械运动的设备,常用于打印机、数码相机和汽车电子等领域。

本实验使用STM32单片机控制步进电机,主要目的是通过编程实现步进电机的旋转控制。

首先,我们需要了解步进电机的基本原理。

步进电机是一种能够按照一定步长精确旋转的电机。

它由定子和转子两部分组成,通过改变定子和转子的电流,使转子按照一定的角度进行旋转。

在本实验中,我们选择了一种四相八拍步进电机。

该电机有四个相位,即A、B、C、D相。

每个相位都有两个状态:正常(HIGH)和反向(LOW)。

通过改变相位的状态,可以控制步进电机的旋转。

我们使用STM32单片机作为控制器,通过编程实现对步进电机的控制。

首先,我们需要配置STM32的GPIO口为输出模式。

然后,编写程序通过改变GPIO口的状态来控制步进电机的旋转。

具体来说,我们将A、B、C、D相分别连接到STM32的四个GPIO口,设置为输出模式。

然后,通过改变GPIO口输出的电平状态,可以控制相位的状态。

为了方便控制,我们可以定义一个数组,将表示不同状态的四个元素存储起来。

通过循环控制数组中的元素,可以实现步进电机的旋转。

在实验中,我们通过实时改变数组中元素的值,可以实现不同的旋转效果。

例如,我们可以将数组逐个循环左移或右移,实现步进电机的正转或反转。

在实验过程中,我们可以观察步进电机的旋转情况,并根据需要对程序进行修改和优化。

可以通过改变步进电机的旋转速度或步进角度,来实现更加精确的控制。

总结起来,通过本次实验,我们了解了步进电机的基本原理,并通过STM32单片机控制步进电机的旋转。

通过编写程序改变GPIO口的状态,我们可以实现步进电机的正转、反转和精确控制。

这对于理解和应用步进电机技术具有重要意义。

基于单片机的步进电机控制系统研究

基于单片机的步进电机控制系统研究

A 相 B相
P 1 . 1
8 0 31

Pl _ 2 3
C相 驱动器
D相 E相
所示, 可 以在 计 算 机 应 用 系 统 中 广泛 使 用。
图 1 反应式步进电机 的典型结构
电动机
P1 - 3 4
P1



C P脉冲
图 4 用软件实现脉 冲分配的接 口示意图 图 2 步进电机驱动器构成
表 1 存储环形分配器输 出状态表
地 址
8 F F OH
8 F F1 H 8 F F 2 H 8 F F 3 H
升 速 时 的起 始 速 度 应 等 于 或 略 小 于 系统 的 极 限 起 动
存 储 内 容
0F CH
O F 8 H O F 9 H 0 F1 H
对 应状 态
件 实现 比较简单。 二是按指数规律升降速 , 加速度是逐 渐 下 降的,比较接近 电动机输 出转矩随速度变化 的规律 , 符 合步进 电机加减速过程 的运动规律 , 能充分利用步进 电机
的有 效 转 矩 , 快 速 响应 性 能较 好 , 升降时间短。 用 微 机 对 步 进 电机 进 行 加 减 速 控 制 , 实 际 上 就 是 改 变
AB
ABC BC BC D
频率 ( 速度 ) , 而 不是从零开始。减速过程结 束时的速度一 般应等于 或略低于起动速度 , 再经数步低速运行后停止。 升 降速控制 方法通常 有两种 :一是按直 线规律升 降
速, 这 种 方法 是 以恒 定 的加 速 度 进 行 升 降 , 平稳性好 , 适 用 于速 度变化较大 的快速定位 方式 , 加速 时 间虽然长 , 但 软

基于AT89C52单片机的步进电机控制系统研究

基于AT89C52单片机的步进电机控制系统研究

部 分 、单 片 机部 分 、步进 电机 部 分 、 电源部 分 等 。下 面 分 别对 每 部分 性能 进行 分 析 。 2 . 1 输 入输 出部分 为提 高 系统 的灵 活 度 , 便 于对 步 进 电机 的系 统参 数 进 行 控 制 和调 整 , 需 要 引入 输 入设 备 , 本处 选 用 键盘 。输 出设 备 要 求 可 以显示 当前 的控 制状 态 和 电机运 行 状 态 , 可 以选 用 L E D设 备 进 行显 示 。
步 进 电机 可 以将 数 字信 息 转 化为 角 位移 或 者 线性 位 移 , 其 在 开 环 工作 方 面具 有 出色 性 能 , 便 于通 过数 字 设 备对 其 进行 智 能控 制 。 同时 , 步进 电机 的控 制 系统 结 构相 对 简 单 , 但是 具 有 较 高 的定 位 精度 , 还 可 以 通过 不 同方 式 的信 号 输人 进 行 转 动方 向和 移 动速 度 调节 。 因此 , 步进 电机 在 工业 领 域 中得 到 了 非常 广 泛 的应用 。 完整 的 步进 电机 系统 分 为三 部 分 , 分 别 为控 制部 分 、驱动 部分 以及 步 进 电机部 分 。本 文设 计分 析 了一 种采 用 A T 8 9 C 5 2 型 单 片机 为控 制核 心 的步进 电机控 制 系统 。
A T 8 9 C 5 2的接 口分 布进 行 确 定 , 通过 L C D设备 可 以显 示 步进 电 机 的运 行状 态 和运 行速 度等 信息 。 此外 , 本 文 选用 了 一片 8 2 7 9作 为键 盘 和显示 器 与单 片 机之 间 的接 口芯 片 。通过 该 芯 片 可 以更 好 的满 足 操作 性 能 和控 制 性 能 的均衡需 求 。 2 . 2 单 片机 部 分

毕业设计(论文)-基于AT89C51单片机的步进电机控制系统

毕业设计(论文)-基于AT89C51单片机的步进电机控制系统

内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书(毕业论文)题目:基于AT89C51单片机的步进电机控制系统设计学生姓名:学号:专业:自动化班级:自动化06-3班指导教师:基于AT89C51单片机的步进电机控制系统摘要步进电机是数字控制系统中的一种执行元件,它能按照控制脉冲的要求,迅速起动,制动,正反转和调速。

具有步距角精度高,停止时能自锁等特点,因此步进电机在自动控制系统中,特别是在开环的控制系统中得到了日益广泛的应用。

本文以单片机和环形脉冲分配器为核心设计的步进电机控制系统,通过软硬件的设计调试,实现步进电机能根据设定的参数进行自动加减速控制,使控制系统以最短的时间到达控制终点,而又不发生失步的现象;同时它能准确地控制步进电机的正反转,启动和停止。

硬件是以AT89C51单片机为核心的控制电路,主要包括:环形脉冲分配器、键盘显示电路、步进电机的驱动电路等。

软件部分采用C语言编程,主要包括键盘显示程序、步进电机的调速程序、停止判断程序等。

关键词:步进电机控制系统;调速;单片机Based on AT89C51 Single-chip ComputerStepping Motor Control SystemAbstractStepping motor is a kind of digital control system components. It can achieve quick start-up, positive inversion, stopping and speed control, according to the control pulse. It has high precision step angle, and can be self-locking when it keeps still. As these characteristics, stepping motor in automatic control system, especially in the open loop control system has been widely applied.This article mainly focuses on taking Single-chip Computer and cycle pulse distributor as the core, and designing the stepping motor control system. Through the design of the software and hardware debugging, it realizes controlling the step motor’s acceleration and deceleration automatically, according to parameter setting. Making the system arrive the end point with the shortest time, but not occur outing of step. Besides it can accurately achieve start-up, positive inversion and shutdown. Hardware takes AT89C51 as the core of control circuit, mainly including: cycle pulse distributor, keyboard and display circuit, stepping motor driving circuit, etc. Software part adopts the C language programming, mainly including keyboard and display program, stepping motor speed control program, stop judging program, etc.Key words: Stepping motor control system; speed control; Single-chip Computer目录摘要 (I)Abstract (II)第一章引言 (1)1.1 课题提出的背景和研究意义 (1)1.2 课题的主要研究内容 (2)1.3 本章小结 (2)第二章步进电机控制系统设计 (3)2.1 步进电机的原理 (3)2.1.1 三相单三拍通电方式 (3)2.1.2 三相双三拍通电方式 (5)2.1.3 三相六拍通电方式 (6)2.2 环形脉冲分配器 (8)2.3 续流电路 (12)2.3.1 二极管续流 (13)2.3.2 二极管—电阻续流 (14)2.4 步进电机驱动电路 (15)2.5 步进电机的变速控制 (17)2.5.1 变速控制的方法 (19)2.6 步进电机在自动生产线中的应用 (20)2.7 本章小结 (22)第三章控制系统硬件设计 (23)3.1 硬件系统设计原则 (23)3.2 控制系统组成 (23)3.3 主要元件的选择 (24)3.3.1 单片机的选择 (24)3.3.2 EPROM的选择 (25)3.3.3 可逆计数器的选择 (27)3.4 控制系统接口电路的设计 (27)3.4.1 环形脉冲分配器设计 (27)3.4.2 显示电路设计 (29)3.4.3 外部复位电路设计 (30)3.5 控制系统整体电路设计 (31)3.6 本章小结 (31)第四章控制系统软件设计 (32)4.1 软件系统设计原则 (32)4.2 步进电机控制系统功能设计 (32)4.3 主程序设计 (33)4.3.1 主程序工作过程 (33)4.3.2 主程序工作流程图 (34)4.3.3 定时器T0中断程序流程图 (34)4.4 Proteus仿真 (37)4.5 显示程序设计 (39)4.6 键盘程序设计 (39)4.7 调速程序设计 (41)4.7.1 20BY步进电机参数 (41)4.7.2 步进电机转速与频率的关系 (41)4.8 本章小结 (42)第五章结束语 (43)参考文献 (44)附录 (46)附录A 系统程序(C) (46)附录B 20BY步进电机转速与定时器定时常数关系表 (59)附录C 控制系统电路图 (62)致谢 (63)第一章引言1.1 课题提出的背景和研究意义由于步进电机不需要位置传感器或速度传感器就可以实现定位,即使在开环状态下它的控制效果也是令人非常满意的,这有利于装置或设备的小型化和低成本,因此步进电机在计算机外围设备、数控机床和自动化生产线等领域中都得到了广泛的应用。

基于单片机的步进电机控制系统设计方案

基于单片机的步进电机控制系统设计方案

D10-基于单片机旳步进电机控制系统一、理解什么是步进电机以及其工作原理步进电机是数字控制电机,步进电机旳运转是由电脉冲信号控制旳,其角位移量或线位移量与脉冲数成正比,每个一种脉冲,步进电机就转动一种角度(不距角)或前进、倒退一步。

步进电机旋转旳角度由输入旳电脉冲数确定,因此,也有人称步进电机为数字/角度转换器。

步进电机旳各相绕组按合适旳时序通电,就能使步进电机转动。

当某一相绕组通电时,对应旳磁极产生磁场,并与转子形成磁路,这时,假如定子和转子旳小齿没有对齐,在磁场旳作用下,由于磁通具有力图走磁阻最小途径旳特点,则转子将转动一定旳角度,使转子与定子旳齿互相对齐,由此可见,错齿是促使电机旋转旳原因。

二、步进电机旳特点(1)步进电机旳角位移与输入脉冲数严格成正比,因此当它转一转后,没有合计误差,具有良好旳跟随性。

(2)由步进电机与驱动电路构成旳开环数控系统,既非常以便、廉价,也非常可靠。

同步,它也可以有角度反馈环节构成高性能旳闭环数控系统。

(3)步进电机旳动态响应快,易于启停、正反转及变速。

(4)速度可在相称宽旳范围内平滑调整,低速下仍能保证获得很大旳转矩,因此一般可以不用减速器而直接驱动负载。

(5)步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行,它不能直接用交流电源或直流电源。

(6)步进电机自身旳噪声和振动比较大,带惯性负载旳能力强。

三、步进电机旳控制步进电机旳控制重要包括换相次序旳控制、速度控制、速度控制、加减速控制等,控制系统就是运用单片机旳功能实现以上控制旳系统,即本次设计旳目旳。

四、示意图五、硬件设计计划本设计旳硬件电路只要包括控制电路、最小系统、驱动电路、显示电路四大部分。

最小系统只要是为了使单片机正常工作。

控制电路只要由开关和按键构成,由操作者根据对应旳工作需要进行操作。

显示电路重要是为了显示电机旳工作状态和转速。

驱动电路重要是对单片机输出旳脉冲进行功率放大,从而驱动电机转动。

(1)控制电路根据步进电机旳工作原理可以懂得,步进电机转速旳控制重要是通过控制通入电机旳脉冲频率,从而控制电机旳转速。

基于AT89C52单片机的步进电机控制系统研究

基于AT89C52单片机的步进电机控制系统研究
LCD 6 2 d s ly 1 0 ip a .The c ru tsr cu e o o to y tm s smpl nd t h n ng d sg s ce ry ic i tu tr fc nr ls se i i e a he t iki e i n i la l . Ex e i e t l e ul s o t t h c n r l yse o e a in s i p rm n a r s t h ws ha t e o to s tm s p rto i smpl a d eib e i a s n e n r l l , t a h s  ̄o g
H eCh n Wa g S h n o g n hu o g H o uSh n e gwe N i i uH ui n we
( l g f e t ct n o r n ie rn ay a iest f e h o o y T iu n0 0 2 ) Co l eo cr i a dP we gn eigT iu nUnv ri o c n lg , ay a 3 0 4 e El i y E y T
步进 电机 的 5种运 行状 态 以及 运行速 度 。5位 L D E 通 过 7 L 18接 在单 片机 的 P . 4 S3 23 25口上 ,5位 一P . L 分别 用于 表示步 进 电机 的 正转 、反转 、加 速 、减 D 速 、停 止 5种运行 状态 。
23 驱 动 模 块 .
3 V 和 5 电压 分别给 单片机 、 晶振 、L D 和控制 . 5 V E 电路供 电。1MH 2 z的 晶振给 单 片机 提供 时钟信 号 。 单 片机 的串 口用 于和 P 上 位机 的通信 以及烧录 软 C
件程 序 。P 口控 制驱动 电路 开关管 的通断 。P 和 1 0 P 2口控制 L D1 0 C 6 2和 L D 组成 的显示模 块 。 3口 E P 检 测键盘 信号及 外部 中断信 号 。 22 键盘 及显示模 块 . 控制 系统 设置 了 5位 独立 按键组 成的键 盘模块 以及 由 L D10 C 6 2和 5位 L D 组成 的显示模 块 。通 E 过键 盘可 以对 步进 电机进行 正转 、反 转 、加 速 、减 速 、停止 功 能的操 作 。步进 电机 运行 时 的状 态信 息 可 以通 过显 示模块 直观 的显示 出来 。图 2为键 盘及

基于51单片机的步进电机控制系统设计

基于51单片机的步进电机控制系统设计

基于51单片机的步进电机控制系统设计步进电机是一种特殊的直流电动机,具有定角度、定位置、高精度等特点,在许多领域得到广泛应用,如机械装置、仪器设备、医疗设备等。

本文将基于51单片机设计一个步进电机控制系统,主要包括硬件设计和软件设计两部分。

一、硬件设计步进电机控制系统的硬件设计主要包括51单片机、外部电源、步进电机驱动模块、以及其他辅助电路。

1.51单片机选择由于步进电机控制需要执行复杂的算法和时序控制,所以需要一个性能较高的单片机。

本设计选择51单片机作为主控芯片,因为51单片机具有丰富的外设接口、强大的计算能力和丰富的资源。

2.外部电源步进电机需要较高的电流供给,因此外部电源选择稳定的直流电源,能够提供足够的电流供电。

电源电压和电流的大小需要根据具体的步进电机来确定。

3.步进电机驱动模块步进电机驱动模块是连接步进电机和51单片机的关键部分,它负责将51单片机输出的脉冲信号转化为对步进电机的驱动信号,控制步进电机准确转动。

常用的步进电机驱动芯片有L297、ULN2003等。

4.其他辅助电路为了保证步进电机控制系统的稳定运行,还需要一些辅助电路,如限流电路、电源滤波电路、保护电路等。

这些电路的设计需要根据具体的应用来确定。

二、软件设计1.系统初始化系统初始化主要包括对51单片机进行外部中断、定时器、串口和IO 口等初始化设置。

根据实际需求还可以进行其他模块的初始化设置。

2.步进电机驱动程序步进电机的驱动程序主要通过脉冲信号来控制电机的转动。

脉冲信号的频率和脉冲宽度决定了电机的转速和运行方向。

脉冲信号可以通过定时器产生,也可以通过外部中断产生。

3.运动控制算法步进电机的运动控制可以采用开环控制或闭环控制。

开环控制简单,但无法保证运动的准确性和稳定性;闭环控制通过对电机转动的反馈信号进行处理来调整脉冲信号的生成,从而实现精确的运动控制。

4.其他功能设计根据具体的应用需求,可以加入其他功能设计,如速度控制、位置控制、加速度控制等。

基于51单片机的步进电机控制系统设计与实现

基于51单片机的步进电机控制系统设计与实现

步进电机工作原理
步进电机是一种基于磁场的控制系统,工作原理是当电流通过定子绕组时,会 产生一个磁场,该磁场会吸引转子铁芯到相应的位置,从而产生一定的角位移。 步进电机的角位移量与输入的脉冲数量成正比,因此,通过控制输入的脉冲数 量和频率,可以实现精确的角位移和速度控制。同时,步进电机具有较高的分 辨率和灵敏度,可以满足各种高精度应用场景的需求。
二、系统设计
1、硬件设计
本系统主要包括51单片机、步进电机、驱动器、按键和LED显示等部分。其中, 51单片机负责接收按键输入并控制步进电机的运动;步进电机用于驱动负载运 动;驱动器负责将51单片机的输出信号放大,以驱动步进电机。LED显示用于 显示当前步进电机的状态。
2、软件设计
软件部分主要包括按键处理、步进电机控制和LED显示等模块。按键处理模块 负责接收用户输入,并根据输入控制步进电机的运动;步进电机控制模块根据 按键输入和当前步进电机的状态,计算出步进电机下一步的运动状态;LED显 示模块则负责实时更新LED显示。
三、系统实现
1、按键输入的实现
为了实现按键输入,我们需要在主程序中定义按键处理函数。当按键被按下时, 函数将读取按键的值,并将其存储在全局变量中。这样,主程序可以根据按键 的值来控制步进电机的转动。
2、显示输出的实现
为了实现显示输出,我们需要使用单片机的输出口来控制显示模块的输入。在 中断服务程序中,我们根据设定的值来更新显示模块的输出,以反映步进电机 的实时转动状态。
基于单片机的步进电机控制系统需要硬件部分主要包括单片机、步进电机、驱 动器、按键和显示模块等。其中,单片机作为系统的核心,负责处理按键输入、 控制步进电机转动以及显示输出等功能。步进电机选用四相八拍步进电机,驱 动器选择适合该电机的驱动器,按键用于输入设定值,显示模块用于显示当前 步进电机的转动状态。
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基于单片机的步进电机控制系统研究摘要:文章介绍了步进电机的基本结构以及驱动器构成,提出了基于单片机的步进电机的脉冲分配和速度调节方法,给出了脉冲频率调节的实现方法和实用程序,同时还提出了步进电机加减速控制的几种方案及其微机控制。

对现实工作中的步进电机控制系统研究具有十分重要的意义,文章中的研究理论,可以对我们的工作内容进行有效的指导,对提高工作质量和效率具有十分重要的作用。

希望文章的内容能对今后工作予以正确的指导。

abstract: this paper introduces the basic structure of stepper motor and the composition of the drive, and proposes the pulse distribution and speed regulating methods of stepper motor based on microcontroller. the method and practical program to adjust the pulse frequency is given. at the same time, it puts forward several solutions of acceleration and deceleration control of stepper motor and microcomputer control, which has a very important significance to the stepper motor control system research in the real work. the theory in article, can give effective guidance on the content of our work, and has a very important role to improve the quality and efficiency. i hope the content of the article can provide correct guidance for future work. 关键词:单片机;步进电机;脉冲分配;速度调节;加减速控制key words: microcontroller;stepper motor;pulse distribution;speed regulation;acceleration and deceleration control中图分类号:tm301.2 文献标识码:a 文章编号:1006-4311(2013)18-0051-030 引言步进电机是开环伺服系统的执行元件,是一种通过电脉冲信号控制相绕组电流实现定角转动的机电元件,与其他类型电机相比具有易于开环精确控制、无积累误差等优点,在众多领域中获得了广泛的应用。

目前,步进电机控制方法是多种多样的,它控制功能强,灵活性和适应性好,单片机是介于工控计算机和可编程控制器之间的一种控制器,步进电机有传统的控制方式,也有采用plc进行控制,正逐渐成为步进电机的主要控制装置,因为它具有体积小、重量轻、成本低廉等众多优点,由模拟控制逐渐转变为以单片机为核心的数字控制,是新一代电机的控制方式。

1 步进电机的结构及驱动器构成环形分配器用来接收来自控制器的cp脉冲,并按步进电机状态转换顺序要求产生各相导通或截止信号,将此信号送入信号放大与处理器加以放大,变成足够大的信号送入推动级。

推动级的作用是将较小的信号放大到足以推动功率放大器的输入信号,同时还承担电平转换的任务。

功率放大器直接与电动机的各相绕组相连,它接收来自推动级的信号,控制电动机各相绕组导通或截止。

步进电机反应式步进电机具有力矩/惯性比高、步进频率高、频率响应快、可双向旋转、结构简单和寿命长等特点,基本可分为:反应式、永磁式和永磁感应子式(混合式)三类。

反应式步进电机的典型结构如图1所示,可以在计算机应用系统中广泛使用。

2 步进电机的控制系统单片机系统与步进电机驱动器之间的接口电路如图3所示。

此为一种较实用的单片机控制系统,包括一片8031微处理器,一片2732rom程序存储器,一片6116数据存储器,一片8255扩充接口。

8031的p1.0~p1.3带一个2716作为步进电机的接口,p1.4~p1.7及p3.0~p3.5作为输入输出的控制线使用。

2732有4kb,对于控制一台步进电机的单片机程序够用。

6116是2kb的ram,可存储各种数据。

8255的pa、pb、pc三个口可作为键盘、显示器等外设接口使用。

2.1 脉冲分配控制利用单片机控制实现脉冲分配的方法有两种:通过单片机的i/o口向驱动电路发出控制脉冲,按给定的通电换相顺序,软件法完全利用软件方式。

图4是用软件代替环形分配器实现脉冲分配的接口示意图。

利用8031的p1.0~p1.4这5条i/o线,系统直接向输出口输出对应电动机励磁状态字节,直接控制五相反应式步进电机驱动器的输入信号。

这种方法可以实现电动机励磁状态的转换,系统将状态表的内容取出送至电动机输出口,主要按照电动机正反转的要求按顺序依次将状态表进行转换,首先需在内存rom中开辟一个区域存储环形分配器的输出状态表。

例如程序存储器从8ff0h开始用十个字节存储五相反应式步进电机五相十拍工作状态表,并设低电平导通,高电平截止,则存储环形分配器输出状态表见表1。

在系统中,仍设一个字节r0作为状态计数器,并按正反转要求执行加1或减1操作,最大计数值为9,则正转程序如下:cw: inc r0 ;转加1cjne r0, #10,cw1 ;r0不等于10时正常计数mov r0, #0 ;r0等于10时清零cw1:mov a, r0 ;计数值送累加器mov dptr,#8ff0h;设指针movx a,@a+dptr ;取出状态mov p1, a ;送输出口ret ;返回2.2 步进电机的速度控制步进电机的速度控制,系统可用两种方法确定步进脉冲的频率,它通过控制单片机发出的步进脉冲的频率或者换相的周期来实现,一种是软件延时法,一种是定时器中断法,从而实现速度调节。

2.2.1 软件延时法。

这种方法是通过调用标准的延时子程序,改变两控制字之间延时时间来实现。

采用软件延时方法实现速度调节的优点是程序简单,思路清晰,不占用硬件资源,缺点是cpu的等待时间过长,占用大量机时。

因此,这种方法只能用于较简单的控制过程。

2.2.2 定时器中断法。

8031芯片内有两个定时器,都是可编程的。

利用定时器的定时功能,可以产生任意周期的定时信号,从而方便地控制系统输出脉冲的周期。

以803l单片机为例,在中断服务子程序中进行脉冲输出操作,调整定时器的定时常数就可实现脉冲频率的调整,从而实现调速。

这种方法占用cpu时间较少,容易实现,是一种比较实用的调速方法。

2.3 步进电机的加减速控制一般情况下,步进电机控制系统的极限起动频率较低,而要求的运行速度往往较高,如果系统以要求的速度直接起动,则因该速度已超过极限起动频率而不能正常起动,可能发生丢步或根本不运行的情况。

到达终点时,如果立即停发脉冲串而令其即刻停止,则因为系统的惯性会发生冲过终点的现象。

因此,在步进电机控制系统中,其运行速度都需要有一个加速—恒速—减速—低恒速—停止的过程,如图5所示。

升速时的起始速度应等于或略小于系统的极限起动频率(速度),而不是从零开始。

减速过程结束时的速度一般应等于或略低于起动速度,再经数步低速运行后停止。

升降速控制方法通常有两种:一是按直线规律升降速,这种方法是以恒定的加速度进行升降,平稳性好,适用于速度变化较大的快速定位方式,加速时间虽然长,但软件实现比较简单。

二是按指数规律升降速,加速度是逐渐下降的,比较接近电动机输出转矩随速度变化的规律,符合步进电机加减速过程的运动规律,能充分利用步进电机的有效转矩,快速响应性能较好,升降时间短。

用微机对步进电机进行加减速控制,实际上就是改变输出脉冲的时间间隔,升速时使脉冲串逐渐加密,减速时使脉冲串逐渐稀疏。

微机用定时器中断方式来控制步进电机变速,实际上是不断改变定时器装载值的大小。

微机在控制步进电机加减速过程中,一般采用离散办法来逼近理想的升降速曲线。

为了减少每步计算装载值的时间,系统设计时就把各离散点的速度所需的装载值固化在系统的rom中,系统在运行中用查表方法查出所需的装载值,从而大幅度减少占用cpu的时间,提高系统的响应速度。

3 结语利用单片机可靠地实现各种步进电机的操作,完成各种复杂的工作,可方便地实现对步进电机的速度和位置进行控制,本文提出的单片机控制的步进电机的速度调节方法,实践表明:只要选用了适当的升降速控制方法,就可以缩短步进电机的起停时间,提高劳动生产率,改善运动部件的平稳性,提高机床的定位精度,成功地应用在多种经济型数控机床以及其他工业自动化设备中。

参考文献:[1]何立民.mcs—51系列单片机应用系统设计[m].北京:北京航空航天大学出版社,2000.[2]李铁才,杜坤梅.电动机控制技术[m].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2000.[3]王晓明.电动机的单片机控制[m].北京:北京航空航天大学出版社,2002.[4]张强,吴红星,谢宗武.基于单片机的电动机控制技术[m].北京:中国电力出版社,2008.[5]杨许.民办高校机械专业本科学生加强实践能力培养的研究[j].轻工科技,2012(08).[6]刘先红.一种单片机不完整字库的生成和使用方法[j].价值工程,2012(28).[7]李晓雪,李淑侠.汽车检测技术课程实验虚拟仪器研究[j].价值工程,2013(06).[8]李淑侠,李晓雪.基于单片机的智能温度测控[j].价值工程,2013(08).[9]石祥滨,于泳浩,刘东琦,李淑侠.基于a~*的快速三维航迹规划算法[j].辽宁大学学报(自然科学版),2012(04).[10]杨云,刘婷婷,佟妍.基于单片机的步进电机控制系统[j]. 价值工程,2013(05).[11]杨云,李诗泉.自动取款机智能判定系统软件设计[j].宁波职业技术学院学报,2012(05).[12]李诗泉,杨云.电子设备的组装方法和技术[j].河北能源职业技术学院学报,2012(04).。

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