化学反应器温度控制系统设计【毕业作品】

摘要

BI YE SHE JI

（20 届）

化学反应器温度控制系统设计

所在学院

专业班级自动化

学生姓名学号

指导教师职称

完成日期年月

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摘要

由于计算机的技术的不断发展，单片机等微型机已经被广泛的应用到各个行业，尤其是对工业自动控制的发展起着很大的推动作用。单片机技术的成熟俨然已经成为工业科技发达与否的标志。自动控制系统的核心技术是单片机技术，如何更快、更好地将它的优势全面、广泛地应用到各行各业已经是全球科技领域的新课题，也是推动工业发展的首要问题。经过多年的发展，单片机技术已经日益完善，自动控制系统这方面的研究已经成为推动工业发展不可或缺的决定性力量。为了跟上工业、科技的发展需要我们对自动控制系统有着更深入、更完善的学习和了解。我们对这门技术的要求是更加方便、快捷、成本低、精确度高。

温度控制系统作为工业中最基本的控制系统，有着典型的特点、体现着单片机在自动控制中的作用。本文中我们将详细的单片机对化学反应器的温度控制，包括对控制系统的总体设计构思、方案的选择、系统的硬件设计、软件编程、各种元器件的使用说明。

关键词：单片机，自动控制系统，温度，化学反应器

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Abstract

As the computer technology development, computer and other microcomputer has been widely applied to various industries, especially for the industrial automatic control development plays a great role in promoting. SCM technology has become industrial technology developed and symbol. Automatic control system is the key technology of SCM technology, how faster, better its advantage fully, widely applied to all walks of life is a global science and technology a new topic, but also to promote the industrial development the most important question. After years of development, SCM technology has become more perfect, the automatic control system of research in this area has become the industrial development indispensable decisive force. In order to keep up with the industry, the development speed of science and technology we need to automatic control system has a deeper, more perfect learning and understanding. Us to the door technical requirement is more convenient, fast, low cost, high accuracy.

Temperature control system as the industry in the basic control system, with typical characteristics, embodies the microcontroller in automatic control function. In this paper, we will introduce the chemical reactor based on single-chip microcomputer temperature control system, including the control system's overall design, scheme selection, system hardware design, software programming, the use of various components.

Key words:SingleChip,temperature,automatic, control systems

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目录

摘要 (1)

Abstract......................................................................................................................... I I 目录 ........................................................................................................................... I II 第一章绪论 . (1)

1.1课题的意义 (1)

1.2课题的发展状况 (1)

1.3课题的概述 (2)

1.4 设计方案的可行性分析和预期目标： (3)

1.4.1可行性分析： (3)

1.4.2课题的预期目标： (3)

第二章系统方案设计 (4)

2.1系统工作原理 (4)

2.2系统的方案设计及元件选择。 (4)

2.2.1温度检测电路方案选择 (4)

2.2.2温度设置电路的选择。 (5)

2.2.3振荡电路 (5)

第三章系统硬件设计 (7)

3.1系统的硬件构成 (7)

3.1.1系统的温度检测电路 (7)

3.1.2系统的信号放大电路 (8)

3.1.3数字模拟转换电路 (9)

3.1.4温度控制电路 (11)

3.1.5显示电路 (12)

3.1.6功率放大电路以及执行电路 (14)

3.1.7系统报警电路。 (17)

3.2电源电路 (18)

3.3温度传感器特性的线性化 (19)

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3.4控制算法的选择 (20)

3.5 PID控制参数的整定 (21)

第四章系统软件设计 (24)

4.1系统软件功能 (24)

4.2 主程序 (24)

4.3主要子程序 (24)

4.3.1数据采集模块 (24)

4.3.2数据处理模块 (26)

4.3.3步进电机驱动程序 (28)

结论 (30)

参考文献 (31)

致谢 (32)

附录一程序 (33)

附录二硬件原理图 (39)

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第一章绪论

1.1课题的意义

工业革命以来，科学技术对工业领域的发展起着巨大的推动作用。温度的测量控制广泛应用于社会的各个领域如汽车，钢铁制造，化学工业等。对人类日常生活、工业生产、气象预报、物资仓储等都起着极其重要的作用。由于不同应用场合所需要的技术指标，控制参数都有其各自特点，所以不同方面的控制方法多有不同，采用的调节技术也多种多样。在许多场合，及时准确获得目标的温度信息是十分重要的，近年来，温度控制领域发展迅速，并且随着数字技术的发展，温度控制系统也相应的登上历史的舞台，能够在工业、农业等各领域中广泛使用。

本课题主要针对的是化学反应器的温度控制系统。在精细化工行业，化学反应器是常用的反应容器，而温度是主要的控制指标，是保证产品质量的一个重要的因素。由于工业科技的高速发展，化学反应器在各个工业领域中有着极其广泛的应用，尤其在化学工业中，影响着我们的生活和工作，是化工生产的核心内容。化学反应器是化工工艺过程的核心，是工程设计和工业生产操作的关键。所以化学反应器对现在工业的影响也是深远的，在化学反应器中对温度指标参数的自动化控制也显得尤为重要。温度控制系统作为自动控制系统的一部分，在一定程度上也就影响着化工制造业的发展。

1.2课题的发展状况

近年来，随着国内外以信息化带动的工业化正在蓬勃发展，工业生产已经成为社会生产的重要支柱产业，化学工业对我们的生活息息相关，在化学反应中，诸多的外界因素以及各种反应参数是生产过程的重要指标，这些参数的控制能力的直接影响着工业生产的成果，是整个行业发达与否的标志。其中温度作为工业生产中一项重要的生产参数，特别是在冶炼、能源等等工业生产中，广泛使用各种加热装置，高温处理仪器、温度反应器皿等。在不同的工业生产中，由于反应原材料的不同，提炼物质也不一样，所以对反应条件的要求也不一样，在不同的反应器中，对温度的控制方式不同，对反应器的控制设计的设

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计也就各不相同。

随着自动控制技术的不断完善改进，目前对自动控制控制系统的精度，速度都有很高的要求。在当前的应用中有许多的反应器到底温度波动大，导致的误差也很大，这是仪器本身的误差，还有计算方法的误差，这样对温度的控制非常的不稳定。经过不断的发展，由于控制算法的提高改进，微型处理机的出现，温度控制系统的控制方式也有多种，例如应用较为广泛的PID控制等。

PID控制就是比例、积分、微分控制器。自从19世纪中期知道现在，都得到了广泛的发展和应用，长久以来在工业生产中占据着十分重要的地位。其自身特点：价格低廉、实用性强、结构简单，由此在许多的领域都可以达到满采用这种技术实现对化学器中的温度的控制。

化学反应器温度控制要求严格，温度的高低直接影响产品的质量。根据自动化技术和计算机控制技术的发展，开发了化学反应器的温度控制系统，硬件的计算机接口和智能仪表和潜/气动伺服系统。计算机通信与智能仪器接口，实现了实时控制和实时检测化学反应器的温度。计算机控制软件的编译语言控制参数可以建立人与计算机的对话。根据工艺需要，技术人员可以在任何时间修改工艺参数，并设置上限和下限温度使计算实现机报警。化学反应器温度控制的计算机与智能仪表可以提高反应速度、修改温度，使系统满足不同的技术，提高产品合格率。本文则以单片机为核心、PID算法为控制方式而设计的反应器温度控制系统。

1.3课题的概述

本文旨在通过软、硬件的有机结合，以硬件为基础，进行各功能模块的编写。论文对系统硬件的工作原理进行了简单描述，并附以系统硬件设计框图。并具体描述温度传感器、步进电机、及AT89S52等器件外接电路接口的软、硬件调试，程序流程和实现过程。通过对温度控制系统的硬件设计制作，软件的编写程序的调试，元件的选择，数据的采集，方案的选取，提高自己实际操作过程中的能力，培养思考动手能力。

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1.4 设计方案的可行性分析和预期目标：

1.4.1可行性分析：

该控制系统主要是基于单片机的智能温度控制系统的设计，主要包括了硬件部分的组成和软件部分的设计，该系统在硬件设计上主要是通过温度传感器对温度进行采集，在把温度信号转换成变化的电压信号，然后利用放大器将信号进行放大，通过A/D转换器，将模拟电压信号转化为对应的数字温度信号。步进电机作为系统的执行结构，会根据单片机输入的脉冲信号完成对温度的直接控制。其硬件设计中最为核心的器件是单片机，它一方面控制A/D转换器实现模拟信号到数字信号的转换；另一方面，将采集到的数字温度电压值经计算机处理得到相应的温度值，传送到显示器，以数字形式显示测量的温度。在系统的执行环节中最重要的应用就是步进电机，单片机的控制信号控制步进电机的运转从而达到对反应器内温度的直接控制。整个系统的软件编程就是通过汇编语言或者C语言等对单片机实现其对温度的控制功能。整个控制系统特点就是结构紧凑，简单可靠，操作灵活，功能强大性能价格比高，较好的满足了现代生产能和科研的需要。

1.4.2课题的预期目标：

（1）温度测量范围0°C～+800°C。

（2）温度测量精度±3°C。

（3）温度控制范围≤400°C 。

（4）控制要求：①升温阶段：以每小时升温15°C。②加入触媒层后的温度需要恒温控制：前期为370°C，中期为380°C，后期为390°C，最高温度达到3次400°C报警。

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第二章系统方案设计

2.1系统工作原理

温度控制系统的设计主要包括硬件部分的器件选择，设计；还有软件程序的编写控制。系统硬件的主要组成部分有温度检测电路、温度设置电路、A/D转换电路、信号放大、执行结构，报警电路，显示电路，复位电路。其中系统硬件的结构框图如图2-1图所示。

图2-1 硬件结构框图

温度检测电路是利用温度传感器检测反应器内的温度大小，并将测的温度转换成相应起的电压信号，电压信号经过放大电路将检测到的信号放大后传递给模拟数字转换器，将转换后的信号送入到单片机内进行处理，最后信号传输到执行机构也就是步进电机对温度进行控制。温度设置电路是通过电键开关直接输入想要达到的目标温度，单片机根据输入的控制温度进行温度设计，温度显示电路会将系统内的实时温度显示出来，温度显示利用的显示数码管是四只1.5英寸共阳极LED数码管，温度的变化是有界限的当温度超过规定的界限时，报警系统会发出报警信号。

2.2系统的方案设计及元件选择

2.2.1温度检测电路方案选择

温度检测电路是控制系统的重要部分，检测元件的选择关系到整个控制系统的调节精度。在选择温度控制电路的方案的时候要综合考虑检测的精度、范围、成本稳定性等综合因素。温度检测的方式多种多样我们现在主要考虑一下

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三种方案：

方案一：Pt100型铂电阻温度传感器。这是一种金属热电阻材料的检测电路。铂电阻的测量温度范围一般是-200—850℃。它具有以下优点：物理化学性能稳定，不易腐蚀；有较高的电阻率，以便制成小尺寸元件，减小热惯性；电阻随温度变化保持单值函数，而且是线性关系；复现性好。

方案二：采用热敏电阻元件。这是利用半导体材料的电阻率随温度变化比较显著的特点制成的一种热敏元件。他的测温范围在-50—350℃。特点是：灵敏度高、体积小；热惯性小，制作简单，价格低廉；使用方便易于大批量生产。但是这种元件的也有其缺点：互换性差，热电特性为非线性；用于温度控制和精度要求不高的温度检测系统；测量需要冷温度，使用不方便。

方案三：采用DS18B20元件。这是一款常用的测温芯片。它的优点是：体积小，易于安装；坚固耐磨使用寿命长；封装形式多样适合多种场合。这款芯片是一线接口，只需要一条口线通信。简化了分布式温度传感应用，无需外部元件，可用数据总线供电，电压范围为3.0 V至5.5 V 无需备电源，测量范围内精度为±0.5 °C。缺点就是测量温度范围为太小，-55 ° C至+125 ℃这个范围太小不适合该系统。综上所述我们采用方案二Pt100电阻型铂电阻温度传感器。

2.2.2温度设置电路的选择

在温度设置电路中经常使用的是开关对温度进行设置。通常的开关有两种设计方案：

方案一：采用四个独立开关对温度的设置。

方案二：采用八个独立开关对温度的设置。

由于系统温度设置不是很复杂四个或者开关都足以达到对位数的控制要求。但为了更好的控制电路我们所选用的是四个独立开关实现对温度的控制，这样连接方便，编程也容易。

2.2.3振荡电路

振荡电路是为了产生交流振荡作为信号源，虽然单片机内部都带有晶振，但是由于它的误差会比较大，没有外部晶振的稳定所以采用外部振荡电路。在

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温度控制系统中为了使振荡更加的稳定我们采用石英晶体振荡器来增加振荡的稳定性。控制系统的振荡电路图2-2所示。

振荡电路能够产生几赫兹到上千赫兹的交频信号。振荡电路开始起振后要主要是能输出一个正弦波，这样就可以是单片机内的电路产生自激振荡，二者所产生的振荡具有相同的振荡频率。

图2-2 振荡电路

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第三章 系统硬件设计

3.1系统的硬件构成

该温度控制系统作为常见的控制系统之一。硬件电路是有检测温度电路，信号放大电路，数模转化电路，单片机控制，输入输出电路，执行电路，液晶显示电路，报警电路，放大电路。系统的具体原理图如附录所示。

3.1.1系统的温度检测电路

此系统的温度检测电路采用的是Pt100型铂电阻温度传感器。作为铂热电阻，它的工作原理就是阻值大小与温度的高低成正比，Pt100型传感器温度与阻值的线性关系就是当温度为100摄氏度的时候它的阻值大小为100欧姆，0度时对应的为138.5欧姆，阻值与温度均匀变化。检测电路如图3-1所示。

GND 15V

图3-1 温度检测电路

该检测电路应用了常用的桥式电路测量方法，测量电路是由测温元件Rt 以及电阻元件组合而成的桥式测温电路，该电路的工作原理是根据铂热电阻的特性。温度变化之后，阻值也会随之而变，电路会把温度引起的阻值变化信号转变成电压信号，此信号在经过放大电路的放大功能之后送入下一电路的信号输入端。

在实际的安装使用过程中，铂电阻的连接是通过很长的导线连接在通过导线接入到控制台，这样测试电阻与连接导线就会对产生很大影响，为了减小这种干扰，我们所使用的是三限制的方法接线。这样在外界的温度变化的时候导线的影响就会被解除。

3.1.2系统的信号放大电路

信号放大电路主要功能就是将传递过来的电压或电流进行放大，在这一过程中会用到仪表放大器。经过放大的电路信号可以更好的传递到下一输入端或者驱动执行装置，放大电路图如图3-2所示。

RG

图 3-2 放大电路

放大电路多种多样在这个系统中我们主要采用AD522这一高精度数据采集放大器，这是一种单芯片集成的精密仪表放大器，是由AD公司生产的。适合使用在许多的12位数据采集器。它能在最坏的条件下进行高精度的工作，是一个优秀的组合电路。

信号放大电路我们多采用桥式放大电路AD522更是经常应用到这种典型的电路之中。这样的电路优点就是无论在低电压或者高电阻噪音很大的环境中都能够获得最佳的性能。为了达到这个状态一定要注意良好的接地屏蔽。

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AD522特性：

①低漂移：2.0μV/℃(AD522B)；

②非线性低：0.005%（G=100）；

③高共模抑制比：>110dB(G=1000)；

④低噪声：1.5μVp-p(0.1～100Hz)；

⑤单电阻可编程增益：1≤G≤1000；

⑥具有输出参考端及远程补偿端。

⑦可进行内部补偿；除增益电阻外，不需其它外围器件；可调整偏移、增益和共模抑制比。

AD522器的有九个管脚，信号差动输入端的管脚为第1和第3号管脚；放大器放大的倍数控制是由外接电阻RG所确定的，这一电阻在第2和第14号管脚之间。放大器放大就要有调零功能，这功能由第4和第6号管脚完成的。AD522在工作过程中会提供高精度的数采集，采集过程中13脚能够屏蔽数据。测量端和参考端管脚分别为12与11号。工作中负载中的信号电压就是11与12号之间的电位差。

放大过程中，为了输出的放大信号，测量端就要与第七7管脚也就是—输出端的外部相连接。放大电路工作过程中，需要给仪表放大器的偏置电流提供良好的通路，在这时候就要使信号接地端与电源地端也就是第9号管脚相连接。

3.1.3数字模拟转换电路

不单单在温度控制系统中，在许多的控制检测电路中我们都要把一些模拟量或是连续变化的量与数字量离散的量相互转化。因为数字电路与数字系统只能加工和处理信号，这部分信号可以与计算机等紧密相连但是温度控制系统中一些量是连续变化的模拟量，所以就要把这些量转变成数字信号。这部分信号转换后的数字量就要由二进制的代码表示。能将这次设计我们主要才用的转换电路就要用到ICL7109芯片，如图3-3 所示。

这种转换器是由美国的Intersil公司生产双积分12位双积分转换器，为了能

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够与单片CMOS双积分式的模拟数字转换器。

图3-3 ICL7109

它具有价格不高、精度高、运行速度快，它带有可以连接的微机接口。所以在一些要求高精度测温系统中它成为最佳的选择，它的主要各项指标如下：（1）分辨率：12位；

（2）噪声：15μV ；

（3）温漂：1μV/℃；

（4）输入阻抗：1012Ω；

（5）转化速率：1.5次/秒；

（6）输出方式：12位二进制代码。

在这个元件内部有一个锁存器他的位数是12位，还有一个14位的输出寄

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存器，这样就可以很容易的与单片机等微机接口很好的相连接，这样的好处就是不比在增加额外的锁存器使系统硬件更为简介成本也降低了。

ICL7109有多种接口方式①一种是直接接口，②另一种是挂钩接口。在第一种直接接口方式中，如果ICL7109转换终止时，由STATUS发出转换结束指令会被发送到到单片机中，单片机对转换后的数据会分高位字节和低位字节两种方式进行读取。

ICL7109转速运行速度虽然不高，但对于采样速率这样的速率要求还是可以满足的，工作过程中采用的是双积分的工作原理。由于实际的应用中噪声等外届因素的干扰很强，ICL7109转化器的抗干扰能力很强，这个优点对于系统的指标检测以及控制精度保证是非常重要的。如图3-3该芯片中P1.6口线与A/D转化器的运行端（保持输入端RUN/HOLD）。相连接；P1.5口线与字节使能端HBEN 相连接；P1.3与LBEN端以及CE/LOD端相连接，这样用来控制数字模拟转换。P1.4与数字模拟转化器的状态输入端（STATUS）相连接，这还总方法可以用来检测芯片时时的工作状态，我们把这一接定义为输入。还有方式选择端MODE 与地线接。这样就把A/D转化器的输出方式设置为直接输出方式。在这中情况下，由于片选以及字节使能信号的控制，CPU就能够快速直接的读取A/D转换器各种数据。

图3-3中STATUS引脚为状态输出，该引脚会在转换终止时发出终止信号。POL是极性输出。当为低电平的时候输出为负，高电平的时候相反。B1线口到B212是三态转换结果输出接口。当对芯片进行测试的时候会用到TEST引脚。BUF为缓冲器输出引脚。还有震荡输入输出引脚、差分输入到低端引脚INLO、INHI。以及振荡器输入输出OSCIN、OSC。

3.1.4温度控制电路

温度控制电路采用的是开关控制形式。控制过程分为触媒使用前期、中期、后期。有四个控制开关分别接在P3.3、P3.4、P3.5、P3.6口线。三个时期都是通过开关组合状态完成的。当开关P3.6置零的时候开关K4为闭合状态表示设置控制温度为370℃（触媒使用前期）；同样当开关K3关闭的时温度控制设置在380℃（触媒使用中）最后是触媒使用后期，闭合开关K2时温度控制设置在

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390℃。

图3-4 温度控制电路

温度下调开关为K1，当它闭合时加热终止，温度系统进入了降温阶段。系统的检测软件检以上四个口线的工作状态，当检测到有某个开关关闭的时候，

就会设置与值对应的控制温度，然后系统进入到相应的工作环境。开关与口线的连接图如图3-4所示。

3.1.5显示电路

该系统我们运用的是AT89C52单片机，以及74LS164移位寄存器，它是个串行输入并行输出的移位寄存器, 静态显示，因为74LS164是串入并出移位寄存器，进来的段码只要不变就一起存储在里面，不用单片机去刷新。并带有清除端其中; Q0—Q7 并行输出端。

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输出端（QA－QH）高低低电平由清除端决定。串行数据输入端（A，B）主要的功能就是对数据的控制。当输入端两个有一个电平是高时，则不会输入新数的据信息，在时钟端有脉冲上升沿作用下Q0 为低电平。相反当有一个为高电平，则另一个就会输入数据信息，并在时钟端上升沿作用下决定Q0 的状态。移位寄存器除了具有寄存数码的功能外还有移位功能。所谓移位就是在移位命令的作用下，可以把寄存器中的数码依次向左或者向右移动移位。A,B串行输入端。MR 清除端为0时，输出清零，CP 时钟输入端。还有利用单片机串行口来拓展四片串/并转换的移位寄存器74LS164来驱动。CLOCK ：时钟输入端CLEAR：同步清除输入端（低电平有效）A，B ：串行数据输入端；QA－QH：输出端。极限值电源电压7V输入电压5.5V；工作环境温度-55～125℃7储存温度-65℃～150℃。所用到的是显示数码管是四只1.5英寸共阳极LED数码管，实时显示合成装置的温度。P3.0线口口输出数据，P.3.1线口发送清除信号，P3.2线口输出移位时钟。

当其中一个（或二个）选通串行输入端的低电平禁止进入新数据，并把第一个触发器在下一个时钟脉冲来后复位到低电平时，门控串行输入端（A 和B）可完全控制输入数据。一个高电平输入后就使另一个输入端赋能，这个输入就决定了第一个触发器的状态。虽然不管时钟处于高电平或低电平时，串行输入端的数据都可以被改变，但只有满足建立条件的信息才能被输入。时钟控制发生在时钟输入由低电平到高电平的跃变上。为了减小传输线效应，所有输入端均采用二极管钳位。在键盘上输入温度值，系统接收输入数据，并通过中断向CPU送入设定温度数据，CPU将送入的数据与传感器温度相比较，并进行处理（设定温度与传感器温度相减），最后将处理后的数据（相减之差）通过数模转换器（AD转换）、驱动器向电热机输出正负电压，驱动电热机加热或制冷（正电压加热、负电压制冷），导致传感器温度变化。CPU采集已变化的传感器温度信号，并再与设定温度比较（相减），用处理后的数据（相减之差）驱动电动机，加热或制冷,这样循环下去，直到传感器温度与设定温度相同（相减为0），实现设定温度的控制、显示。

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3.1.6功率放大电路以及执行电路

在化学反应器的温度控制系统中，对温度的直接控制。执行电路是利用步进电机作为执行元件。该步进电机实际上是一种串行的数字模拟转换器，其主要功能把电脉冲信号转变成相对应的角位移量，这样就通过电信号有序的控制温度的调节执行。

步进电机是自动控制中一种常用的执行结构，它的执行是通过控制信号来控制驱动的的，单片机负责产生控制信号，当步进电机接收到发送来的电脉冲信号的时候就会按制定好的方向转动相应的角度，还可以控制相序变化。这样就可以通过单片机控制步进电机精确的位置变化这样可以准确的控制温度的调节。

步进电机是（stepping motor）一种利用脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成相应的角位移或者位线移的电动机，因此又被称为脉冲电动机。它常用做数字控制系统中的执行元件。给一个脉冲信号，电动机就旋转一个角度即前进一步，其角位移量或者线位移量与脉冲信号数成正比。这些关系在电动机负载能力范围内不因电源电压、负载大小、环境条件的波动而变化。步进电机可通过改变脉冲频率来实现调速、快速起停、正反转、及制动的控制，如在数据机床、打印机、绘图仪、机器人控制、石英钟表等场合都很实用。

步进电机的种类很多，按结构来说分为反应式、永磁式和永磁感应子式三种。步进电机的驱动系统由脉冲信号源、脉冲分配器、功率放大器三个基本环节构成，步进电机驱动系统框图如图3-5所示。

图3-5步进电机驱动系统框图

步进电机的主要特点为；

（1）各种外界与本身的因素对步距值的影响都很小，提供的脉冲信号的频率大小决定这步进电机转子的转速大小，输入的电脉冲个数决定着转自运动产生的总位移。

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（2）步进电机点击的步近误差没有记忆功能没有记忆功能所以不会长期的积累当转子转动一周之后，这期间的累积误差清零。

（3）步进电机的最重要的特点就是他的控制性能非常好。无论是启动、停车以及反转、其它各种方式的运行变化，这一系列的动作都会在几个少数的脉冲内完成。

（4）快速启动，步进精确。

当它在运行在一定的频率范围的时候，任何运行方式都不会丢失一步。由于具有快速启动、停车的特点。能够精确的接受数字量所以在实际的工业生产控制系统中，就不必利用位移传感器也能实现对位置的精确定位。因此它在各行业都有着广泛的运用。步进电机的型号也多种多样，功能也不尽相同，但所达成的功能确实一样的。对于这一控制系统我采用的是三项反应式步进电机，型号是55BF004—II，其主要的参数如下：

（1）步进角：1.5o/3 o；

（2）最大静力矩；50kg·cm；

（3）最高空载起动频率：550步/秒；

（4）相数：三相；

（5）额定电流：5A。

步进电机控制系统的主要由三部分构成：①步进控制器；②功率放大器；

③步进电机。步进器的组成：①环形脉冲波分配器；②控制逻辑级正反转控制门。它的功能是按照一定的规律把输入的脉冲信号进行筛选分配组合，之后再利用功率放大功能放他输入到步进电机的绕组内，最后驱动电机运行。

单片机具有灵活强大的软件功能，它为步进电机的控制开辟了新的理论。通常利用单片机的软件功能，或者软件与硬件相结合的方法，这样不仅可以，代替以上的硬件控制逻辑，而且控制功能也变得更加全面，对于一些复杂的控制方案也都能够简化，不仅能都简化电路而且成本也会大大的降低，灵活性和可靠性也会大大的提高。步进电机的控制图如下图3.6图所示。在图中为了易于

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